Categoría: estructuras

Más allá del coste inicial: cómo elegir la mejor estrategia de refuerzo sísmico con criterios de sostenibilidad

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. Desarrolla un marco de decisión multicriterio que integra análisis del ciclo de vida (económico, ambiental y social) con técnicas avanzadas de decisión en entornos de incertidumbre (DEMATEL, DANP y TOPSIS en entornos difusos). El modelo se ha aplicado a un caso real de refuerzo de pilares de hormigón armado en Quito, una ciudad expuesta a riesgos sísmicos y volcánicos, por lo que los resultados son especialmente relevantes para la práctica profesional. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València, y es fruto de la colaboración con la Universidad Central de Ecuador. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

En los últimos años, la ingeniería civil ha tenido que replantear las estrategias de intervención en el patrimonio edificado. En regiones con alta peligrosidad sísmica, es imperioso reforzar las estructuras de hormigón armado construidas conforme a normativas antiguas. La demolición y reconstrucción, aunque técnicamente es posible, tiene un gran impacto ambiental y social, y supone un coste elevado. Por este motivo, la investigación reciente se orienta hacia metodologías que permitan adoptar soluciones integrales que equilibren la seguridad estructural, la sostenibilidad ambiental, la viabilidad económica y la aceptación social.

Un objetivo ambicioso: tomar decisiones informadas y sostenibles.

El objetivo del estudio es proporcionar a los ingenieros un procedimiento para priorizar técnicas de refuerzo sísmico de pilares de hormigón armado que tenga en cuenta de manera simultánea los siguientes aspectos:

  • Costes de ciclo de vida (LCC): diseño, construcción, mantenimiento y demolición.
  • Impactos ambientales (LCA): consumo de recursos, emisiones con efectos sobre la salud humana y daños a los ecosistemas.
  • Impactos sociales (S-LCA): seguridad de los trabajadores, derechos laborales, efectos sobre la comunidad local, compatibilidad arquitectónica y tiempo de interrupción del uso.

Lo novedoso es que estos criterios no se tratan como compartimentos estancos, sino como un sistema interdependiente en el que las decisiones económicas repercuten en lo social y lo ambiental, y viceversa.

La metodología paso a paso

  1. Selección de criterios: se identificaron nueve indicadores distribuidos en tres dimensiones (económica, ambiental y social).
  2. Análisis de relaciones causales (fuzzy DEMATEL): permitió visualizar qué criterios actúan como causa (por ejemplo, el coste de construcción influye en varios indicadores) y cuáles como efecto (por ejemplo, la salud humana se ve afectada por las decisiones ambientales y económicas).
  3. Determinación de pesos relativos (DANP): se asignó importancia a cada criterio teniendo en cuenta esas interdependencias. La dimensión social emergió como la de mayor peso global (44,6%), seguida de la ambiental (32,2%) y la económica (23,1%).
  4. Evaluación de alternativas (TOPSIS): se compararon tres técnicas habituales de refuerzo de pilares:
    • Encamisado con hormigón armado.
    • Encamisado con acero.
    • Revestimiento con CFRP (polímeros reforzados con fibra de carbono).
      Cada una se evaluó en todas las fases del ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta el final de vida.

Resultados: el CFRP como mejor opción global

El análisis mostró perfiles muy diferenciados:

  • Hormigón armado (RC):
    • Ventaja: la alternativa más barata en coste inicial y en LCC.
    • Inconveniente: presenta los mayores impactos ambientales y sociales, debido al uso intensivo de materiales (cemento y áridos) y a la mayor duración y molestias de obra.
  • Acero (ST):
    • Ventaja: menor impacto social que el hormigón, reducción moderada de impactos ambientales.
    • Inconveniente: costes significativamente más altos, sobre todo en mantenimiento y fin de vida (protecciones contra corrosión, demolición).
  • CFRP:
    • Ventaja: mejor desempeño ambiental (hasta un 81% menos de consumo de recursos respecto al RC) y social (reducción de hasta un 85% en impactos sobre la sociedad). Además, tiempos de ejecución mucho más cortos, con mínima afectación al uso del edificio.
    • Inconveniente: coste inicial muy superior (un 154% más que el RC).
    • Resultado: pese a ese mayor coste inicial, es la alternativa mejor valorada globalmente cuando se consideran los 50 años de vida útil.

La conclusión es clara: el criterio de sostenibilidad a largo plazo favorece el uso del CFRP, aunque su adopción aún depende de la disponibilidad económica y de la madurez del mercado en cada contexto.

Aplicaciones prácticas en la ingeniería real

Para el proyecto de refuerzo de una estructura, este estudio ofrece varias lecciones prácticas:

  • Justificación técnica y económica: el marco permite presentar a clientes y administraciones un análisis riguroso que va más allá del presupuesto inicial, considerando impactos a 50 años.
  • Planificación de obra: la valoración de los tiempos de intervención y la compatibilidad arquitectónica muestra que soluciones como el CFRP pueden reducir notablemente la interrupción de la actividad en edificios de uso crítico (hospitales, colegios, edificios administrativos).
  • Selección de materiales: el análisis evidencia cómo el acero requiere medidas de protección adicionales frente a la corrosión, mientras que el hormigón aumenta considerablemente la huella de carbono. Esto impulsa a considerar materiales compuestos, incluso con su mayor precio, cuando la sostenibilidad y el servicio a la comunidad son prioritarios.
  • Diseño normativo y políticas públicas: al integrar impactos sociales, el modelo puede orientar normativas de rehabilitación sísmica en países con gran stock de edificaciones vulnerables, priorizando soluciones que maximicen beneficios sociales, además de estructurales.

Conclusiones y recomendaciones para la práctica profesional

  1. Mirar más allá del coste inicial: la ingeniería actual debe adoptar un enfoque de ciclo de vida para que las decisiones sean sostenibles y no hipotequen a futuras generaciones.
  2. Dar peso a lo social: en muchos contextos, el impacto en trabajadores y usuarios pesa tanto como la seguridad estructural. Reducir los tiempos de obra y las afecciones al entorno puede ser determinante.
  3. Promover materiales innovadores: el CFRP se posiciona como un referente en refuerzos sísmicos por su durabilidad, bajo impacto ambiental y beneficios sociales.
  4. Aplicar marcos multicriterio: metodologías como la propuesta permiten al ingeniero defender decisiones complejas con base científica y transparencia.
  5. Aprovechar el modelo en la planificación pública: puede guiar programas de rehabilitación masiva en países sísmicamente activos, optimizando recursos y beneficios.

En definitiva, este trabajo no solo aporta un modelo matemático, sino también una forma de pensar y justificar nuestras decisiones como ingenieros civiles. Es un claro ejemplo de cómo la integración de herramientas de análisis avanzado con criterios de sostenibilidad puede transformar la práctica profesional y alinearla con los retos del siglo XXI.

Este audio os puede servir para entender el trabajo realizado.

Os dejo un vídeo que resume este trabajo.

