Javier Rui-Wamba Martija (1942-2025). Foto cortesía de Esteyco
Acaba de dejarnos Javier Rui-Wamba Martija, fundador de Esteyco y de la fundación que lleva su nombre. Falleció en Barcelona el pasado 10 de julio. Su vida y su obra demostraron que la ingeniería no solo es técnica, sino también cultura, rigor y belleza.
Nació en Guernica en 1942 y, a los siete años, se mudó a Bilbao, donde cursó los diez años de bachillerato en el colegio de los jesuitas. En aquellos años, además de estudiar, cultivó su afición por el deporte: practicó fútbol y baloncesto con éxito y recorría en bicicleta la ría, contemplando la industria pesada de la margen izquierda y los barcos que esperaban faena los lunes.
Se formó como ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y, durante años, fue docente en la Escuela Superior de Ingenieros de Caminos de Madrid, en la cátedra de Puentes y Estructuras Metálicas. También participó activamente en numerosos comités nacionales e internacionales, contribuyendo a elaborar normativas de referencia como el influyente Código Modelo 1990 del Comité Europeo del Hormigón.
Su carrera profesional fue igual de intensa: lideró un equipo multidisciplinar en más de 800 proyectos en más de 30 países, para los que empleó con frecuencia técnicas innovadoras y materiales diversos. Entre sus obras más notables destacan la torre eólica telescópica sin sujeción más alta del mundo, proyectada en China, y la plaza de las Glorias de Barcelona, un proyecto que diseñó y rediseñó para abrir la ciudad al mar.
En 1970, fundó la empresa Esteyco y, más tarde, la Fundación Esteyco, con la que demostró que la ingeniería también puede ser un humanismo, creando un espacio de encuentro entre arquitectura e ingeniería en el que ambas disciplinas se someten al rigor científico, la excelencia literaria y la belleza visual. La fundación ha editado más de cien libros desde 1991, que se suman a la impresionante biblioteca personal de Rui-Wamba: cuatro mil volúmenes técnicos en su oficina y otros cuatro mil —sobre todo novelas— en su casa. «Con los libros pierdes el miedo a lo que no conoces», solía decir.
Además de su labor profesional, Rui-Wamba dejó un legado intelectual: tras 12 años de trabajo y unas 10.000 horas invertidas, publicó su obra más ambiciosa, El legado estructural de Javier Rui-Wamba: extractos de la teoría unificada de estructuras y cimientos (TUEC), un tratado de 3.000 páginas cuidadosamente manuscritas.
A lo largo de su carrera recibió numerosos galardones, entre ellos el Premio Nacional de Ingeniería Civil, concedido por unanimidad en 2016, la Medalla Ildefons Cerdá, la Medalla de Honor del Colegio de Ingenieros de Caminos y el Premio Nacional de Ingeniería del Ministerio de Fomento. El propio ministro destacó entonces su «talento y compromiso con la sociedad» y su capacidad para combinar las distintas facetas de la profesión.
Hasta poco antes de la pandemia, acudía cada mañana a su oficina con buen humor y una sonrisa, con un aire que recordaba al actor Harrison Ford. Hablaba catalán, firmaba con su Pilot V5 azul y recordaba con cariño que su madre le llamaba buru handi (cabeza grande) en euskera.
Hoy, arquitectos e ingenieros, reconocemos la deuda de gratitud con quien supo tender puentes entre la técnica y la cultura, la ciencia y la belleza. Descanse en paz, Javier Rui-Wamba Martija.
Aquí le podemos ver en varios vídeos:
Os dejo un artículo que permite adentrarnos algo más en la personalidad de este gran ingeniero.
En este artículo se explica el proyecto RESILIFE, cuyos investigadores principales son Víctor Yepes y Julián Alcalá, de la Universitat Politècnica de València. Se trata de un proyecto de investigación de carácter internacional en el que también colaboran profesores de Brasil, Chile y China. Además, se están realizando varias tesis doctorales de estudiantes de Cuba, Perú, México y Ecuador, así como de estudiantes españoles. A continuación, se describe brevemente el proyecto y se incluye una comunicación reciente donde se explica con más detalle.
El proyecto RESILIFE se centra en optimizar de forma resiliente el ciclo de vida de estructuras híbridas y modulares para conseguir una alta eficiencia social y medioambiental, especialmente en condiciones extremas. La investigación aborda la necesidad de diseñar, construir y mantener infraestructuras que puedan resistir y recuperarse rápidamente de desastres naturales o provocados por el ser humano, minimizando las pérdidas y el impacto en la sociedad y el medioambiente. Para ello, el estudio propone utilizar inteligencia artificial, metaheurísticas híbridas, aprendizaje profundo y teoría de juegos en un enfoque multicriterio. El objetivo es mejorar la seguridad, reducir costes y optimizar la recuperación, alineándose con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). La metodología integral incluye el análisis del ciclo de vida, así como la aplicación de lógica neutrosófica y redes bayesianas para la toma de decisiones.
¿Qué problema aborda el proyecto RESILIFE y por qué es urgente?
El proyecto RESILIFE aborda el desafío crítico que supone diseñar y mantener infraestructuras resilientes y sostenibles frente a desastres naturales y provocados por el ser humano. La urgencia es evidente debido a las enormes pérdidas humanas y económicas causadas por estos eventos (más de 1,1 millones de muertes y 1,5 billones de dólares en pérdidas entre 2003 y 2013), lo que subraya la necesidad de estructuras de alto rendimiento que protejan vidas y economías, al tiempo que se alinean con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas. Además, los errores de diseño y construcción, así como la falta de mantenimiento, han demostrado ser causas significativas de colapso estructural, y solo el 50 % de las reparaciones de hormigón resultan efectivas en Europa.
¿Cuál es el objetivo principal de RESILIFE?
El objetivo general del proyecto RESILIFE es optimizar el diseño, el mantenimiento y la reparación de estructuras híbridas y modulares (MMC) de alta eficiencia social y medioambiental para que puedan resistir condiciones extremas. Para ello, se deben abordar problemas complejos de toma de decisiones en los ámbitos público y privado, integrando criterios de sostenibilidad social y medioambiental durante todo el ciclo de vida de las estructuras y teniendo en cuenta la variabilidad e incertidumbre inherentes al mundo real. El objetivo es que estas estructuras sean tan seguras como las tradicionales, pero con una mayor capacidad de recuperación rápida y un menor impacto social y medioambiental.
¿Qué tipos de estructuras son el foco de RESILIFE y por qué?
El proyecto se centra en estructuras híbridas (que combinan, por ejemplo, acero y hormigón) y en estructuras basadas en métodos modernos de construcción (MMC), especialmente las modulares. Estas estructuras se han elegido como objeto de estudio debido a su gran potencial para mejorar la resiliencia estructural, la eficiencia en la construcción (al reducir las interrupciones en obra y mejorar el control de calidad) y la sostenibilidad. A pesar de sus ventajas, se han identificado lagunas en la investigación sobre su optimización para eventos extremos y su aplicación en estructuras complejas, aspectos que el proyecto RESILIFE busca subsanar.
¿Qué metodologías innovadoras utiliza RESILIFE para lograr sus objetivos?
RESILIFE emplea un enfoque multidisciplinario e innovador que integra diversas técnicas avanzadas:
Análisis del ciclo de vida (ACV): Para evaluar los impactos de las estructuras desde su concepción hasta su demolición.
Diseño óptimo robusto basado en fiabilidad: Para asegurar que las soluciones optimizadas sean viables y resistentes a pequeños cambios o incertidumbres.
Modelado de información para la construcción (BIM) y gemelos digitales: Para integrar el proyecto estructural y ofrecer control y adaptabilidad en tiempo real.
¿Cómo aborda RESILIFE la incertidumbre y la variabilidad en el diseño y mantenimiento de estructuras?
El proyecto aborda la incertidumbre y la variabilidad mediante varias estrategias:
Análisis de funciones de distribución de eventos extremos: Para el diseño óptimo basado en fiabilidad.
Metamodelos y metaheurísticas híbridas basadas en fiabilidad: Permiten manejar la aleatoriedad de los parámetros y asegurar que los proyectos optimizados no sean inviables ante pequeños cambios en las condiciones.
Técnicas de decisión multicriterio (lógica neutrosófica y redes bayesianas): Integran aspectos inciertos y criterios subjetivos en la toma de decisiones.
Análisis de sensibilidad: De los escenarios presupuestarios y las hipótesis del ciclo de vida para identificar las mejores prácticas.
¿Qué se entiende por «resiliencia» en el contexto de RESILIFE y cómo se cuantifica?
