Heuristic optimization of RC bridge piers with rectangular hollow sections

Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: https://riunet.upv.es/handle/10251/50736, siendo el Copyright de Elsevier.

El artículo debe ser citado de la siguiente forma:

Martínez, FJ.; Gonzalez-Vidosa, F.; Hospitaler, A.; Yepes, V. (2010). Heuristic optimization of RC bridge piers with rectangular hollow sections. Computers and Structures. 88:375-386. doi:10.1016/j.compstruc.2009.11.009

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CO2-Optimization Design of Reinforced Concrete Retaining Walls based on a VNS-Threshold Acceptance Strategy

Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: https://riunet.upv.es/handle/10251/28631, siendo el Copyright de la American Society of Civil Engineers.

El artículo debe ser citado de la siguiente forma:

Yepes, V.; Gonzalez-Vidosa, F.; Alcalá, J.; Villalba, P. (2012). CO2-Optimization Design of Reinforced Concrete Retaining Walls Based on a VNSThreshold Acceptance Strategy. JOURNAL OF COMPUTING IN CIVIL ENGINEERING. 26(3):378-386. doi:10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000140.

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Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm

Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2014.10.013, siendo el Copyright de Elsevier.

El artículo debe ser citado de la siguiente forma:

Yepes, V.; Martí, JV.; García-Segura, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction. 49:123-134. doi:10.1016/j.autcon.2014.10.013.

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Muros construidos mediante la técnica del tapial

Sección vertical y horizontal del encofrado de un muro de tapial. Wikipedia.

Se denomina tapia a un muro macizo construido apisonando tierra arcillosa húmeda dentro de un molde de madera. Se trata de de una técnica milenaria empleada con profusión en la Península Ibérica, tanto en la arquitectura monumental –baste recordar el complejo de la Alhambra de Granada- como popular, aunque llegó a desaparecer casi por completo en España a mediados del siglo XX.  Sin embargo, a mediados de los años ochenta del siglo pasado comienza a renacer el interés por esta técnica.

Se utiliza el material del propio lugar, generalmente tierra -minimizando el coste de adquisición y transporte de materiales- que se conforma por apisonado dentro de una cajonera denominada tapial. Una vez colocado el tapial sobre el cimiento, se vierte el barro en su interior y se prensa. Antiguamente se vertía la tierra con espuertas que se elevaban con la ayuda de una polea sujeta al tapial. Cuando esta formado el muro, la cajonera se retira y se deja secar al aire libre. La tapia puede conformar enteramente el muro o bien quedar entre pilares de otros materiales.

El tapial tiene un excelente comportamiento térmico por su bajo índice de conductividad calórica, cálido en invierno y fresco en verano,  siendo un buen aislante acústico, sobre todo cuando el acabado es rugoso (reducción de unos 50-60 decibelios para un muro de 40 cm , para una frecuencia de 500 Hz). También es resistente al desgaste y punzonamiento, como se puede comprobar en las reformas de casas antiguas. Con el fuego, este material mejora su dureza, pues se convierte en ladrillo cocido.

http://www.artifexbalear.org/tapial.htm

Pero mejor será que os deje un vídeo explicativo de la profesora Laliana Palaia Pérez, de la Universitat Politècnica de València. Espero que os sea de interés.

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Os dejo también otros vídeos al respecto.

Referencias:

Cuchí, A. (1996). La técnica tradicional del tapial. Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Madrid, 19-21 septiembre 1996, eds. A. de las Casas, S. Huerta, E. Rabasa, Madrid: I. Juan de Herrera, CEHOPU, pp. 159-165. (enlace)

Font, E.; Hidalgo, P. (2011). La tapia en España. Técnicas actuales y ejemplos. Informes de la Construcción, 63(523):21-34. (enlace)

 

Construcción de un forjado reticular

En las estructuras de edificación resulta interesante emplear forjados de losas planas por las ventajas funcionales, constructivas y económicas que presentan. Dentro de las soluciones de techo plano, los forjados reticulares con casetones recuperables de aligeramiento o bien perdidos de hormigón o poliestireno. Estos forjados tienen cada vez mayor presencia en el mercado como consecuencia de su adaptabilidad a geometrías en planta irregulares o complicadas, la facilidad que permiten en su replanteo de las perforaciones requeridas por las cada vez más numerosas instalaciones y su versatilidad para adecuarse a las exigencias de resistencia a fuego.