Referencia:

VILLALBA, P.; SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; YEPES-BELLVER, L.; YEPES, V. (2025). A Hybrid Fuzzy DEMATEL–DANP–TOPSIS Framework for Life Cycle-Based Sustainable Retrofit Decision-Making in Seismic RC Structures. Mathematics, 13(16), 2649. DOI:10.3390/math13162649

Como el artículo está publicado en abierto, os lo dejo para su descarga.

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Preguntas frecuentes sobre el hormigón reforzado con fibras

1. ¿Qué es el hormigón reforzado con fibras (HRF) y cómo se diferencia del hormigón tradicional?

El hormigón reforzado con fibras (HRF) se define como aquel hormigón que incluye en su composición fibras cortas, discretas y distribuidas aleatoriamente en su masa. A diferencia del hormigón tradicional, que tiene una buena resistencia a la compresión, pero es frágil y tiene una resistencia limitada a la tracción, la incorporación de fibras al HRF mejora significativamente su ductilidad y resistencia a la tracción y a la flexotracción. Esto permite que el HRF pueda sustituir, total o parcialmente, al refuerzo de acero convencional (hormigón armado) o activo (hormigón pretensado o postesado) en ciertas aplicaciones. La mejora del comportamiento frágil del hormigón se logra aumentando su resistencia a la tracción en los procesos posteriores a la fisuración de la matriz, en los que las fibras «cosen» las fisuras y evitan el colapso frágil.

Figura 1. https://blog.laminasyaceros.com/blog/hormigon-armado

2. ¿Cuáles son los principales tipos de fibras utilizadas en el HRF y sus características distintivas?

Existen cuatro grandes grupos de fibras para el refuerzo del hormigón:

  • Fibras de acero: Son las más utilizadas tradicionalmente y mejoran notablemente la tenacidad, la ductilidad, la resistencia a la flexión, la tracción, el cortante, el impacto y la fatiga. Se presentan en diversas formas para mejorar el anclaje con el hormigón, como patillas, ondulaciones o corrugaciones. Su dosificación habitual oscila entre 25 y 70 kg/m³. A pesar de sus excelentes propiedades mecánicas, pueden presentar problemas de corrosión si no se controlan adecuadamente.
  • Fibras macro-sintéticas estructurales: Generalmente de poliolefina (polipropileno o polietileno de alta densidad), son poliméricas y tienen un diámetro superior a 0,30 mm. Ofrecen propiedades mecánicas mejoradas y son químicamente estables, lo que elimina los problemas de corrosión del acero. Se requiere una menor dosificación (3-12 kg/m³) para obtener resultados similares en comparación con las de acero, lo que reduce el coste y el peso. Mejoran la durabilidad en ambientes agresivos y reducen el desgaste de los equipos de bombeo.
  • Micro-fibras de polipropileno: Con diámetros inferiores a 0,30 mm, no asumen una función estructural, pero son altamente efectivas para reducir la fisuración por retracción plástica y mejorar el comportamiento del hormigón frente al fuego (debido a su baja temperatura de fusión, que crea espacios para el vapor de agua y evita el estallido). Su dosificación es baja (1-2 kg/m³).
  • Fibras de vidrio (GRC): Utilizadas principalmente en mortero de cemento reforzado con fibras de vidrio (GRC). Mejoran la ductilidad y la resistencia a la tracción del mortero. Sin embargo, su durabilidad en ambientes alcalinos es limitada debido a la corrosión de las fibras. Se han desarrollado fibras resistentes a los álcalis (AR) para mitigar este problema. Se usan en aplicaciones en las que no se necesitan armaduras, lo que permite realizar diseños versátiles con espesores reducidos.
Figura 2. Fuente: http://esp.sika.com

3. ¿Cómo influye la adición de fibras en las propiedades mecánicas y la trabajabilidad del hormigón?

La adición de fibras en el hormigón tiene un impacto significativo en varias de sus propiedades:

  • Resistencia a la compresión: Los incrementos son modestos y, a partir de ciertos umbrales de dosificación, la resistencia puede incluso reducirse debido a problemas de compactación y trabajabilidad.
  • Resistencia a la tracción y flexo-tracción: Las fibras aumentan notablemente estas resistencias al «coser» las fisuras y mejorar el comportamiento post-fisuración. La ductilidad y tenacidad del hormigón endurecido se incrementan con la fracción volumétrica de fibras.
  • Módulo de elasticidad: Las variaciones suelen ser pequeñas, aunque en altas dosificaciones de fibras sintéticas pueden observarse reducciones apreciables. En el caso de las fibras de acero, el módulo puede aumentar hasta un valor máximo, para luego disminuir.
  • Comportamiento frente a fisuración: Las fibras controlan la aparición y propagación de microfisuras, aumentando la absorción de energía durante el proceso de fisuración. Son especialmente efectivas contra la fisuración por retracción plástica (micro-fibras de polipropileno) y fisuración por acciones térmicas.
  • Durabilidad: Las fibras pueden mejorar la durabilidad al reducir la abertura de las fisuras, lo que limita la entrada de agentes nocivos. Las fibras poliméricas destacan por su estabilidad química y ausencia de problemas de corrosión, a diferencia de las fibras de acero que requieren protección.
  • Trabajabilidad: La adición de fibras generalmente reduce la trabajabilidad del hormigón. Las fibras de acero, debido a su mayor rigidez, afectan más la trabajabilidad que las fibras poliméricas. Es importante tener en cuenta esta reducción al diseñar la mezcla y los métodos de colocación y compactación.

4. ¿Qué importancia tiene el anclaje de las fibras en la matriz de hormigón para su rendimiento estructural?

El anclaje de las fibras en la matriz del hormigón es un factor determinante para el comportamiento del material compuesto. La capacidad de las fibras para trabajar solidariamente con la matriz del hormigón es crucial para su aportación.

  • Mecanismo de refuerzo: Si la fibra está bien anclada, controlará la apertura de la fisura, produciendo un «efecto de puenteo» sobre la fisura. Esto permite que la fibra movilice su resistencia a la tracción, impidiendo la propagación incontrolada de la fisura.
  • Tipos de fallo: Un anclaje deficiente puede llevar a un deslizamiento de la fibra por falta de adherencia o una rotura brusca del anclaje, en lugar de la rotura de la propia fibra o un deslizamiento controlado. Por ejemplo, en fibras metálicas, los extremos conformados (patillas, ondulaciones) son comunes para mejorar este anclaje mecánico. En fibras poliméricas, se busca la rugosidad superficial.
  • Longitud mínima de anclaje: Para fibras rectas, la longitud mínima de anclaje es un parámetro fundamental.
  • Orientación y distribución: Además del tipo de anclaje, la orientación y distribución de las fibras dentro de la masa de hormigón son vitales. Un factor de orientación adecuado y una distribución homogénea, influenciadas por el flujo del hormigón y el «efecto pared» en los moldes, aseguran que un mayor número de fibras actúen eficazmente en el plano de la fisura.

5. ¿Cómo se evalúa la aptitud estructural del hormigón reforzado con fibras según las normativas vigentes?