En el contexto de RESILIFE, la resiliencia se define como la capacidad de una estructura para resistir eventos extremos, mantener su funcionalidad o recuperarla rápidamente con reparaciones mínimas tras sufrir daños, y con un bajo coste social y medioambiental. El objetivo es ir más allá de la simple resistencia y centrarse en la capacidad de adaptación y recuperación. El proyecto tiene como objetivo desarrollar procedimientos explícitos para cuantificar la resiliencia de las estructuras e infraestructuras en el contexto de múltiples amenazas, un aspecto que actualmente presenta una laguna en la investigación. Esto incluye tener en cuenta la funcionalidad técnico-socioeconómica y los impactos a lo largo de toda su vida útil.
¿Qué tipo de casos de estudio se aplican en la metodología RESILIFE?
La metodología de RESILIFE se aplica a varios casos de estudio clave:
Optimización de pórticos de edificios altos: Con estructura de acero híbrido y hormigón armado, sometidos a un fuerte incremento de temperatura, o ante el fallo completo de soportes para evitar el colapso progresivo.
Viviendas sociales prefabricadas en zonas sísmicas: Optimizando su resistencia a acciones extremas y su capacidad de reparación rápida.
Otras estructuras como puentes mixtos y estructuras modulares: Ampliando el alcance más allá de las viviendas. Estos casos de estudio permiten validar la aplicabilidad de las metodologías propuestas en situaciones reales y complejas.
¿Cuáles son las principales contribuciones esperadas de RESILIFE a la ingeniería estructural y la sostenibilidad?
Las principales contribuciones esperadas de RESILIFE son:
Desarrollo de soluciones constructivas innovadoras: Como conexiones especiales y estructuras fusibles para aumentar la resiliencia y evitar el colapso progresivo.
Formulación de metodologías de participación social: Para integrar criterios objetivos y subjetivos en decisiones multicriterio.
Propuesta de técnicas de optimización multiobjetivo avanzadas: Basadas en metaheurísticas híbridas de deep learning, teoría de juegos y fiabilidad.
Introducción de nuevas métricas: Que prioricen soluciones resilientes en la frontera de Pareto.
Identificación de políticas presupuestarias efectivas: Y definición de buenas prácticas de diseño, reparación y mantenimiento robusto en construcciones MMC y estructuras híbridas.
Avances en la modelización y evaluación: De la sostenibilidad a largo plazo y el impacto ambiental de las infraestructuras, contribuyendo a normativas y software de diseño más eficientes.
Resiliencia (estructural): Capacidad de una estructura para absorber, resistir, adaptarse y recuperarse de un evento extremo, manteniendo o recuperando su funcionalidad rápidamente y con costes mínimos.
Estructuras híbridas: Estructuras que combinan dos o más materiales estructurales diferentes, como acero y hormigón, para optimizar sus propiedades y rendimiento.
Estructuras modulares: Estructuras compuestas por unidades o módulos prefabricados que se ensamblan en el lugar de la construcción, ofreciendo ventajas en velocidad de construcción y control de calidad.
Eventos extremos: Desastres naturales (terremotos, tsunamis, inundaciones) o provocados por humanos (explosiones, impactos) que causan daños significativos a las estructuras y la sociedad.
Optimización del ciclo de vida: Proceso de diseño, construcción, mantenimiento y reparación de una estructura, considerando su impacto total (económico, social, ambiental) a lo largo de toda su vida útil.
Sostenibilidad: Principio que busca satisfacer las necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer sus propias necesidades, integrando aspectos ambientales, sociales y económicos.
Inteligencia artificial (IA): Campo de la informática que dota a las máquinas de la capacidad de aprender, razonar y resolver problemas, utilizada aquí para evaluar y mejorar la resiliencia.
Metaheurísticas híbridas: Algoritmos de optimización que combinan diferentes técnicas heurísticas o metaheurísticas para encontrar soluciones eficientes a problemas complejos, especialmente en la optimización multiobjetivo.
Aprendizaje profundo (Deep Learning – DL): Subcampo del aprendizaje automático que utiliza redes neuronales artificiales con múltiples capas para aprender representaciones de datos, aplicado para mejorar la toma de decisiones y reducir tiempos de cálculo.
Teoría de juegos: Rama de las matemáticas que estudia las interacciones estratégicas entre agentes racionales, aplicada en la optimización multiobjetivo para el diseño de estructuras.
Lógica neutrosófica: Marco matemático para tratar la indeterminación y la inconsistencia, utilizado en la toma de decisiones multicriterio para manejar la incertidumbre.
Redes bayesianas: Modelos gráficos probabilísticos que representan relaciones de dependencia condicional entre variables, empleadas en el análisis multicriterio y la gestión de incertidumbre.
Colapso progresivo: Fenómeno en el cual un daño inicial localizado en una estructura se propaga a otras partes, llevando al colapso desproporcionado de una gran porción o de toda la estructura.
Modern Methods of Construction (MMC): Métodos de construcción modernos que incluyen tecnologías de prefabricación, construcción modular e impresión 3D, buscando mayor eficiencia y control de calidad.
BIM (Building Information Modeling / Modelos de Información en la Construcción): Proceso de creación y gestión de un modelo digital de un edificio o infraestructura, que facilita la integración del proyecto estructural y la toma de decisiones a lo largo del ciclo de vida.
Metamodelo (o modelo subrogado): Modelo simplificado de un sistema complejo que permite realizar cálculos más rápidos y eficientes, crucial para reducir los tiempos de computación en la optimización.
Diseño óptimo basado en fiabilidad: Enfoque de diseño que considera la probabilidad de fallo y las incertidumbres inherentes para optimizar las estructuras, garantizando un nivel de seguridad predefinido.
Frontera de Pareto: Conjunto de soluciones óptimas en problemas de optimización multiobjetivo, donde ninguna de las funciones objetivo puede mejorarse sin degradar al menos otra función objetivo.
Agradecimientos:
Grant PID2023-150003OB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, and the European Regional Development Fund (ERDF), a program of the European Union (EU).
¿Qué es el curado del hormigón y por qué es imprescindible?
El curado del hormigón consiste en adoptar medidas para facilitar la hidratación del cemento, lo que implica evitar la pérdida de humedad por evaporación y, si es necesario, aportar humedad adicional. También se busca mantener una temperatura favorable durante el fraguado y los primeros días de endurecimiento. Es relevante porque si el hormigón se seca al aire, su resistencia puede disminuir hasta en un 40 %, aumenta su porosidad y se incrementa la probabilidad de que se produzcan fisuras por retracción. Un curado adecuado garantiza el desarrollo óptimo de la resistencia y la durabilidad, ya que la impermeabilidad de las capas exteriores del hormigón depende en gran medida de un proceso de curado eficaz, lo que, a su vez, prolonga la vida útil de la estructura al proteger el recubrimiento de las armaduras.
¿Cuál es la importancia del agua en el proceso de hidratación del cemento y en el curado?
El agua es imprescindible para la hidratación del cemento, que solo se produce en un entorno casi saturado. Para la hidratación completa del cemento Portland, se requiere una cantidad de agua equivalente a 0,45 veces la masa del cemento hidratado, la cual se divide en agua químicamente combinada (0,25 veces la masa del cemento) y agua adsorbida en la estructura del gel (0,20 veces la masa del cemento). Durante el proceso de curado, es necesario añadir agua adicional para mantener los poros capilares saturados y permitir que el cemento continúe hidratándose. La proporción adecuada de agua y un curado húmedo son fundamentales para que los productos de la hidratación rellenen los poros entre las partículas de cemento, lo que aumenta la resistencia y la durabilidad del hormigón. Si la relación agua/cemento es baja (igual o inferior a 0,45), puede producirse autodesecación, por lo que se requiere un curado húmedo continuo, aunque la baja permeabilidad puede limitar la penetración de agua externa en la superficie.
¿Cuáles son las fases del curado del hormigón según la norma ACI 308 R?
El curado del hormigón se divide en tres fases principales que abarcan desde su colocación hasta que la estructura adquiere sus propiedades de diseño:
Curado inicial: cuando la superficie del hormigón empieza a secarse, incluso antes de que se complete el acabado. Su objetivo es evitar la pérdida de humedad superficial y prevenir la fisuración por retracción plástica. Es especialmente importante en hormigones con baja exudación o en entornos con alta evaporación, y puede lograrse mediante nebulización, aditivos reductores de la evaporación o modificando el entorno.
Curado intermedio: Es necesario cuando el acabado de la superficie se completa antes de que el hormigón haya fraguado por completo. Se pueden continuar con las medidas del curado inicial o emplear métodos que no dañen la superficie aún blanda, como la aplicación suave de agua o de compuestos de curado.