Un forjado reticular es un tipo de forjado constituido por una cápsula de nervios de hormigón armado, de pequeña anchura y a corta distancia unos de otros. Este sistema permite suprimir las vigas, macizando únicamente las zonas cercanas a los apoyos, dichos macizados son denominados capiteles y son los encargados de recibir las cargas del forjado y distribuirlas por los pilares.

Los casetones resisten el peso de los operarios. Sin embargo, representan una dificultad en cuanto a la circulación durante el proceso de puesta en obra de las armaduras y durante los trabajos de hormigonado.

Para garantizar que se ha realizado un buen montaje de este tipo de encofrado, hay que revisar una serie de puntos clave antes del hormigonado:

  1. Verticalidad de los puntales. Ello garantizará que los puntales trabajen a compresión, tal y como se diseñaron.
  2. La palanca del puntal debe estar hacia abajo, de esta forma se garantiza la máxima fricción entre las planchuelas y la caña del puntal, impidiendo que la caña descienda.
  3. El encofrado debe arriostrarse a todos los pilares para evitar desplazamientos horizontales.
  4. Refuerzo del apuntalamiento en las áreas macizadas.

Os paso el siguiente vídeo (www.cefaestructures.com) que explica la construcción forjado reticular mixto con pilares metálicos.

También os paso un vídeo de la Universidad de Alicante donde se puede ver el proceso constructivo detalle pilar extremo sobre muro de contención y enlace en forjado reticular para la asignatura de Construcción de Estructuras I.

También os paso el vídeo de Enrique Alario sobre el montaje de este tipo de forjado reticular de casetones recuperables.

Seguridad en trabajos de estructura metálica

https://www.gescan.es/noticias/prevencion-de-riesgos-laborales-en-la-instalacion–montaje-y-carpinteria-metalica

La estructura metálica es un ejemplo de construcción prefabricada, en la que se fabrican en el taller diferentes piezas que luego se unen y se ensamblan en obra mediante tornillos o soldaduras. El montaje de estructuras metálicas es una de las actividades más importantes del sector de la construcción.

Los montadores de estructuras metálicas dedican el 90 % de su jornada laboral a los montajes exteriores y el tiempo restante a desplazamientos al lugar de trabajo y/o a la recogida del material en el almacén de la empresa a la que pertenecen. Sus principales operaciones consisten en realizar trabajos de soldadura en altura y en ensamblajes de estructuras metálicas, como vigas y pilares, en la construcción de naves industriales y similares.

Como ocurre en otros sectores, la construcción de estructuras metálicas trae consigo algunos riesgos para las personas que participan en ella, que, de ser contrarrestados con algunas medidas preventivas, ayudarán a evitar cualquier tipo de accidente.

Línea de vida. https://gravitat.com/que-es-una-linea-de-vida-y-cuando-debe-usarse/

Los riesgos de mayor relevancia que pueden presentarse durante el desarrollo de estas labores constructivas son:

  • Caída de personas desde alturas.
  • Caídas de objetos por desplomes de piezas.
  • Proyección de partículas en los ojos, quemaduras, golpes y contusiones.
  • Cortes en las manos.
  • Radiaciones en operaciones de soldadura.
  • Contactos con líneas eléctricas en tensión próximas.

Os dejo un vídeo explicativo sobre las medidas de seguridad a considerar en este tipo de trabajos.

En este otro vídeo podemos ver el montaje de una estructura metálica.

 

 

10 libros sobre ingeniería en el día de San Jorge

2015-04-23 08.14.30Resulta difícil elegir 10 libros interesantes sobre ingeniería. Seguro que nos dejaremos alguno, por eso serán más de 10 los que proponga a continuación. La elección es sesgada: son volúmenes que han caído en mis manos y que he devorado con gusto. No son libros de teoría de la ingeniería, sino de temas relacionados con ella (historia, estética, anécdotas, personajes, etc.). Son ese tipo de libros que te gusta leer en vacaciones, en tu tiempo de ocio, y que sólo les gusta a los ingenieros de vocación. La lista seguro que la iremos ampliando, no son 10, sino que serán los que sean. Tampoco están puestos en orden de preferencia.