La aptitud estructural del HRF se evalúa principalmente mediante ensayos de resistencia a la tracción por flexión en probetas entalladas, conforme a la norma UNE-EN 14651. Los resultados de este ensayo (curvas fuerza-apertura de fisura o CMOD) proporcionan los valores necesarios para tener en cuenta la contribución de las fibras en los estados límites de servicio (ELS) y en los estados límites últimos (ELU).

Para que las fibras puedan considerarse estructuralmente relevantes, deben cumplir los siguientes requisitos de resistencia residual a la tracción por flexión:

  • La resistencia característica residual a tracción por flexión fR,1,k (para una abertura de fisura de 0,5 mm) no debe ser inferior al 40 % del límite de proporcionalidad (fLOP).
  • La resistencia característica residual a tracción por flexión fR,3,k (para una abertura de fisura de 2,5 mm) no debe ser inferior al 20 % del límite de proporcionalidad (fLOP).

Además, normas como la EN 14889 (para fibras de acero y poliolefina) exigen que el fabricante declare el volumen unitario de fibras que puede alcanzar una resistencia residual a la flexión de 1,5 MPa a 0,5 mm CMOD y 1,0 MPa a 3,5 mm CMOD. Estos requisitos garantizan que el HRF tenga un comportamiento adecuado después de la fisuración.

6. ¿De qué manera las fibras de polipropileno contribuyen a la resistencia del hormigón frente al fuego?

Las microfibras de polipropileno son particularmente eficaces para aumentar la resistencia del hormigón al fuego, aunque no aporten resistencia estructural. Su contribución se basa en una propiedad clave: su baja temperatura de fusión, que ronda los 150-160 °C.

Cuando el hormigón se somete a altas temperaturas durante un incendio, el agua contenida en su masa se convierte en vapor a más de 100 °C. Este vapor genera una presión interna considerable que puede provocar el spalling o estallido brusco del hormigón, desprendiendo trozos y dejando al descubierto la armadura. Al fundirse a una temperatura relativamente baja, las fibras de polipropileno crean canales y huecos dentro de la matriz del hormigón. Estos nuevos espacios permiten que el vapor de agua escape y libere la presión acumulada, lo que reduce significativamente el riesgo de estallido explosivo. Este mecanismo es crucial para mantener la integridad de la estructura durante un incendio y proteger los elementos de refuerzo internos.

7. ¿Cuáles son las ventajas operativas y de seguridad al usar fibras poliméricas en comparación con las fibras de acero?

Las fibras poliméricas ofrecen varias ventajas operativas y de seguridad importantes en comparación con las fibras de acero:

  • Menor peso: Las fibras poliméricas tienen una densidad aproximadamente 8,5 veces inferior a las de acero. Esto significa que con un peso significativamente menor se puede lograr el mismo número de fibras por unidad de volumen, lo que facilita el manejo y reduce la carga total de la estructura.
  • Mejor trabajabilidad: Las macro-fibras sintéticas, aunque reducen la trabajabilidad en comparación con el hormigón sin fibras, lo hacen en menor medida que las fibras de acero, lo que facilita el proceso de amasado, transporte y colocación del hormigón.
  • Reducción del desgaste de equipos: Las fibras poliméricas, al ser menos rígidas y abrasivas, reducen el desgaste en los equipos de bombeo y mezclado del hormigón. Esto es especialmente beneficioso en aplicaciones de hormigón proyectado, donde se prioriza la continuidad del proceso.
  • Mayor seguridad en el manejo: El riesgo de pinchazos y cortes durante la manipulación e instalación es casi nulo con las fibras poliméricas, a diferencia de las rígidas fibras de acero que pueden sobresalir de la superficie de acabado y causar daños. Las fibras poliméricas también ofrecen un mejor acabado superficial.
  • Ausencia de corrosión: Al estar fabricadas con materiales poliméricos, son químicamente estables y eliminan por completo los problemas de corrosión que pueden afectar a las fibras de acero, lo que mejora la durabilidad en ambientes agresivos, como aquellos con cloruros.
  • Aislamiento eléctrico: Las fibras poliméricas no son conductoras de electricidad, lo que las hace una alternativa técnica y económica viable en usos donde las corrientes eléctricas puedan ser un problema para las fibras metálicas.

8. ¿Por qué el hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) se considera un material con alta versatilidad de diseño, y cuáles son sus limitaciones principales?

El hormigón reforzado con fibra de vidrio (GRC) es muy valorado por su enorme versatilidad de diseño, ya que permite crear formas muy diversas con espesores reducidos de alrededor de 10 mm. Esta cualidad se debe a sus buenas propiedades mecánicas, en particular a su resistencia a la tracción y ductilidad, para lo cual no es necesario utilizar armaduras convencionales. Se trata de un material compuesto cementíceo que se adapta a moldes complejos, por lo que es ideal para elementos prefabricados, paneles de fachada, piezas arquitectónicas con motivos decorativos, encofrados perdidos con mosaicos y rehabilitaciones de edificios históricos.

Sin embargo, el GRC tiene una limitación principal: con el paso del tiempo, pierde propiedades mecánicas, un fenómeno conocido como «envejecimiento». Este fenómeno se debe principalmente a dos causas concurrentes:

  • Corrosión de las fibras de vidrio: Las fibras de vidrio pueden sufrir corrosión en el ambiente alcalino de la matriz de cemento, lo que reduce su sección y, por ende, su capacidad de refuerzo. Aunque se han desarrollado fibras alcali resistant (AR) a base de circonio para mitigar esto, el problema no se elimina por completo.
  • Formación de compuestos de hidratación: La acumulación de compuestos resultantes de la hidratación del cemento entre los filamentos de los haces de fibras también contribuye a la pérdida de propiedades.

El resultado de este envejecimiento es una notable pérdida de ductilidad y capacidad de carga del GRC con el paso del tiempo, como se observa en las curvas de tensión-deformación, lo que limita su uso a elementos no estructurales. A pesar de ello, sigue siendo un material popular para elementos decorativos y de revestimiento en los que priman la ligereza y la libertad de diseño.

Os dejo algunos vídeos al respecto:

Os dejo a continuación el siguiente documento para su consulta, que espero que sea de interés.

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Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Métodos de decisión multicriterio aplicados a los proyectos vivienda social

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Journal of Civil Engineering and Management, revista indexada en el JCR. Presenta un análisis exhaustivo de la investigación científica en torno a la evaluación de las viviendas sociales. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.

La evaluación de proyectos de vivienda social es un proceso complejo que requiere tener en cuenta múltiples factores para conseguir comunidades más resilientes y sostenibles. Los métodos de decisión multicriterio (MCDM) son herramientas esenciales que proporcionan un marco estructurado para la adopción de decisiones informadas, ya que integran criterios cuantitativos y cualitativos. Esta revisión bibliográfica, basada en 93 artículos publicados entre 1994 y marzo de 2025, destaca la creciente prevalencia de los MCDM, el enfoque en la sostenibilidad (que abarca aspectos ambientales, sociales, económicos y técnicos) y la evolución hacia técnicas más modernas, como la lógica difusa y neutrosófica. Aunque el proceso de jerarquía analítica (AHP) y TOPSIS son los métodos más utilizados, es necesario integrar más los MCDM en todas las fases del proceso de construcción para mejorar la constructibilidad y la sostenibilidad, sobre todo en la vivienda social.