Curado final: Se aplican los procedimientos tras el acabado, una vez que el hormigón ha fraguado y ha comenzado a desarrollar resistencia. Es fundamental iniciarlo sin demora para evitar una pérdida significativa de agua por evaporación, especialmente en acabados con una gran superficie expuesta. Puede incluir aspersión, el uso de arpilleras húmedas o el riego con manguera, entre otros métodos.
¿Cómo influyen las condiciones ambientales y el tipo de hormigón en la duración y la intensidad del curado?
La duración y la intensidad del curado dependen de varios factores:
Temperatura y humedad ambientales: A medida que las condiciones sean más adversas (por ejemplo, calor intenso o baja humedad), se requerirá un período de curado más prolongado.
Acción del viento y exposición directa al sol: Estos factores aumentan la velocidad de evaporación, lo que exige medidas de curado más rigurosas.
Tipo y cantidad de cemento: Los cementos difieren en su velocidad de hidratación, lo que influye en los requisitos de curado.
Relación agua/cemento (a/c): Una baja relación a/c puede conducir a la autodesecación y a requerir un curado húmedo más intensivo.
Condiciones de exposición de la estructura en servicio: Las estructuras expuestas a ambientes más agresivos requieren un curado más prolongado y eficaz para garantizar su durabilidad.
¿Qué problemas específicos presenta el curado de losas de hormigón sobre tierra y cómo se abordan?
Las losas de hormigón sobre tierra, ya sean pavimentos o cimentaciones, presentan una alta relación entre el área superficial y el volumen, por lo que son susceptibles a una evaporación rápida y significativa. Los principales problemas son:
Formación de gradientes de humedad: La pérdida de humedad en la cara superior provoca la curvatura de la losa, mientras que una base de tierra seca puede absorber agua del hormigón y generar una curvatura opuesta. Para evitarlo, hay que humedecer previamente la base y garantizar condiciones de humedad uniformes en ambas caras mediante un curado inicial, intermedio y final. Si se utiliza una lámina impermeable, la cara superior debe mantenerse húmeda para evitar la curvatura.
Riesgo de fisuración por retracción plástica: La rápida pérdida de humedad superficial aumenta este riesgo. Es crucial aplicar el curado inmediatamente después del acabado.
Entre los métodos recomendados se incluyen los reductores de evaporación, la nebulización, los compuestos de curado (preferiblemente pigmentados en blanco si la temperatura ambiente supera los 25 °C) y la protección con techado y cortavientos. El uso de agua por aspersión o inmersión es el más eficaz, ya que también ayuda a enfriar el hormigón y a reducir la fisuración térmica.
¿Qué es el curado al vapor y cuáles son sus principales aplicaciones?
El curado al vapor es un método muy eficaz para curar el hormigón, que se emplea casi exclusivamente en la prefabricación y acelera considerablemente su endurecimiento. Este proceso implica la aplicación de calor húmedo y se basa en el concepto de «maduración» del hormigón, en el que diferentes combinaciones de temperaturas y tiempos pueden producir resultados similares en cuanto a endurecimiento.
Se puede realizar de dos formas:
Curado a presión atmosférica: Se utiliza en estructuras encerradas construidas in situ o en grandes unidades prefabricadas.
Curado con vapor a alta presión: se realiza en autoclaves y se aplica a pequeñas unidades prefabricadas.
El proceso consiste en elevar gradualmente la temperatura tras el prefraguado, mantenerla dentro de un rango establecido (entre 55 °C y 75 °C, sin superar los 80 °C) y, a continuación, reducirla de forma continua hasta alcanzar la temperatura ambiente, evitando cambios térmicos bruscos.
¿Cuáles son las ventajas del curado al vapor en comparación con los métodos convencionales?
El curado al vapor ofrece varias ventajas significativas:
Endurecimiento rápido: Facilita el proceso constructivo en climas fríos y permite una alta resistencia inicial, especialmente útil en la fabricación de unidades prefabricadas y pretensadas.
Aceleración de la construcción: Incrementa la velocidad de obra, lo que se traduce en mayor eficiencia y productividad.
Rapidez: Acorta los tiempos de construcción y permite una mayor rotación de proyectos en comparación con otros métodos de curado convencionales.
Control de la hidratación: Permite un control meticuloso para asegurar que el recinto de curado permanezca saturado de humedad, aunque requiere precaución para evitar cambios de volumen excesivos.
¿Cuáles son las desventajas del curado al vapor?
A pesar de sus beneficios, el curado al vapor presenta ciertas limitaciones:
Limitaciones en superficies extensas: No es adecuado para curar grandes áreas in situ, lo que puede requerir métodos alternativos.
Necesidad de personal capacitado: Requiere personal experimentado para garantizar resultados óptimos y prevenir problemas como cambios volumétricos excesivos, que pueden afectar la resistencia inicial del hormigón.
Coste inicial elevado: El equipo y los materiales necesarios para el curado al vapor suelen implicar un costo inicial más alto que los métodos de curado convencionales.
En esta conversación y en este vídeo que os dejo, aparecen conceptos interesantes de este tema.
Referencias:
CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.
MENZEL, C.A. (1954). Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete. Proceedings of the Portland Cement Association, Vol. 130:136.
LERCH, W. (1957). Plastic shrinkage. ACI Journal, 53(8):797-802.
Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (1797 – 1886). https://en.wikipedia.org/wiki/
Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant (Villiers-en-Bière, Seine-et-Marne, Francia, 23 de agosto de 1797 – Saint-Ouen, Loir-et-Cher, Francia, enero de 1886) fue un ingeniero, matemático y científico de la mecánica de medios continuos francés que contribuyó de manera decisiva al nacimiento de esta disciplina, tanto en la mecánica de sólidos deformables como en la mecánica de fluidos. Aunque su apellido completo era Barré de Saint-Venant, en la bibliografía no francesa suele aparecer simplemente como Saint-Venant.
Fue un pionero en el estudio de los esfuerzos en estructuras. Su nombre está vinculado al principio de Saint-Venant para sistemas de cargas equivalentes, al teorema de Saint-Venant, que establece que el círculo es la sección maciza más efectiva contra la torsión, y a la condición de compatibilidad de Saint-Venant, que garantiza la integrabilidad de los tensores de deformación. En mecánica de fluidos, desarrolló las ecuaciones que describen el flujo unidimensional no estacionario de un fluido en lámina libre para aguas poco profundas, conocidas como ecuaciones de Saint-Venant. También fue el primero en «identificar adecuadamente el coeficiente de viscosidad y su papel como factor multiplicador de los gradientes de velocidad en un flujo».
Además, desarrolló un cálculo vectorial similar al de Grassmann (hoy considerado una forma de cálculo exterior), que publicó en 1845. Esto dio lugar a una disputa sobre la prioridad con Grassmann, quien había publicado sus resultados un año antes, en 1844, aunque Saint-Venant afirmó haber ideado el cálculo en 1832.
Vida
Nació el 23 de agosto de 1797 en el Château de Fortoiseau, en Villiers-en-Bière (Seine-et-Marne). Su padre, Jean Barré de Saint-Venant (1737-1810), fue oficial colonial en la isla de Santo Domingo y su madre, Marie-Thérèse Josèphe Laborie, nació en Haití en 1769.
En 1813, con tan solo dieciséis años, ingresó en la École Polytechnique, donde estudió bajo la dirección de Gay-Lussac. Ese mismo año, París se preparaba para resistir la invasión tras la derrota de Napoleón en Leipzig. Todos los estudiantes fueron movilizados, pero Saint-Venant se negó a combatir diciendo: «Mi conciencia me prohíbe luchar por un usurpador». Por esta negativa, tuvo que abandonar la escuela. No obstante, en 1816 logró graduarse como ingeniero tras completar los estudios interrumpidos.
A partir de ese momento, trabajó como ingeniero durante 27 años. Inicialmente, su afición por la química le llevó a ser élève-commissaire del Service des Poudres et Salpêtres (Servicio de Pólvoras y Nitratos), donde trabajó durante los primeros siete años. Posteriormente, durante los veinte años siguientes, ejerció como ingeniero civil en el Corps des Ponts et Chaussées (Cuerpo de Puentes y Caminos). Al mismo tiempo, asistió a cursos en el Collège de France y todavía se conservan sus detalladas notas de las clases de Liouville de 1839-1840.
En 1823 obtuvo permiso para reincorporarse formalmente a la École des Ponts et Chaussées, donde se graduó en 1825 y llegó a ser ingeniero jefe de segunda clase. En 1837 se casó con Rohaut Fleury, de París. Tras un desacuerdo con la administración municipal, se retiró del servicio público el 1 de abril de 1848.