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Los 10 libros de arquitectura, de Marco Lucio Vitruvio, puede ser un buen inicio para todo un clásico. Lo ponemos en primer lugar simplemente por ser un clásico. Muchas de las enseñanzas permanecen vigentes.

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También resulta un clásico el «Razón y ser de los tipos estructurales» de Eduardo Torroja. Ningún ingeniero debería de dejar de leer esta obra, de una sencillez realmente compleja, donde los conceptos básicos se destilan de forma maestra.

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Una de mis lecturas preferidas en mi época de estudiante, y que he releído varias veces, es «Puentes y sus constructores», de Steinman y Watson. Si bien se centra en los grandes puentes americanos, la epopeya de su historia y sus constructores es apasionante.

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Y si de arte estructural queremos tener las ideas claras, no hay que olvidar «La torre y el puente», de David P. Billington.

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Resulta interesante también la biografía que José Antonio Fernández Ordóñez hace sobre Eugène Freyssinet. No sólo resulta de interés la figura del biografiado, sino de su autor, JAFO.

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Ya que estamos con José Antonio Fernández Ordoñez, la edición de José Ramón Vera «Pensar la ingeniería» es una buena antología sobre los textos de JAFO.

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Otra obra de interés, para no olvidar los orígenes de nuestra profesión, es el texto de Fernando Sáenz Ridruejo sobre «Los ingenieros de caminos».

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«La obra de ingeniería como obra de arte» recoge las ideas de Javier Manterola respecto a lo que debe ser una estructura. En tiempos confusos como los actuales, resulta un buen referente.

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También resulta de interés la visión de Miguel Aguiló en su obra «Forma y tipo en el arte de construir puentes».

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«La ingeniería es humana», de Henry Petroski expone de forma sencilla y amena la importancia del fallo en el éxito del diseño. Una lección de humildad.

Laboratorio virtual: empuje de tierras sobre un muro según Coulomb

Empuje activoEl ingeniero militar francés Charles-Augustin de Coulomb (1776) fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del terreno y estructuras de retención. Este autor introduce una simplificación importante para calcular el empuje: se limitó a usar la teoría de equilibrio que considera que una cuña de terreno en rotura imitada por el trasdós y por un plano que pasa por el pie del muro como un cuerpo en movimiento para determinar la presión lateral limitante. La presión limitante horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp respectivamente. Se supone que la superficie de deslizamiento es plana, el drenaje del muro funciona bien y que no hay presiones intersticiales en el terreno. Aunque con simplificaciones, esta teoría permite calcular problemas en los cuales el paramento no es vertical y la superficie de relleno tiene cualquier forma.

 K_a = frac{ cos ^2 left( phi - theta right)}{cos ^2 theta cos left( delta + theta right) left( 1 + sqrt{ frac{ sin left( delta + phi right) sin left( phi - beta right)}{cos left( delta + theta right) cos left( beta - theta right)}} right) ^2}

 K_p = frac{ cos ^2 left( phi + theta right)}{cos ^2 theta cos left( delta - theta right) left( 1 - sqrt{ frac{ sin left( delta + phi right) sin left( phi + beta right)}{cos left( delta - theta right) cos left( beta - theta right)}} right) ^2}

 

Para que se pueda estudiar de forma cualitativa el efecto del empuje, se aporta un Laboratorio Virtual. El objetivo de este objeto de aprendizaje consiste en entender cómo varía el empuje activo horizontal sobre un muro aplicando la teoría de Coulomb. Éste coeficiente varía en función del ángulo de rozamiento interno del terreno, del ángulo de rozamiento de terreno y muro, y de la inclinación del muro. Supondremos un relleno horizontal sobre el muro.