Contexto y desafío de la vivienda social

La vivienda es un elemento clave para cubrir las necesidades básicas de la población y fortalecer la cohesión social. Sin embargo, el crecimiento demográfico y la urbanización han agravado la escasez de viviendas asequibles, sostenibles y socialmente justas en todo el mundo. El modelo tradicional de construcción no solo encarece los costes a lo largo de la vida útil de la vivienda, sino que también provoca impactos negativos en el medio ambiente y en la salud.

En este contexto, la vivienda social se presenta como una solución esencial para atender a las poblaciones más vulnerables, garantizar unas condiciones mínimas de habitabilidad y calidad de vida, y promover la inclusión social.

No obstante, el desarrollo urbano desordenado ha favorecido la expansión de asentamientos informales y la falta de infraestructuras básicas adecuadas. Para que las iniciativas de vivienda social sean efectivas, es necesario adoptar un enfoque integral que tenga en cuenta la viabilidad económica, la sostenibilidad medioambiental y la equidad social. En un mundo donde la urbanización acelerada amenaza los medios de vida de millones de personas, buscar soluciones sostenibles es cada vez más urgente.

Métodos de decisión multicriterio (MCDM)

Los MCDM son herramientas poderosas para la toma de decisiones en escenarios con múltiples objetivos o criterios, facilitando la evaluación y comparación de alternativas basadas en varios aspectos cruciales. Se clasifican en:

  • Métodos de Puntuación: Asignan puntuaciones numéricas a los criterios para comparación (e.g., SAW, COPRAS).
  • Métodos Basados en Distancia: Evalúan alternativas midiendo la distancia a un punto ideal positivo y a un punto ideal negativo (e.g., TOPSIS, VIKOR, ARAS, EDAS).
  • Métodos de Comparación Pareada: Comparan alternativas directamente para determinar preferencias basadas en criterios específicos (e.g., AHP, ANP).
  • Métodos de Superación (Outranking): Se basan en la noción de que una alternativa óptima es preferible si es igual o superior en todos los criterios y al menos uno de ellos (e.g., PROMETHEE, ELECTRE).
  • Funciones de Utilidad (Valor) Multi-atributo: Representan las preferencias del tomador de decisiones a través de funciones de utilidad/valor (e.g., MAUT, SWARA, MIVES).

Prevalencia y tendencias:

  • AHP es el método individual dominante (75% de los casos individuales), seguido por TOPSIS.
  • El 48% de los artículos revisados utilizan la comparación pareada, siendo AHP el método principal (41 artículos).
  • Los métodos basados en distancia representan el 21% del uso, con TOPSIS como la opción predominante.
  • Métodos híbridos: Aunque se aboga por la integración de diferentes MCDM, su adopción generalizada es limitada. La combinación AHP + TOPSIS es frecuente, aprovechando la capacidad de AHP para estructurar criterios y la de TOPSIS para identificar y clasificar alternativas.
  • Números Crisp vs. Lógica Difusa/Neutrosófica: La mayoría de los estudios (84%) emplean números crisp, lo que indica un enfoque en datos exactos. Sin embargo, desde 2011, ha habido un aumento en el uso de la lógica difusa (15% de los manuscritos) para manejar la imprecisión y vaguedad inherentes a los juicios humanos. La lógica neutrosófica (1%) también ha comenzado a explorarse.
  • La Agenda 2030 y el ODS 11 («Ciudades y Comunidades Sostenibles»), junto con la adopción de la Nueva Agenda Urbana en 2015, han impulsado un aumento significativo en las publicaciones (más del 77% entre 2016 y la actualidad), «subrayando el papel fundamental de la vivienda adecuada y sostenible como piedra angular para lograr ciudades sostenibles.

Criterios de evaluación en vivienda social

Los proyectos de vivienda social se evalúan considerando cuatro dimensiones principales, reflejando un enfoque integral de sostenibilidad:

  • Económicos: Predominantemente enfocados en costos de construcción, reparación y mantenimiento, y gastos operativos de los proyectos de vivienda. Solo siete artículos revisados incluyen el Coste del Ciclo de Vida (LCC) según ISO 15686-5.
  • Ambientales: Abordan consumo de energía, eficiencia hídrica, emisiones contaminantes, gestión de residuos y energía del ciclo de vida (LCE). El consumo de energía y las emisiones de contaminantes son los aspectos más evaluados.
  • Sociales: Los criterios incluyen salud y seguridad, nivel de confort, facilidad de servicios y satisfacción del usuario. La accesibilidad a servicios públicos y la inclusión social son aspectos clave.
  • Técnicos: Comprenden especificaciones del proyecto, diseño, construcción y criterios de programación, con énfasis en la innovación, calidad y adhesión a los plazos.

Hay un cambio hacia evaluaciones multidimensionales, con «comparación por pares, superación y métodos basados en la distancia» emergiendo como herramientas esenciales.

Fases del proceso de construcción y MCDM

La aplicación de MCDM se distribuye en varias fases de la constructibilidad:

  • Fase de diseño: Es la fase más estudiada, cubriendo optimización del diseño interior, selección de sistemas de construcción óptimos y diseño MEP (Mecánico, Eléctrico y de Fontanería) priorizando el confort térmico.
  • Fase de planificación conceptual: Se centra en la viabilidad económica, la elección de ubicaciones adecuadas y la consideración de las necesidades de los habitantes, incluyendo acceso a servicios públicos, transporte, seguridad y áreas recreativas.
  • Fase de mantenimiento y puesta en marcha: Evalúa el bienestar de los ocupantes, las renovaciones arquitectónicas y energéticas, y las técnicas de refuerzo estructural.
  • Fase de construcción: Se enfoca en el uso de maquinaria, materiales y mano de obra, abordando preocupaciones de seguridad.
  • Fase de adquisiciones: Aborda la evaluación de proveedores y la gestión de la cadena de suministro, un aspecto vital pero poco representado.

A pesar de las intervenciones de la ciencia de la construcción que se centran en el conocimiento, la planificación, las adquisiciones y la ejecución, la investigación en este ámbito aborda principalmente cuestiones convencionales en lugar de conceptos emergentes como la economía circular y el Análisis del Ciclo de Vida (ACV) completo.