En 1850 ganó por concurso la cátedra de ingeniería agronómica en el Instituto Agronómico de Versalles, que ocupó durante dos años. En ese contexto, en 1851 publicó Principes de Mécanique fondés sur la Cinématique, donde defendía una concepción atomista de la materia y presentaba las fuerzas como entidades cinemáticas, desligadas de las nociones metafísicas o fisiológicas que, en su opinión, oscurecían el concepto físico de fuerza. Su uso del cálculo vectorial, introducido en estas lecciones, fue adoptado por el sistema escolar francés. Posteriormente, sucedió a Coriolis como profesor de matemáticas en la École des Ponts et Chaussées.
En 1868, con 71 años, fue elegido para ocupar la plaza de la sección de Mecánica de la Academia de Ciencias de Francia, en sustitución de Poncelet. En 1869, el papa Pío IX le concedió el título de conde. En 1883, a los 86 años, tradujo (junto con A. Flamant) al francés la Théorie de l’élasticité des corps solides de Clebsch, añadiendo él mismo notas originales al texto. Flamant también redactó su necrológica oficial con otros colegas.
Saint-Venant murió en enero de 1886 en Saint-Ouen (Loir-et-Cher). Las fuentes discrepan sobre la fecha exacta: algunas señalan el 6 de enero y otras el 22.
Obra científica
Saint-Venant trabajó principalmente en mecánica, elasticidad, hidrostática e hidrodinámica. Fue uno de los primeros en aplicar rigurosamente el concepto de esfuerzos internos en sólidos y en describir las condiciones para la integrabilidad de los campos de deformación. En la década de 1850, desarrolló soluciones para la torsión de cilindros no circulares y amplió el trabajo de Navier sobre la flexión de vigas, publicando en 1864 un tratado exhaustivo sobre el tema.
Su contribución más destacada fue probablemente su trabajo de 1843, en el que redescubrió correctamente las ecuaciones de Navier-Stokes para flujos viscosos. En palabras de Anderson:
Siete años después de la muerte de Navier, Saint-Venant rederivó sus ecuaciones para un flujo viscoso, considerando las tensiones internas viscosas y descartando por completo el enfoque molecular de Navier. Su artículo de 1843 fue el primero en identificar adecuadamente el coeficiente de viscosidad y su papel como factor que multiplica los gradientes de velocidad en el flujo, interpretando estos productos como tensiones viscosas debidas a la fricción interna. Saint-Venant lo hizo bien y lo documentó. Que su nombre no quedara asociado a estas ecuaciones es un misterio, sin duda una injusticia técnica.
Stokes también las derivó correctamente, pero su publicación se produjo dos años más tarde, en 1845.
En el ámbito de la hidrodinámica, desarrolló las ecuaciones para el flujo no estacionario en lámina libre, que hoy llevan su nombre (ecuaciones de Saint-Venant). En 1871, derivó las ecuaciones para el flujo no estacionario en canales abiertos.
En 1845, publicó una versión del cálculo vectorial similar a la de Grassmann, quien había publicado en 1844. Saint-Venant defendió que ya había desarrollado estas ideas en 1832 y utilizó este cálculo vectorial en sus clases en el Instituto Agronómico y en su obra de 1851. Aunque sus concepciones atomistas no prosperaron, su enfoque vectorial se adoptó en la enseñanza francesa.
Saint-Venant es recordado como un ingeniero, matemático y científico mecánico excepcional, pionero de la mecánica de medios continuos, del estudio del esfuerzo y la deformación en estructuras, de la hidrodinámica y del cálculo vectorial. Sus contribuciones fundamentales a la elasticidad, los flujos viscosos, la torsión de estructuras y el cálculo cinemático lo sitúan como uno de los grandes fundadores de la ingeniería y la mecánica moderna.
Figura 1. Ejemplo de carga de impacto entre dos vehículos.
En ingeniería, las cargas que actúan sobre una estructura se clasifican en dos tipos principales: estáticas y dinámicas, según si permanecen constantes o varían con el tiempo.
Una carga estática se aplica lentamente y no produce efectos vibratorios ni dinámicos en la estructura. Es decir, la carga aumenta gradualmente desde cero hasta alcanzar su valor máximo y, a partir de ahí, permanece constante. Un ejemplo de carga estática típica es el peso de un objeto colocado cuidadosamente sobre una superficie.
Por su parte, las cargas dinámicas pueden adoptar muchas formas y comportarse de manera más compleja. Algunas se aplican y se retiran de forma repentina, como las cargas de impacto, mientras que otras persisten durante periodos largos y varían continuamente de intensidad, y se conocen como cargas fluctuantes. Las cargas de impacto se producen, por ejemplo, cuando dos objetos colisionan o cuando un objeto en caída golpea una estructura (Figura 1). En cambio, las cargas fluctuantes suelen estar asociadas a maquinaria rotatoria, tránsito de vehículos, ráfagas de viento, olas del mar, movimientos sísmicos o procesos industriales de fabricación. La carga dinámica sobre un cuerpo se puede considerar como una carga aplicada en forma estática multiplicada por un factor de mayoración.
Muchos elementos de las máquinas están sometidos a cargas variables que cambian de intensidad con el tiempo. El comportamiento de los materiales sometidos a este tipo de carga es muy diferente del que presentan frente a cargas estáticas. Por ejemplo, una pieza que puede soportar sin problemas una gran carga estática podría fallar si se le aplica una carga mucho menor, pero repetida un gran número de veces.
Las cargas variables generan esfuerzos alternantes en el material que tienden a producir pequeñas grietas en su superficie. Con cada repetición de la carga, estas grietas se van propagando poco a poco hasta que finalmente se produce la rotura total de la pieza. A este fenómeno, en el que la acumulación de daños por cargas repetidas provoca la fractura, se le conoce como fatiga.
Para ilustrar cómo responde una estructura ante una carga dinámica, analicemos un caso sencillo, pero revelador: el impacto de un objeto que cae sobre el extremo inferior de una barra prismática (Figura 2). Supongamos que un collarín con masa M, inicialmente en reposo, se deja caer desde una altura h hasta chocar contra una brida fija al extremo inferior de la barra.
Figura 2. Carga de impacto sobre una barra prismática.
Cuando el collarín golpea la brida, la barra comienza a alargarse debido a que el impacto genera esfuerzos axiales internos. En un intervalo muy breve, del orden de algunos milisegundos, la brida desciende y alcanza su posición de desplazamiento máximo. A partir de ese momento, la barra comienza a vibrar longitudinalmente: primero se acorta, después se alarga, luego se vuelve a acortar y así sucesivamente, con el extremo inferior oscilando hacia arriba y hacia abajo.
Estas vibraciones son similares a las que se observan cuando se estira y suelta un resorte o cuando una persona salta con una cuerda elástica atada al tobillo. No obstante, estas vibraciones no persisten indefinidamente, ya que el material presenta efectos de amortiguamiento que hacen que se atenúen rápidamente y la barra finalmente quede en reposo con la masa M apoyada sobre la brida.
Es evidente que la respuesta de la barra al impacto del collarín es bastante compleja. Un análisis completo y preciso requiere recurrir a técnicas matemáticas avanzadas para describir el fenómeno en detalle. Sin embargo, es posible obtener una aproximación útil utilizando el concepto de energía de deformación y formulando algunas suposiciones simplificadoras.
Antes de liberar el collarín, este se encuentra a una altura h sobre la brida y posee una energía potencial gravitatoria:
donde g es la aceleración de la gravedad.
A medida que cae, la energía potencial se convierte en energía cinética. Justo al impactar, toda la energía es cinética:
siendo n=√(2 · g · h) la velocidad del collarín en el momento del choque.
Figura 3. Alargamiento producido por el impacto
Durante el impacto, la energía cinética del collarín se transforma en otras formas de energía. Una parte se convierte en energía de deformación cuando la barra se estira. Otra parte se disipa en forma de calor y mediante deformaciones plásticas locales tanto en el collarín como en la brida. Además, una pequeña fracción de la energía permanece como energía cinética residual en el collarín, que puede seguir moviéndose hacia abajo mientras está en contacto con la brida e, incluso, rebotar hacia arriba.
Para simplificar el análisis de esta situación tan compleja, haremos algunas idealizaciones y asumiremos las siguientes condiciones:
Supondremos que el collarín y la brida están diseñados de manera que, tras el impacto, el collarín «se pega» a la brida y se desplaza hacia abajo con ella. Es decir, asumimos que no hay rebote. Este comportamiento es más probable cuando la masa del collarín es mayor que la de la barra.