Enlace al laboratorio virtual: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/EmpujeHorizontal/

 

Referencias:

Coulomb C.A., (1776). Essai sur une application des regles des maximis et minimis a quelques problemes de statique relatifs a l’architecture. Memoires de l’Academie Royale pres Divers Savants, Vol. 7

 

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Puente de San Pablo (Cuenca)

Sin títuloEl puente primigenio de San Pablo se construyó entre 1538 y 1589  por orden del canónigo Juan del Pozo para comunicar el Convento de San Pablo y el casco urbano de Cuenca, a su paso por el río Huécar. Elefante de cinco patas, como le llamó Pío Baroja, este puente era de piedra con cinco arcos apoyados sobre cuatro pilares, de los que aún quedan algunos restos. El hecho de que llevara tantos años construir dicho puente explica la cantidad de maestros que pasaron por la dirección de sus obras, como Francisco de Luna, Andrés de Vandelvira, Juan Gutiérrez de la Hoceja, Juan de Palacios, Hernando de Palacios y, finalmente, Juan de Meril. Sin embargo, el hundimiento progresivo de las pilas provocó la rotura sucesiva de los arcos. El puente de piedra se vino abajo en 1786, en la parte más próxima a la catedral, y aunque fue reparado por el arquitecto Mateo López en 1788, no se logró impedir el desmoronamiento del segundo arco. Su último episodio ocurrió en 1895, lo que llevó a tomar la decisión de su total demolición.

Puente de San Pablo (1892). Imagen procedente de los fondos de la Biblioteca Nacional de España

 

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Vista actual del Puente de San Pablo. Imagen: V. Yepes, 2015.

Pasaron los años y fueron el obispo Wenceslao Sangüesa y el Seminario Conciliar de San Julián quienes tomaron la decisión de aportar los fondos para construir un nuevo puente de San Pablo. El actual puente es metálico y de madera. Su construcción comenzó en 1902, según el proyecto del ingeniero de caminos valenciano José María Fuster y Tomás, y fue erigido por George H. Bartle, cuya fundición, también valenciana, contaba con gran renombre por aquella época. El puente fue inaugurado el 19 de abril de 1903. El puente mide 60 m de longitud, está elevado 40 m y apoyado en los pilares de arranque de sillería del puente anterior y, en el centro, en un puntal de hierro. Parte del patrimonio de la ciudad de Cuenca, es uno de los mejores lugares desde los cuales observar las Casas Colgadas.

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Detalle de la viga en celosía. Imagen: V. Yepes, 2015

Os dejo un vídeo de Florián Yubero sobre el puente.

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Bombeo de hormigón para sistemas estructurales

25El transporte de hormigón por tubería ha adquirido gran importancia en los últimos años. Esto se debe al general aumento de la mecanización en las obras y al mayor uso del cemento en estructuras y demás elementos. Este impulso se debe especialmente a la mejora de la tecnología de las máquinas y a nuevas evoluciones que hacen que el transporte de hormigón sea más económico.

Este tipo de transporte tiene una repercusión económica beneficiosa en las obras. Un hormigón que se pueda transportar sin dificultad a través de tuberías responde a las exigencias generales de la construcción en lo que respecta a su trabajabilidad y a sus características resistentes.

Las técnicas de transporte de hormigón por tubería comenzaron a emplearse a principios del siglo XX, en sus dos modalidades: Por impulsión neumática y, poco tiempo después, por impulsión mediante bombas de accionamiento mecánico.

La difusión de esta forma de transporte se ha manifestado de forma más clara en la mejora de los sistemas de bombeo hidráulico, cuyo resultado ha sido el notable aumento de unidades estacionarias y móviles registradas en los últimos años, sobre todo de estas últimas (autobombas) cuyo empleo es cada vez mayor en obra civil y en edificación. Por el contrario, la impulsión neumática de hormigón ha tenido un desarrollo menor y su utilización se ha limitado a aplicaciones más específicas (hormigón proyectado) o a obras en las que la existencia de una instalación de aire comprimido está, además, justificada por otros fines.

El sistema de transporte de hormigón por tubería aumenta el rendimiento y supone un importante ahorro de mano de obra, pero solo es factible con un hormigón de mayor calidad que el habitual. Los componentes y la dosificación del hormigón deben proporcionar la consistencia necesaria para que circule de manera continua sin que se produzca segregación en ningún momento.

Os dejo a continuación una explicación al respecto de la UPV que espero que os sea de interés.

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Referencias:

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