Discusión y direcciones futuras de investigación

La revisión destaca la necesidad de:

  • Integración de MCDM más allá de la viabilidad económica: Ampliar el alcance para abarcar la viabilidad social, técnica y ambiental.
  • Mayor uso de métodos híbridos y lógicas avanzadas: A pesar de la complejidad de los proyectos de vivienda social, la aplicación de la lógica difusa y neutrosófica en MCDM individuales e híbridos sigue siendo limitada en comparación con otras disciplinas de ingeniería. Se recomienda la integración de enfoques híbridos que integren MCDM con lógica difusa o neutrosófica, para evaluaciones más precisas.
  • Estandarización de criterios de evaluación: Existe una falta de consenso en los criterios de evaluación de la sostenibilidad, lo que subraya la «necesidad de un marco estandarizado que integre sistemáticamente estos aspectos. Un enfoque de Evaluación del Ciclo de Vida de la Sostenibilidad (SLCA) podría ser beneficioso.
  • Exploración de MCDM alternativos: Métodos como el Best-Worst Method (BWM) y el Combinative Distance-Based Assessment (CODAS) ofrecen ventajas sobre los métodos tradicionales en ciertos escenarios y deberían ser considerados.
  • Mayor aplicación del análisis de sensibilidad: Solo 17 de los artículos revisados emplearon análisis de sensibilidad, a pesar de su crucial papel para determinar la solidez de los métodos y la validez de los resultados.
  • Integración de tecnologías como GIS y BIM: La combinación de GIS (Sistemas de Información Geográfica), BIM (Modelado de Información de Construcción) y MCDM ha demostrado ser efectiva en la ingeniería civil, permitiendo análisis espaciales y temporales multicriterio. Esta integración puede optimizar la selección de sitios, el uso de recursos y la planificación sostenible a largo plazo. Sin embargo, su combinación es limitada en la literatura revisada.
  • Abordar la interdependencia de los criterios: La naturaleza holística y multifacética de la sostenibilidad implica que los criterios están inherentemente interconectados, lo que desafía los enfoques individuales de MCDM. Un reconocimiento exhaustivo de esta interdependencia es vital.

7. Conclusiones clave

  • Los MCDM son herramientas versátiles y esenciales para evaluar proyectos de vivienda social, con AHP, TOPSIS y COPRAS como los más prevalentes.
  • Existe una tendencia creciente hacia el uso de MCDM con lógicas de incertidumbre como la difusa y neutrosófica, aunque su aplicación todavía es limitada.
  • La sostenibilidad es un factor clave, siendo la dimensión social la más analizada, seguida por la económica, ambiental y técnica. No obstante, se necesita un marco estandarizado y la integración del Análisis del Ciclo de Vida (LCA) para evaluaciones más completas.
  • La aplicación de MCDM en todas las fases de la construcción mejora la toma de decisiones, optimiza los recursos y permite la identificación temprana de riesgos.
  • Es crucial investigar la jerarquización de criterios y la optimización de modelos híbridos para mejorar la aplicabilidad de los MCDM en proyectos de interés social.
  • La adopción de innovaciones como la construcción modular y el uso de materiales sostenibles es fundamental para la eficiencia y sostenibilidad de la vivienda social.

Este documento de información busca guiar a los profesionales de la investigación y a los tomadores de decisiones hacia la integración de métodos MCDM modernos para abordar de manera más efectiva los complejos desafíos de la vivienda social, impulsando así decisiones más informadas y sostenibles.

Os dejo un resumen en audio donde se explican las ideas principales del trabajo.

Al estar publicado en abierto, os dejo el artículo completo.

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Glosario de términos clave

  • AHP (Analytic Hierarchy Process / Proceso Analítico Jerárquico): Un método MCDM basado en comparaciones por pares para estructurar y analizar decisiones complejas, determinando la importancia relativa de los criterios y alternativas.
  • ANP (Analytic Network Process / Proceso de Red Analítico): Una extensión del AHP que permite relaciones más complejas entre los criterios y las alternativas, incluyendo interdependencias y retroalimentación.
  • ARAS (Additive Ratio Assessment / Evaluación por Razón Aditiva): Un método MCDM basado en el cálculo de ratios aditivos para clasificar alternativas en función de su rendimiento.
  • BIM (Building Information Modelling / Modelado de Información de Construcción): Un proceso inteligente basado en modelos 3D que permite a los profesionales de la arquitectura, ingeniería y construcción planificar, diseñar, construir y gestionar edificios e infraestructuras de manera más eficiente.
  • COPRAS (Complex Proportional Assessment / Evaluación Proporcional Compleja): Un método MCDM de puntuación que evalúa alternativas basándose en su proximidad a un punto ideal y a un punto anti-ideal.
  • Crisp numbers (Números nítidos): Valores precisos y exactos utilizados en los cálculos matemáticos, que no consideran la imprecisión o la ambigüedad inherente a algunos conceptos humanos o datos subjetivos.
  • Constructability (Constructibilidad): La medida en que el diseño de un proyecto facilita la construcción, permitiendo un uso eficiente de los recursos y la mano de obra para mejorar el costo, el tiempo, la calidad y la seguridad.
  • DEMATEL (Decision Making Trial and Evaluation Laboratory / Laboratorio de Evaluación y Toma de Decisiones): Un método MCDM que ayuda a analizar relaciones causa-efecto entre criterios, permitiendo comprender su interdependencia.
  • EDAS (Evaluation Based on Distance to Average Solution / Evaluación Basada en la Distancia a la Solución Promedio): Un método MCDM que evalúa alternativas en función de su distancia a la solución promedio.
  • ELECTRE (Elimination and Choice Expressing Reality Method / Método de Eliminación y Elección que Expresa la Realidad): Una familia de métodos MCDM de superación que compara alternativas por pares y determina su relación de preferencia o indiferencia.
  • Fuzzy logic (Lógica difusa): Una forma de lógica multivaluada que permite valores de verdad intermedios entre «verdadero» y «falso», utilizada para modelar la incertidumbre y la vaguedad en los juicios humanos.
  • GIS (Geographic Information Systems / Sistemas de Información Geográfica): Un sistema que crea, gestiona, analiza y mapea todo tipo de datos. Relaciona los datos con la ubicación, analizando la información geográfica para organizar capas de información en visualizaciones mediante mapas.
  • Hybrid MCDMs (MCDM híbridos): Combinaciones de dos o más métodos MCDM, o de MCDM con otras herramientas (como BIM o GIS), para aprovechar las fortalezas de cada técnica y abordar la complejidad de los problemas de decisión.
  • LCA (Life Cycle Assessment / Análisis del Ciclo de Vida): Una metodología para evaluar los impactos ambientales asociados a todas las etapas de la vida de un producto o servicio, desde la extracción de materias primas hasta su disposición final.
  • LCC (Life Cycle Cost / Costo del Ciclo de Vida): El cesto total de un activo a lo largo de su vida útil, incluyendo los costos iniciales de adquisición, operación, mantenimiento, y disposición final.
  • MCDM (Multi-Criteria Decision Methods / Métodos de Decisión Multicriterio): Herramientas analíticas y computacionales que ayudan a los tomadores de decisiones a evaluar y priorizar diferentes opciones considerando múltiples factores o criterios, a menudo conflictivos.
  • MIVES (Model Integrated Value for Sustainable Evaluation / Modelo de Valor Integrado para la Evaluación Sostenible): Un método MCDM que integra la toma de decisiones con el análisis de valor, utilizando dimensiones indexadas estandarizadas para comparar indicadores de diferente naturaleza.
  • MOORA (Multi-Objective Optimization by Ratio Analysis / Optimización Multiobjetivo por Análisis de Ratios): Un método MCDM que clasifica alternativas basándose en un ratio de rendimiento y una referencia de desviación.
  • Neutrosophic logic (Lógica neutrosófica): Una generalización de la lógica difusa que introduce la indeterminación (además de la verdad y la falsedad), permitiendo un manejo más completo de la incertidumbre en los procesos de decisión.
  • PROMETHEE (Preference Ranking Organization Method for Enrichment of Evaluations / Método de Organización de Preferencias para el Enriquecimiento de Evaluaciones): Un método MCDM de superación que permite clasificar alternativas según sus preferencias de los criterios.
  • Scoring methods (Métodos de puntuación): Métodos MCDM que asignan puntuaciones numéricas a los criterios relevantes para comparar y evaluar cantidades jerárquicamente estructuradas.
  • Sensitivity analysis (Análisis de sensibilidad): Un estudio que examina cómo la incertidumbre en la salida de un modelo puede atribuirse a diferentes fuentes de incertidumbre en sus entradas, utilizado para probar la robustez de un método y la validez de los resultados.
  • Social housing (Vivienda social): Viviendas diseñadas para ser accesibles a personas y familias de ingresos medios y bajos, asegurando estándares mínimos de habitabilidad y calidad de vida, y fomentando la inclusión social.
  • Sustainability (Sostenibilidad): Un enfoque que busca satisfacer las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades, abarcando dimensiones económicas, ambientales, sociales y técnicas.
  • SWARA (Scaled Weighted Assessment Ratio Analysis): Un método MCDM utilizado para determinar los pesos de los criterios.
  • TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution / Técnica para la Ordenación por Similitud con la Solución Ideal): Un método MCDM que clasifica alternativas basándose en su distancia a una solución ideal positiva y a una solución ideal negativa.
  • VIKOR (VIseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje / Optimización Multicriterio y Solución de Compromiso): Un método MCDM que clasifica alternativas basándose en su proximidad a una solución ideal.
  • WSM (Weighted Sum Model / Modelo de Suma Ponderada): Un método MCDM de puntuación que calcula una puntuación total para cada alternativa sumando las puntuaciones ponderadas de cada criterio