Ignoraremos todas las pérdidas de energía y supondremos que toda la energía cinética del collarín al caer se transforma por completo en energía de deformación de la barra. Esta simplificación da como resultado esfuerzos mayores de los que realmente se producirían si se tuvieran en cuenta las pérdidas de energía.
No tendremos en cuenta los cambios en la energía potencial de la barra debidos a su movimiento vertical ni la energía de deformación asociada a su propio peso. Ambos efectos son extremadamente pequeños y pueden ignorarse.
Supondremos que los esfuerzos en la barra se mantienen dentro del rango linealmente elástico, es decir, que no se produce deformación plástica en la barra.
Consideraremos que la distribución de esfuerzos en toda la barra es la misma que si estuviera sometida a una carga estática en su extremo inferior, es decir, que los esfuerzos son uniformes en todo el volumen de la barra. En realidad, las ondas de esfuerzo longitudinal que se propagan por la barra causan variaciones en la distribución del esfuerzo, pero aquí las despreciaremos para simplificar el análisis.
Con estas suposiciones, podemos calcular el alargamiento máximo de la barra y los esfuerzos de tensión máximos producidos por la carga de impacto. Hay que recordar que en este análisis no se tiene en cuenta el peso de la barra y que únicamente se evalúan los esfuerzos generados por la caída del collarín.
Este análisis energético, aunque simplificado, permite comprender los principios fundamentales que rigen la respuesta de las estructuras ante una carga de impacto, así como las vibraciones que se generan y la forma en que se amortiguan hasta que la estructura alcanza un nuevo estado de equilibrio.
En este tipo de análisis, asumimos que no hay pérdidas de energía durante el impacto. Sin embargo, en la realidad estas pérdidas siempre están presentes y, por lo general, se disipan en forma de calor y mediante deformaciones localizadas en los materiales. Por tanto, la energía cinética del sistema es menor inmediatamente después del impacto que antes de este. Esto significa que la barra se deforma menos de lo que predice nuestro análisis simplificado. Por lo tanto, el desplazamiento real del extremo de la barra (como se muestra en la Figura 3) es menor que el calculado en el modelo idealizado.
También supusimos que los esfuerzos en la barra permanecían siempre dentro del límite de proporcionalidad, es decir, en el rango elástico. Si el esfuerzo máximo sobrepasa este límite, la relación entre el alargamiento de la barra y la fuerza axial deja de ser lineal y el análisis se vuelve mucho más complejo.
Además, hay otros factores que influyen en la respuesta real de la estructura y que no hemos tenido en cuenta en el modelo, como las ondas de esfuerzo que se propagan a lo largo de la barra, el amortiguamiento y las posibles imperfecciones en las superficies de contacto. Por estas razones, debemos tener presente que todas las fórmulas y resultados obtenidos bajo estas suposiciones son válidos solo en condiciones muy idealizadas y tienden a sobreestimar el alargamiento real de la barra.
Por otro lado, los materiales dúctiles, es decir, aquellos que pueden deformarse considerablemente más allá del límite de proporcionalidad, ofrecen una mayor resistencia frente a las cargas de impacto que los materiales frágiles. También es importante recordar que las barras con ranuras, agujeros u otras concentraciones de esfuerzo son muy vulnerables al impacto: incluso un golpe ligero puede causar una fractura, aunque el material sea relativamente dúctil bajo cargas estáticas.
Por tanto, para resistir con más eficacia una carga de impacto, un elemento estructural debe tener un gran volumen, estar fabricado con un material que tenga un módulo de elasticidad bajo y una alta resistencia a la fluencia, y tener una forma que permita distribuir los esfuerzos de manera uniforme por todo el elemento.
Para un análisis más profundo, recomendamos al lector consultar alguna referencia como las que dejamos a continuación.
Referencias:
Beer, F.P.; Johnston, J. E.; DeWolf, J.T.; Mazurek, D.F. (2017). Mecánica de Materiales. Séptima edición, McGraw Hill, México.
Gere, J. M., & Goodno, B. J. (2009). Mecánica de materiales. Séptima edición, Cengage Learning Editores, S.A. de C.V., México.
Este artículo se centra en la aplicación práctica de la evaluación del ciclo de vida (LCA) para optimizar el impacto ambiental y los costes de los puentes peatonales compuestos de acero y hormigón. Los autores utilizan el algoritmo de búsqueda de armonía multiobjetivo (MOHS) para identificar soluciones de diseño que minimicen simultáneamente las emisiones de CO₂, la energía incorporada y los costes de construcción. Los resultados muestran una relación directa y lineal entre el coste, las emisiones de CO₂ y la energía incorporada, lo que sugiere que las soluciones económicamente eficientes también son beneficiosas para el medio ambiente. Se analizan escenarios alternativos, como variaciones en la resistencia del hormigón y fluctuaciones en el precio de los materiales, para evaluar su impacto en los resultados de la optimización. En última instancia, el estudio demuestra la eficacia de combinar la optimización estructural con la evaluación del ciclo de vida para fomentar un diseño de infraestructura más sostenible.
El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Se trata de una colaboración internacional de nuestro grupo con investigadores brasileños. A continuación se recoge un resumen sintético del trabajo.
El sector de la construcción es uno de los que más recursos consume y más emisiones de gases de efecto invernadero genera. Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, este sector consume alrededor del 34 % de la energía mundial y es responsable de aproximadamente el 37 % de las emisiones de CO₂. Ante esta realidad, mejorar la sostenibilidad de las infraestructuras es fundamental para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la ONU. En este contexto, el artículo «Aplicación práctica de la evaluación del ciclo de vida para optimizar el impacto ambiental de los puentes peatonales de acero y hormigón», de Fernando Luiz Tres Junior y colaboradores, muestra cómo la combinación de la optimización estructural multiobjetivo y la evaluación del ciclo de vida permite diseñar un puente peatonal que reduce simultáneamente su coste económico, las emisiones de CO₂ y la energía incorporada, sin sacrificar la seguridad ni la funcionalidad.
El trabajo aporta varias conclusiones relevantes. Una de las más importantes es que los objetivos de minimizar el coste y el impacto ambiental no son opuestos, sino que las soluciones más baratas también son más sostenibles. Además, el estudio cuantifica con precisión la relación entre estos factores, por lo que es posible estimar cómo varía el impacto ambiental en función del presupuesto. Otra aportación destacable es la validación práctica de la metodología: la combinación de técnicas de optimización y bases de datos de evaluación del ciclo de vida (LCA, por sus siglas en inglés) conduce a soluciones óptimas y robustas, incluso ante cambios en parámetros como la resistencia del hormigón o las fluctuaciones de precios.
El caso de estudio consiste en un puente peatonal de 17,5 m de luz y 3 m de ancho ubicado en el sur de Brasil. La estructura combina vigas de acero soldadas y una losa de hormigón armado, unidas mediante conectores de corte. Las variables de diseño incluyen el espesor y la resistencia del hormigón, las dimensiones de las vigas de acero y el grado de interacción entre ambos materiales. Estas variables pueden adoptar distintos valores discretos, lo que da lugar a más de 700 000 millones de combinaciones posibles. El objetivo de la optimización es hallar las mejores soluciones en términos de coste económico, emisiones de CO₂ y energía incorporada, cumpliendo siempre con la normativa brasileña sobre seguridad estructural y confort frente a vibraciones.
Para evaluar el impacto ambiental de los materiales, los autores utilizaron dos bases de datos. En el caso del acero de las vigas, utilizaron una base de datos internacional, que contiene datos globales sobre emisiones y consumo de energía. En el caso del hormigón y las armaduras, recurrieron a datos locales de producción del sur de Brasil. Además, analizaron dos escenarios alternativos para comprobar la solidez de las soluciones: uno con hormigón de menor resistencia (20 MPa en lugar de 40 MPa) y otro con precios más altos para los materiales (como ocurrió durante la pandemia en 2022).
Todas las soluciones se verificaron para garantizar que cumplían los requisitos normativos de seguridad y servicio, incluidos los estados límite últimos, las deformaciones y las vibraciones. Las soluciones que no superaban estas comprobaciones eran penalizadas y el algoritmo de optimización las descartaba. Para la optimización, utilizaron el algoritmo Multiobjective Harmony Search (MOHS), inspirado en la improvisación musical, que busca soluciones que «armonizan» los distintos objetivos. Este algoritmo genera y mejora iterativamente las soluciones hasta construir la denominada «frontera de Pareto», que recoge las mejores alternativas posibles sin que ninguna sea mejor en todos los objetivos a la vez.