Cómo construir viviendas sociales más baratas y sostenibles y de forma más rápida

A continuación, os paso el contenido de una nota de prensa que ha lanzado la UPV sobre uno de nuestros trabajos de investigación relacionados con el proyecto RESILIFE. También os dejo enlaces a la noticia. Espero que os resulte interesante.

Investigadores de la UPV han desarrollado una nueva herramienta para ayudar a gobiernos y profesionales del sector de la construcción a edificar viviendas sociales de forma más eficiente, económica y respetuosa con el medio ambiente

La investigación, publicada en la revista Building and Environment, se enmarca en el proyecto RESILIFE

Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV) han desarrollado una nueva herramienta para ayudar a gobiernos y profesionales del sector de la construcción a edificar viviendas sociales de forma más eficiente, económica y respetuosa con el medio ambiente. El trabajo, liderado por el investigador del Instituto ICITECH Víctor Yepes y la doctoranda Ximena Luque, se ha centrado en Perú, un país con un elevado déficit habitacional, si bien sus resultados podrían aplicarse a otros países con necesidades similares.

La investigación, publicada en la revista Building and Environment, se enmarca en el proyecto RESILIFE y analiza cinco sistemas constructivos diferentes —desde métodos tradicionales como el hormigón con ladrillo hasta métodos industrializados como el Light Steel Frame (LSF). Además, evalúa no solo costes de construcción, sino también los de mantenimiento, demolición e impacto ambiental durante todo el ciclo de vida de la vivienda.

“No se trata de solo construir más, sino de construir mejor. Por eso analizamos cada sistema de principio a fin, con el enfoque conocido como desde la cuna hasta la tumba, evaluando tanto el impacto técnico, económico y medioambiental de la construcción. Nuestro estudio no solo se centra en el precio o la velocidad de construcción. También analizó el impacto de cada tipo de vivienda a lo largo de toda su vida útil: desde la extracción de los materiales hasta su demolición”, explica Víctor Yepes

El sistema más eficiente: rápido, limpio y rentable

De los cinco modelos analizados, el sistema LSF —una estructura metálica prefabricada y liviana— es el más eficiente, según el estudio realizado por Víctor Yepes y Ximena Luque. Es el más barato a largo plazo (en construcción, mantenimiento y demolición); el que menos impacto ambiental genera y el que permite construir más rápido, lo que resulta clave para reducir el déficit habitacional en corto tiempo.

“Los sistemas tradicionales, aunque parecen más baratos al inicio, terminan siendo más costosos a largo plazo por sus residuos y su dificultad para ser reciclados. El estudio también señala que ningún sistema es perfecto. Por ejemplo, los paneles sándwich de hormigón son muy rápidos de montar, pero tienen mayores costes e impactos. El sistema convencional, aunque ampliamente empleado, tarda más en construirse y tiene un impacto ambiental alto. Sin embargo, necesita menos mano de obra especializada, lo que también es un factor que debemos considerar. Aun así, en más del 90 % de los escenarios evaluados, el LSF siguió siendo la mejor alternativa”, explica Yepes.

Guía práctica y modelo replicable

Además de identificar el “sistema para construir mejor”, el equipo de la UPV ha desarrollado una guía práctica para programas de vivienda social, planteando una metodología que se puede replicar en otros países en desarrollo.

Nuestro estudio ofrece una herramienta práctica y replicable que puede ayudar a ingenieros, arquitectos y autoridades a tomar decisiones más informadas. Al tener en cuenta todo el ciclo de vida de una vivienda y varios criterios de sostenibilidad, nuestro trabajo pretende contribuir a conseguir hacia soluciones habitacionales más justas, rápidas y respetuosas con el medio ambiente en aquellos países que lo necesitan”, añade Yepes.

Próximos pasos: sumar el factor humano

El equipo de la UPV trabaja ya en la siguiente fase del proyecto, que incorporará el impacto social de cada sistema constructivo, evaluando cómo influyen en la calidad de vida de las personas, el empleo local y la cohesión comunitaria.

“Construir bien, no es solo colocar ladrillos y hormigón. También es considerar a las personas que habitarán ese espacio y cómo la vivienda puede mejorar su bienestar y sus oportunidades”, concluye Víctor Yepes.

Referencia

LUQUE-CASTILLO, X.; YEPES, V. (2025). Life Cycle Assessment of Social Housing Construction: A Multicriteria Approach. Building and Environment, 282:113294. DOI:10.1016/j.buildenv.2025.113294

Noticia en À Punt:

Entrevistas en RNE y Ser

Noticia en medios:

La UPV plantea un modelo «replicable» para construir viviendas sociales baratas y sostenibles

https://cadenaser.com/comunitat-valenciana/2025/08/03/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles-y-de-forma-mas-rapida-radio-valencia/

https://www.larazon.es/comunidad-valenciana/mas-baratas-eficientes-upv-tiene-clave-construir-mas-viviendas_20250803688f1efac5e9fd602f666afd.html

https://www.20minutos.es/nacional/estudio-propone-construir-viviendas-sociales-baratas-sostenibles_6233824_0.html

https://valencia.elperiodicodeaqui.com/epda-noticias/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles/374196

https://www.noticiasde.es/comunidad-valenciana/la-upv-ha-propuesto-un-metodo-para-construir-viviendas-sociales-de-forma-mas-economica-sostenible-y-rapida/

https://www.ultimahora.es/noticias/comunidades/2025/08/03/2443119/estudio-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-sostenibles-forma-mas-rapida.html

Un estudio de la UPV propone cómo construir viviendas sociales «más baratas y sostenibles» y de forma «más rápida»

https://alicanteplaza.es/alicanteplaza/innovacion-alicante/un-estudio-de-la-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-y-sostenibles

Un estudio de la UPV propone cómo construir viviendas sociales más baratas y sostenibles | Murcia Plaza

https://economia3.com/2025/08/04/701578-upv-impulsa-una-nueva-forma-de-construir-viviendas-sociales-mas-eficientes/

https://www.ultimahora.es/noticias/comunidades/2025/08/03/2443119/estudio-upv-propone-como-construir-viviendas-sociales-mas-baratas-sostenibles-forma-mas-rapida.html

Nou estudi de la UPV revela com construir vivendes socials més econòmiques i sostenibles

 

Preguntas sobre el prefabricado de hormigón: Historia, ventajas y futuro

1. ¿Qué es un elemento prefabricado de hormigón y cómo se diferencia de la construcción con hormigón tradicional?

Un elemento prefabricado de hormigón se define como un producto fabricado con hormigón y elaborado en un lugar distinto de su ubicación final. Durante su fabricación, está protegido de las condiciones ambientales adversas y se obtiene mediante un proceso industrial con un sistema de control de la producción en fábrica. Esto permite acortar los plazos de entrega. En términos prácticos, la prefabricación consiste en aplicar principios industriales a la construcción, como la racionalización de procesos, la búsqueda de la economía de escala y el desarrollo a partir de la repetición de tareas cuidadosamente planificadas, ejecutadas en entornos favorables, con medios suficientes y por personal especializado.

La principal diferencia con el hormigón tradicional (o in situ) radica en el lugar y el método de fraguado y de control. El hormigón tradicional se concibe como un material fresco que cura libremente en la obra (ejecución in situ), mientras que el prefabricado es un producto terminado que se diseña y fabrica previamente en una planta industrial, con todas sus características adquiridas de forma controlada. Esto le confiere una entidad propia y una serie de cualidades inherentes que lo distinguen, como una mayor precisión dimensional, mejores acabados y la eliminación de incertidumbres en el resultado final, lo que a menudo se traduce en precios más competitivos.

https://www.telecinco.es/noticias/catalunya/20250730/levantan-bloque-vivienda-publica-diez-dias-barcelona_18_016247482.html

2. ¿Cuándo y cómo se originó el concepto de prefabricación aplicado al hormigón?

Aunque el uso del hormigón se remonta al Imperio romano (7000 a. C., según algunos historiadores), el origen de la prefabricación, entendida como la aplicación de procesos industriales a la construcción, se sitúa a mediados del siglo XVIII, con la Revolución Industrial y la aparición de nuevos materiales como el acero y el vidrio. Sin embargo, la combinación específica del material (hormigón) y la técnica (prefabricación) es relativamente reciente y ha experimentado un desarrollo espectacular a partir de la segunda mitad del siglo XX.

Un hito clave fue la patente concedida en 1824 a Joseph Aspdin para la producción de «cemento Portland». A partir de 1848 y 1849 se registran los primeros elementos prefabricados de hormigón, como la barca de Joseph Louis Lambot y la jardinera de Joseph Monier. No obstante, un hito trascendental fue la patente del hormigón pretensado presentada por Eugène Freyssinet en 1928, que revolucionó la forma de construir al convertir el hormigón en un material activo y duradero, lo que impulsó la creación de las primeras fábricas de elementos prefabricados.

3. ¿Cuáles fueron los hitos más importantes en el desarrollo del hormigón prefabricado entre 1850 y 1970?

El desarrollo del hormigón prefabricado se puede dividir en varias etapas significativas:

  • 1850-1940 (Primera época): Estuvo marcada por la visión de ingenieros que vieron en el hormigón una alternativa a la piedra natural. Los hitos incluyen:
    • Primeros elementos prefabricados como la barca de Lambot (1848) y la jardinera de Monier (1849).
    • El primer edificio con bloques prefabricados de cemento Portland, Castle House (1851).
    • La invención del concreto armado por William Wilkinson (1854).
    • La patente de un edificio prefabricado con módulos tridimensionales de Eduard T. Potter (1889).
    • La construcción del primer edificio con estructura prefabricada de hormigón, un molino de harina en Swansea (1897).
    • La invención del hormigón pretensado por Eugène Freyssinet (1928) transformó el material.
  • 1940-1970 (Segunda época): Influenciada por la necesidad de reconstrucción rápida y económica tras la Segunda Guerra Mundial y por el aprovechamiento del tejido industrial bélico.
    • Difusión del pretensado (Francisco Fernández Conde obtuvo las patentes para España y América Latina en 1942).
    • La Unión Soviética adoptó masivamente los paneles prefabricados de hormigón para la construcción de barrios urbanos debido a la reducción de costos y a la rapidez (1947-1951).
    • Estandarización de sistemas prefabricados en Inglaterra (1960).
    • Diseños icónicos como la cúpula del Palacio de Deportes de Pier Luigi Nervi para los JJ.OO. de Roma (1960) y el complejo de viviendas Habitat 67 de Moshe Safdie en Montreal (1967).
    • Desarrollo de losas alveolares y de la escuela francesa de «grandes paneles».

4. ¿Cómo ha evolucionado el hormigón prefabricado desde el último tercio del siglo XX hasta la actualidad?

Desde finales del siglo XX, la industria del prefabricado ha experimentado una creciente mecanización y un enfoque hacia una prefabricación más «abierta». Los fabricantes pasaron de producir grandes volúmenes de elementos repetitivos a crear soluciones más flexibles y adaptables a diversas obras y demandas. En este periodo, Italia y los países nórdicos destacaron, ya que su clima favorece la construcción industrializada.

Se mejoraron las posibilidades estéticas del prefabricado, como se evidenció en la Ópera de Sídney, que empleó grandes conchas prefabricadas. Aumentó la demanda de grandes elementos prefabricados para viviendas, escuelas, centros comerciales y estadios, lo que impulsó la mejora de sus propiedades estructurales. En el ámbito de la obra civil, el prefabricado se convirtió en la opción dominante para puentes, canalizaciones, túneles y traviesas ferroviarias.