Los resultados muestran que estos tres objetivos —coste, emisiones de CO₂ y energía incorporada— están estrechamente relacionados y no entran en conflicto entre sí. Se evita la emisión de 1 kg de CO₂ por cada 6,56 reales brasileños ahorrados por metro de puente, y se reducen 1 MJ de energía por cada 0,70 reales. Además, por cada 9,3 MJ ahorrados se evita la emisión de 1 kg de CO₂. Estas relaciones lineales reflejan que, al reducir el consumo de materiales, se consigue simultáneamente un ahorro económico y un menor impacto medioambiental.
Las soluciones óptimas obtenidas tienen características muy similares entre sí. La losa de hormigón tiene un espesor de 12 cm y la viga de acero mide aproximadamente 860 mm de altura, con un espesor del alma de 6,35 mm, y mantiene la clásica proporción luz/altura cercana a 20. La anchura de las alas superior e inferior de la viga varía, siendo la inferior más ancha y gruesa. En todos los casos, la interacción entre el acero y el hormigón es completa (grado de interacción igual a 1).
Al considerar el escenario con hormigón de menor resistencia, se observó un aumento del coste total del 3 %, debido a que fue necesario añadir más acero para compensar la menor resistencia del hormigón. En cuanto al impacto ambiental, las emisiones de CO₂ apenas se redujeron (menos de un 1 %), mientras que la energía incorporada aumentó alrededor de un 4 %. En el escenario con precios más altos de los materiales, se obtuvieron dos soluciones óptimas: una más barata, pero con mayores emisiones, y otra más cara y sostenible. En ambos casos, las diferencias entre las soluciones fueron pequeñas y se mantuvo la relación lineal entre los objetivos.
En conclusión, este trabajo demuestra que es posible diseñar puentes peatonales más económicos y sostenibles combinando optimización estructural y LCA. La reducción del consumo de materiales no solo abarata la estructura, sino que también disminuye las emisiones de CO₂ y la energía incorporada. Además, el uso de hormigón de alta resistencia reduce la cantidad de acero necesaria, lo que tiene un impacto positivo en el coste y la sostenibilidad. Las soluciones óptimas resultaron muy similares al modificar las condiciones del diseño o del mercado, lo que confirma la solidez de la metodología.
Este tipo de estudios es especialmente valioso en los países en desarrollo, donde las necesidades de infraestructuras son elevadas y los recursos económicos, limitados. El diseño de estructuras asequibles y sostenibles contribuye al desarrollo regional y a la lucha contra el cambio climático. Los autores recomiendan ampliar futuras investigaciones para incluir también el impacto social y considerar así los tres pilares de la sostenibilidad: el económico, el ambiental y el social. También recomiendan analizar el ciclo de vida completo de la estructura, incluyendo el mantenimiento y la demolición. Por último, esta metodología podría aplicarse fácilmente a otros tipos de infraestructuras, como puentes para vehículos o edificios.
En definitiva, este trabajo no solo muestra cómo reducir costes y emisiones en un puente peatonal concreto, sino que también abre la puerta a un diseño más sostenible de nuestras infraestructuras. Es un claro ejemplo de cómo la ingeniería civil puede ser una aliada clave en el desarrollo sostenible.
Referencia:
Tres Junior, F.L., Yepes, V., de Medeiros, G.F., Kripka, M. (2025). Practical Application of LCA to Optimize Environmental Impacts of Steel–concrete Footbridges. In: Brandli, L., Rosa, F.D., Petrorius, R., Veiga Avila, L., Filho, W.L. (eds) The Contribution of Life Cycle Analyses and Circular Economy to the Sustainable Development Goals. World Sustainability Series. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-85300-5_22
Glosario de términos clave
Evaluación del ciclo de vida (LCA): Una metodología para estimar los impactos ambientales resultantes de la fabricación de un producto o servicio, examinando cada etapa de su ciclo de vida, desde la extracción de recursos naturales hasta su eliminación.
Emisiones de CO2: La cantidad de dióxido de carbono liberada a la atmósfera, utilizada como un criterio clave para evaluar el impacto ambiental en este estudio.
Energía incorporada: La suma total de energía necesaria para producir un producto, desde la extracción de las materias primas hasta el final del proceso de fabricación, utilizada como otro criterio de impacto ambiental.
Optimización multi-objetivo: Un proceso de optimización que considera múltiples funciones objetivo que deben minimizarse o maximizarse simultáneamente. Produce un conjunto de soluciones no dominadas o Pareto-óptimas.
Algoritmo de búsqueda de armonía multi-objetivo (MOHS): Un algoritmo metaheurístico basado en la improvisación musical, adaptado para resolver problemas de optimización multi-objetivo.
Pasarela mixta de hormigón y acero: Una estructura que combina elementos de acero y hormigón de manera que trabajen juntos como una sola unidad para soportar cargas, aprovechando las fortalezas de ambos materiales.
Frontera de Pareto: Una representación gráfica que conecta el conjunto de soluciones no dominadas (Pareto-óptimas) en un problema de optimización multi-objetivo, lo que permite analizar las compensaciones entre los objetivos.
Solución no dominada (Pareto-Óptima): Una solución para la cual no existe otra solución admisible que mejore simultáneamente todas las funciones objetivo. Mejorar un objetivo solo es posible a expensas de al menos otro.
Grado de interacción (α): Una variable de diseño en vigas compuestas que representa el nivel de conexión entre el acero y el hormigón, influyendo en su comportamiento estructural combinado.
Estado límite último (ULS): Verificaciones relacionadas con la capacidad de la estructura para resistir las cargas máximas sin colapsar, incluyendo la tensión de cizallamiento y el momento de flexión.
Estado límite de servicio (SLS): Verificaciones relacionadas con el rendimiento de la estructura bajo cargas normales para garantizar la comodidad y la funcionalidad, como la limitación de los desplazamientos y las aceleraciones.
Penalización: Un método utilizado en algoritmos de optimización para hacer que las soluciones que no cumplen con las restricciones de diseño sean menos atractivas para el algoritmo, agregando un valor a la función objetivo.
Durante los días 16 y 17 de julio de 2025 tiene lugar en Ferrol (Spain) el 29th International Congress on Project Management and Engineering AEIPRO 2025. Es una buena oportunidad para debatir y conocer propuestas sobre dirección e ingeniería de proyectos. Nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto de investigación RESILIFE, presenta varias comunicaciones. A continuación os paso los resúmenes.
YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Optimización multiobjetivo de puentes de losa pretensada mediante el enfoque CRITIC-MCDM.29th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 16-17 de julio, Ferrol (Spain).
El trabajo establece una metodología para seleccionar el mejor diseño de un puente de losa pretensada, aplicando el método CRITIC de toma de decisiones multicriterio a un conjunto de soluciones establecidas mediante un muestreo por hipercubo latino que incluye los óptimos de cada función objetivo. Las funciones objetivo son el coste, las emisiones de CO₂ y la energía necesaria para construir una losa aligerada como paso superior. Esta metodología permite establecer una métrica sobre la que representar una superficie de respuesta que identifique las zonas donde las variables de diseño permiten reducir las tres funciones objetivo. Además, se analiza el método CRITIC aplicado a la frontera de Pareto de las soluciones y se estudia la robustez de la mejor opción en función de su distancia al punto ideal mediante tres métricas de Minkowski. Los resultados obtenidos indican la consistencia en la selección de la mejor solución.
YEPES-BELLVER, L.; MARTÍNEZ-PAGÁN, P.; YEPES, V. (2025). Nomogramas para el predimensionamiento económico de muros de retención de tierras.29th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 16-17 de julio, Ferrol (Spain).
Este trabajo presenta el desarrollo de una serie de nomogramas para el predimensionamiento económico de muros de retención de tierra con hormigón armado, empleados en la construcción de carreteras. Se propone un enfoque innovador para simplificar el proceso de diseño de estas estructuras, considerando una optimización económica que integra variables de geometría, materiales y refuerzo. Se incluyen alturas variables (de 4 a 10 m), teniendo en cuenta distintas condiciones de relleno y capacidad de soporte del terreno. Los resultados obtenidos proporcionan expresiones promedio que permiten calcular de manera práctica el coste total, el volumen de hormigón y acero, y las dimensiones geométricas de los muros. De este modo, se proporciona un marco de referencia útil para el diseño económico y eficiente de estos elementos estructurales en proyectos viales.
Durante los días 25-27 de junio de 2025 tendrá lugar el IX Congreso Internacional de Estructuras (ACHE), que servirá una vez más para fortalecer los lazos nacionales e internacionales de profesionales y especialistas en el campo de las estructuras. Como en ocasiones anteriores, los objetivos fundamentales de este congreso son, por un lado, dar a conocer los avances, estudios y realizaciones recientemente alcanzados en el ámbito estructural (en edificación y en ingeniería civil e industrial) y, por otro, exponer a sus miembros, amigos y a toda la sociedad las actividades de nuestra asociación, que realiza una labor de difusión técnica sin ánimo de lucro. La situación actual, marcada por la internacionalización y la competitividad, hace imprescindible la innovación tecnológica y el intercambio de experiencias y puntos de vista entre profesionales e investigadores de la edificación y la ingeniería civil, que el Congreso facilitará mediante coloquios y debates paralelos a las sesiones de ponencias.