En la actualidad, la construcción prefabricada es un método con entidad propia que destaca por su capacidad para aplicar técnicas de producción de alto rendimiento con elevados niveles de control, lo que asegura una mayor calidad y precisión dimensional. También se destaca la capacidad de las piezas para su desmontaje y reutilización, lo que contribuye a la sostenibilidad. La evolución informática permite realizar diseños complejos que antes resultaban inviables. Además, se ha logrado combinar la libertad arquitectónica con la eficiencia constructiva, lo que permite realizar diseños flexibles y adaptables que permiten cambiar el uso de los edificios sin afectar a su estructura.

https://resimart.com/beneficios-prefabricados-de-hormigon/

5. ¿Qué ventajas ofrece la prefabricación de hormigón en comparación con los métodos de construcción tradicionales?

La prefabricación de hormigón ofrece múltiples ventajas significativas:

  • Mayor calidad y precisión dimensional: el proceso industrial en fábrica, bajo sistemas de control de producción, asegura una calidad superior, homogeneidad y precisión dimensionales de los elementos, eliminando las incertidumbres del resultado final.
  • Ahorro de tiempo y costes: la fabricación en un entorno controlado acelera los plazos de entrega y permite una planificación más detallada, lo que se traduce en mayor productividad, menores costes laborales in situ y, a menudo, un precio final más competitivo.
  • Mayor durabilidad y resistencia: El hormigón prefabricado utiliza materiales de mejores prestaciones y un curado más controlado, lo que contribuye a una mayor durabilidad y resistencia, especialmente evidente tras la invención del pretensado.
  • Sostenibilidad y eficiencia energética: contribuyen a la reducción de residuos en obra, al uso de hormigones de mejores prestaciones (mayor durabilidad) y a una alta inercia térmica, lo que se traduce en un menor consumo de energía y un mayor confort para los usuarios. La posibilidad de desmontar y reutilizar las piezas también mejora su impacto ambiental a largo plazo.
  • Versatilidad arquitectónica y estructural: permite la creación de formas complejas, texturas, relieves, colores y aligeramientos, así como la adaptación a requisitos arquitectónicos cambiantes sin sacrificar la eficiencia. Los diseños flexibles permiten cambiar el uso de los edificios sin afectar la estructura.
  • Mejores condiciones laborales: La aplicación del hormigón autocompactante en plantas de prefabricados ha mejorado notablemente las condiciones de trabajo de los operarios al reducir la carga sonora y las vibraciones.

6. ¿Cuáles son los principales campos de aplicación del hormigón prefabricado en la actualidad?

El entorno urbano está lleno de elementos prefabricados de hormigón que forman parte de nuestro paisaje cotidiano y tienen una amplia gama de aplicaciones en la edificación y la obra civil.

En edificación (arquitectura), el prefabricado se utiliza masivamente para:

  • Viviendas (Habitat 67 es un ejemplo icónico).
  • Escuelas, pabellones, centros comerciales, aparcamientos.
  • Estadios y hospitales.
  • Elementos estructurales y de cerramiento, incluyendo paneles de fachada de grandes dimensiones con mejoras estéticas (colores, texturas, diseños de vanguardia como fachadas translúcidas).
  • Forjados (desde viguetas y bovedillas hasta losas alveolares).

En obra civil (ingeniería), el desarrollo de los prefabricados de hormigón ha sido fundamental para:

  • Puentes (tanto la estructura como las losas que unen las vigas).
  • Canalizaciones y tuberías.
  • Dovelas para túneles.
  • Traviesas para ferrocarril.
  • Mobiliario urbano y pavimentos.

En general, el prefabricado responde satisfactoriamente a todas las exigencias técnicas y funcionales y se adapta cada vez más a diseños arquitectónicos libres y a la integración de servicios e instalaciones en la estructura prefabricada.

7. ¿Qué mitos persisten sobre el hormigón prefabricado y cómo se están superando?

Aunque la acepción peyorativa del término «prefabricado» está disminuyendo, aún persisten ciertos mitos infundados que impiden un mayor avance de la industria. Estos mitos incluyen la percepción de que los elementos prefabricados son una solución «inferior» o carecen de versatilidad estética y funcional. Se asocia erróneamente con la necesidad de producir grandes cantidades de elementos muy repetitivos para optimizar costes, una idea que la industria ya ha corregido, pues es capaz de producir elementos a costes razonables para demandas más pequeñas y diferenciadas.

La realidad es que el diseño y la fabricación en un entorno técnico y controlado conducen a elementos y soluciones más precisos y de mayor calidad. Los avances tecnológicos en dosificación, curado, control de calidad, moldes, acabados, nuevos materiales y la introducción de hormigones autocompactantes han superado las limitaciones estéticas y funcionales previas. La industria ha sabido responder adecuadamente a las exigencias técnicas, funcionales y estéticas y ha logrado una mayor libertad arquitectónica sin sacrificar la eficiencia. La difusión de sus ventajas y el éxito en obras emblemáticas están ayudando a disipar estos mitos.

8. ¿Cuáles son los principales retos y las vías de innovación para la industria del hormigón prefabricado en los próximos años?

La industria del prefabricado de hormigón se enfrenta a varios retos prometedores para ganar mayor presencia en el mercado:

  • Sostenibilidad: Se trata de un eje fundamental, impulsado por políticas reglamentarias que bonifican las soluciones respetuosas con el medio ambiente. El prefabricado ofrece ventajas como una mayor inercia térmica (que reduce el consumo de energía), una menor generación de residuos y el uso de concretos de mejores prestaciones para aumentar su durabilidad. También se investiga la adición de materia prima para dotar a los elementos de capacidades descontaminantes.
  • Innovación tecnológica: En un entorno competitivo, la innovación es crucial. Se busca la mejora continua mediante la I+D+i, en colaboración con centros tecnológicos y universidades. Las innovaciones incluyen el aumento de la resistencia mecánica del hormigón, la ampliación de las formas, texturas, relieves y colores de los elementos vistos, y la mejora de las materias primas (cementos, aditivos, aceros pretensados y fibras) para lograr dimensiones, ligereza y acabados antes inimaginables.
  • Automatización y digitalización: El progreso tecnológico en la maquinaria permite a las plantas de prefabricados alcanzar altos niveles de automatización, incluyendo la impresión 3D, moldes más duraderos, sistemas de vaciado eficientes, cortes guiados por láser y sistemas de curado más eficaces. La integración de sensores en la fabricación para monitorizar parámetros (por ejemplo, la resistencia a la compresión) y el desarrollo de productos conforme a la metodología BIM también son áreas de profundización.
  • Adaptación a nuevas exigencias: El objetivo es mejorar el comportamiento sísmico, rediseñar las piezas estructurales para cubrir un mayor rango dimensional y optimizar las conexiones de los elementos estructurales, con el fin de seguir expandiendo las aplicaciones y la eficiencia del prefabricado.

Creo que estos vídeos pueden interesarte.

Os dejo un artículo que, espero, sea de vuestro interés.
Pincha aquí para descargar

Referencias:

CALAVERA, J.et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.

FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.

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

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

YEPES, V. (2024). Estructuras auxiliares en la construcción: Andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 408 pp. Ref. 477. ISBN: 978-84-1396-238-2

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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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.

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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