La ciudad elegida en esta ocasión es Granada, que cuenta con una de las universidades más antiguas de Europa y una rica historia que ha dejado numerosos hitos en su paisaje urbano y cultural. Se trata de una ciudad cosmopolita, donde a lo largo de su historia se han dado cita varias culturas, y es un ejemplo de los valores e intereses compartidos de la Unión Europea. Cuenta, además, con lugares como la Alhambra, el Generalife o el Albaycín, declarados Patrimonio de la Humanidad por la Unesco. La ciudad ofrece, además, interesantes ofertas culturales. La ciudad ofrece, además, interesantes ofertas culturales en las fechas de celebración del Congreso, como el Festival Internacional de Música y Danza. El Congreso tendrá su sede en la Escuela de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, que fue fundada como quinta escuela española en 1988. Una escuela situada en pleno centro de la ciudad, moderna, magníficamente comunicada a través de transporte público (metro y autobús) y con numerosos hoteles cercanos.
La Asociación Española de Ingeniería Estructural (ACHE), entidad de carácter no lucrativo y declarada de utilidad pública, tiene como fines fomentar el progreso en los ámbitos del hormigón estructural y de las estructuras de obra civil y edificación en general, y canalizar la participación española en asociaciones análogas de carácter internacional. Para ello, desarrolla líneas de investigación, docencia, divulgación, formación continua y prenormalización. Entre otras actividades, ACHE publica monografías técnicas, edita la revista cuatrimestral Hormigón y Acero y administra una página web con amplio contenido técnico. Entre los eventos que organiza, destacan el Congreso Trienal de Estructuras y numerosas jornadas técnicas. ACHE cuenta con centenares de miembros (ingenieros, arquitectos, químicos y otros profesionales vinculados al sector), muchos de los cuales participan generosamente en comisiones técnicas y en los más de 25 grupos de trabajo activos que elaboran documentos científicos sobre aspectos relevantes de las estructuras y que se difunden entre todos los asociados.
Nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto de investigación RESILIFE, presenta varias comunicaciones. Además, tengo el honor de participar en Comité Científico del Congreso. A continuación os paso los resúmenes.
SÁNCHEZ-GARRIDO, A.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2025). Resiliencia para la sostenibilidad de las estructuras de edificación mediante forjados con losas aligeradas biaxiales.IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).
Los Métodos Modernos de Construcción (MMC) están revolucionando la industria al ofrecer soluciones sostenibles que reducen el impacto ambiental en el ciclo de vida de los edificios. Un ejemplo son las losas aligeradas biaxiales de hormigón, que optimizan el uso de materiales. Sin embargo, la corrosión en entornos agresivos supone un desafío importante para la resiliencia de estas estructuras. Este estudio propone una metodología para evaluar estrategias de mantenimiento reactivo en MMC expuestas a cloruros, analizando seis alternativas de diseño y utilizando un modelo FUCOM-TOPSIS para integrar criterios de sostenibilidad económica y medioambiental.
YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA, J.A.; KRIPKA, J. (2025). Optimización resiliente del ciclo de vida de estructuras híbridas y modulares de alta eficiencia social y medioambiental bajo condiciones extremas.IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).
Los desastres naturales y humanos causan grandes pérdidas humanas y económicas. RESILIFE optimiza el diseño y construcción de estructuras híbridas modulares, sostenibles y resilientes a eventos extremos, equiparables en seguridad a las tradicionales. Utiliza inteligencia artificial, metaheurísticas híbridas, aprendizaje profundo y teoría de juegos para evaluar y mejorar la resiliencia. Con técnicas multicriterio como lógica neutrosófica y redes bayesianas, optimiza diseño, mantenimiento y reparación, reduciendo costes y mejorando la recuperación social y ambiental.
YEPES-BELLVER, L.; NAVARRO, I.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Redes neuronales y Kriging para la optimización de la huella de carbono de puentes losa pretensados.IX Congreso Internacional de Estructuras, 25-27 de junio, Granada (Spain).
El artículo compara el rendimiento de los modelos Kriging y de redes neuronales para optimizar las emisiones de CO₂ en puentes de losa pretensada. Las redes neuronales presentan un menor error medio, pero ambos modelos destacan por conducir hacia áreas prometedoras en el espacio de soluciones. Las recomendaciones incluyen maximizar la esbeltez y reducir el uso de hormigón y armaduras, compensando con un incremento controlado de estas. Aunque los modelos proporcionan superficies de respuesta precisas, es esencial realizar una optimización heurística para obtener mínimos locales más exactos, lo que contribuye a diseños más sostenibles y eficientes.
En el campo de la Resistencia de Materiales, uno de los objetivos fundamentales es analizar el comportamiento de los sólidos elásticos sometidos a cargas. Para ello, se emplea un modelo teórico que idealiza el sólido real y le otorga ciertas propiedades físicas y geométricas que simplifican su estudio. Este modelo se conoce como prisma mecánico.
A continuación se examina en profundidad el prisma mecánico, un modelo teórico fundamental en la Resistencia de Materiales para simplificar el estudio de sólidos elásticos bajo carga. Se detallan sus propiedades físicas (isotropía, homogeneidad, continuidad) y geométricas (definidas por una sección transversal y una línea media), junto con el sistema de referencia utilizado para su análisis. Además, se explica cómo este modelo permite descomponer estructuras complejas y se clasifican los tipos principales de prismas mecánicos, incluyendo barras, placas y cáscaras, destacando su aplicación en diversos elementos estructurales. En definitiva, el prisma mecánico es una herramienta esencial en la ingeniería para el análisis estructural.
1. Propiedades físicas del modelo
Desde el punto de vista físico, el prisma mecánico se define como un sólido que cumple con tres propiedades esenciales:
Isotropía: el material responde de igual manera en todas las direcciones.
Homogeneidad: las propiedades del material son constantes en todos sus puntos.
Continuidad: el sólido no presenta huecos ni discontinuidades internas.
Estas condiciones permiten aplicar con validez los principios de la mecánica del continuo, base del análisis estructural en ingeniería.
2. Definición geométrica del prisma mecánico
El prisma mecánico (Figura 1) se construye a partir de una sección plana Σ de área Ω, cuyo centro de gravedad G describe una curva espacial c, denominada línea media o directriz. En cada punto, el plano de la sección es normal (perpendicular) a esta curva.
Según la forma de la línea media, el prisma puede ser:
Recto: si la línea media es una recta.
Plano: si la línea media está contenida en un plano.
Alabeado: si la línea media tiene una forma tridimensional más compleja.
Para que el modelo sea aplicable, la línea media no debe presentar curvaturas bruscas ni cambios abruptos de sección de un punto a otro. Si el área de la sección transversal es constante, se trata de un prisma de sección constante. Si no es así, se denomina prisma de sección variable.
3. Sistema de referencia
Para analizar las acciones internas y externas en el prisma, se utiliza un sistema de ejes con origen en el centro de gravedad de cada sección:
El eje Gx es tangente a la línea media en el punto considerado.
Los ejes Gy y Gz están contenidos en el plano de la sección y son los ejes principales de inercia de la misma.
Este conjunto de ejes conforma un sistema trirrectángulo (los tres ejes son mutuamente perpendiculares). El eje Gx es normal a la sección, mientras que Gy y Gz están en el plano de la sección y son perpendiculares entre sí.
La posición de un punto G sobre la curva c se describe mediante su abscisa curvilínea s, que representa la longitud de arco desde un punto de origen arbitrario (por ejemplo, el centro de gravedad de la sección extrema izquierda del prisma). El sentido positivo de Gx corresponde a valores crecientes de s, y los sentidos de Gy y Gz se eligen de forma que el sistema de referencia sea directo (siguiendo la regla de la mano derecha).
4. Aplicación del prisma mecánico al análisis estructural
Una de las ventajas del prisma mecánico es su capacidad para simplificar el estudio de estructuras complejas. Mediante el método de las secciones, es posible realizar cortes ideales en la estructura que permiten dividirla en un número finito de prismas mecánicos.
Cada una de estas piezas está sometida a:
Las cargas externas que actúan directamente sobre ella.
Las fuerzas y momentos transmitidos por las piezas contiguas a través de las secciones extremas.
En las secciones comunes entre dos prismas, estas acciones internas son iguales y opuestas, en cumplimiento del principio de acción y reacción.
5. Tipos fundamentales de prismas mecánicos
Según su geometría, los prismas mecánicos pueden clasificarse en tres grandes categorías:
a) Barra
Se trata del prisma cuya sección transversal tiene dimensiones mucho menores que la longitud de su línea media. Es el tipo más habitual en estructuras, tanto en edificación como en maquinaria.
Dentro de las barras, predominan los prismas planos, en los que la línea media se encuentra contenida en un plano, que normalmente coincide con un plano de simetría de la pieza.
La elección de la forma de la sección depende del material y del tipo de esfuerzo que soportará:
En estructuras de hormigón armado, son frecuentes las secciones rectangulares (vigas) o cuadradas (pilares).
En estructuras metálicas, se emplean perfiles laminados en doble T para vigas, o perfiles en U soldados para pilares (Figura 2).
Figura 2. Perfil laminado en doble T y dos secciones en U soldadas.
b) Placa
Es un cuerpo limitado por dos planos paralelos, cuya separación, es decir, el espesor, es pequeña en comparación con las otras dos dimensiones. Ejemplos de placas son las losas y los forjados que se utilizan en edificación o en cubiertas prefabricadas.
Figura 3. Placa circular y placa rectangular
c) Cáscara
A diferencia de la placa, está limitada por dos superficies curvas separadas por una pequeña distancia. Un ejemplo de cáscara es un tanque, un silo o una tubería de gran diámetro, y, en general, cualquier estructura laminar curva.
Figura 4. Cáscara
En el análisis de placas y cáscaras, en lugar de una línea media se emplea el concepto de superficie media, definida como el conjunto de puntos que dividen el espesor en dos partes iguales.
Figura 5. Estructura tipo cascarón: L’Oceanogràfic, Valencia. https://es.wikipedia.org/wiki/Cascarones_de_hormig%C3%B3n
Conclusión
El prisma mecánico es un modelo teórico fundamental para el estudio de sólidos en ingeniería. Al reunir condiciones ideales de isotropía, homogeneidad y continuidad, y al estar definido por una geometría clara basada en una sección y una línea media, permite analizar el comportamiento de elementos estructurales sometidos a carga.
Gracias a su versatilidad, este modelo permite descomponer estructuras complejas en elementos más simples, lo que facilita su análisis mecánico. La clasificación en barras, placas y cáscaras abarca prácticamente todas las formas estructurales comunes, lo que convierte al prisma mecánico en una herramienta imprescindible en la enseñanza y práctica de la ingeniería civil.
Referencia:
Berrocal, L. O. (2007). Resistencia de materiales. McGraw-Hill.
Glosario de términos clave
Abscisa curvilínea (s): Medida de la posición de un punto a lo largo de una curva, representando la longitud de arco desde un origen arbitrario.
Análisis estructural: Rama de la ingeniería que estudia el comportamiento de los sólidos elásticos sometidos a cargas para determinar sus esfuerzos internos, deformaciones y estabilidad.
Barra: Tipo de prisma mecánico cuya sección transversal tiene dimensiones mucho menores que la longitud de su línea media; es el elemento más común en estructuras.
Cáscara: Tipo de prisma mecánico limitado por dos superficies curvas separadas por una pequeña distancia (espesor); ejemplos incluyen tanques o tuberías de gran diámetro.
Continuidad: Propiedad física del prisma mecánico que establece que el sólido no presenta huecos ni discontinuidades internas, permitiendo la aplicación de la mecánica del continuo.
Centro de gravedad (G): Punto en una sección plana donde se considera concentrada toda su masa o peso; la línea media del prisma se define por la trayectoria de este punto.
Ejes principales de inercia: Ejes de un plano de una sección para los cuales los momentos de inercia de la sección son máximos o mínimos, y el producto de inercia es cero. Son fundamentales para el sistema de referencia del prisma.
Homogeneidad: Propiedad física del prisma mecánico que indica que las propiedades del material son constantes en todos sus puntos.
Isotropía: Propiedad física del prisma mecánico que describe que el material responde de igual manera en todas las direcciones.
Línea media (o directriz): Curva espacial que describe el centro de gravedad de las secciones transversales de un prisma mecánico. Es fundamental para su definición geométrica.
Mecánica del continuo: Rama de la mecánica que estudia el comportamiento de los materiales como una masa continua, sin considerar su estructura atómica o molecular, aplicable a sólidos y fluidos.
Método de las secciones: Técnica utilizada en el análisis estructural para dividir una estructura en partes ideales mediante «cortes», permitiendo analizar las fuerzas y momentos internos en esas secciones.
Placa: Tipo de prisma mecánico limitado por dos planos paralulares cuya separación (espesor) es pequeña en comparación con sus otras dos dimensiones; ejemplos incluyen losas y forjados.
Prisma alabeado: Prisma mecánico cuya línea media tiene una forma tridimensional compleja, no contenida en un solo plano.
Prisma de sección constante: Prisma mecánico en el que el área de la sección transversal no varía a lo largo de su línea media.
Prisma de sección variable: Prisma mecánico en el que el área de la sección transversal cambia a lo largo de su línea media.
Prisma mecánico: Modelo teórico idealizado de un sólido elástico, utilizado en Resistencia de Materiales y análisis estructural, definido por propiedades físicas y una geometría específica (sección y línea media).
Prisma plano: Prisma mecánico cuya línea media está contenida en un plano.
Prisma recto: Prisma mecánico cuya línea media es una recta.
Resistencia de materiales: Campo de la ingeniería que estudia el comportamiento de los materiales sólidos bajo la aplicación de cargas, centrándose en conceptos como esfuerzo, deformación y resistencia.
Sección plana (Σ): Superficie transversal bidimensional que, al desplazarse a lo largo de la línea media, forma el volumen del prisma mecánico.
Sistema trirrectángulo: Sistema de tres ejes mutuamente perpendiculares (como Gx, Gy, Gz) que sirve como marco de referencia para el análisis de las acciones internas y externas en el prisma.
Superficie media: Concepto utilizado en el análisis de placas y cáscaras, definido como el conjunto de puntos que dividen el espesor en dos partes iguales, análogo a la línea media para barras.
Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación RESILIFE, que dirijo como investigador principal, junto con el profesor Julián Alcalá, en la Universitat Politècnica de València. Además, es uno de los resultados de la tesis doctoral de Lorena Yepes.
En cuanto la comunicación esté publicada en el libro de ponencias, os pasaré el enlace para su descarga gratuita. A continuación os paso el resumen de la comunicación presentada.
El artículo «Multi-Attribute Decision-Making in Prestressed Concrete Road Flyover Design», propone una innovadora metodología para optimizar el diseño de puentes de hormigón pretensado teniendo en cuenta simultáneamente tres criterios clave: el coste económico, las emisiones de CO₂ y la energía incorporada en los materiales. Su objetivo es encontrar soluciones de compromiso que equilibren sostenibilidad y eficiencia estructural.
Aportaciones principales del estudio
Este trabajo aporta un enfoque sistemático y práctico para integrar criterios medioambientales y económicos en el diseño de pasos elevados. Frente a las metodologías tradicionales que suelen priorizar únicamente el coste, los autores aplican técnicas de toma de decisiones multicriterio para considerar también el impacto ambiental desde el inicio del proceso proyectual. Además, ofrecen pautas concretas para diseños preliminares que buscan un equilibrio entre coste, emisiones y consumo energético.
Metodología empleada
La investigación se basa en técnicas avanzadas de optimización y modelado. En primer lugar, se utilizaron 50 soluciones iniciales de diseño generadas mediante un muestreo estadístico conocido como Latin Hypercube Sampling, que explora diferentes combinaciones de parámetros como la resistencia del hormigón, la anchura de la base y la profundidad del tablero.
A continuación, se aplicó un modelo de sustitución de tipo Kriging, capaz de estimar con gran precisión los resultados estructurales sin necesidad de cálculos exhaustivos para cada diseño. Esto permitió ampliar el análisis a 1.000 soluciones adicionales simuladas.
Con todas las alternativas sobre la mesa, se extrajo la “frontera de Pareto”, un conjunto de soluciones no dominadas que representan los mejores compromisos posibles entre los tres objetivos. Finalmente, se aplicaron distintos escenarios de toma de decisiones multiatributo, asignando diferentes pesos a cada criterio, para seleccionar los diseños más equilibrados.
Resultados más relevantes
El análisis reveló que los diseños más sostenibles tienen características comunes: una relación entre canto del tablero y luz principal cercana a 1/30 y una resistencia del hormigón de 40 MPa. Estas configuraciones permiten reducir tanto el consumo de materiales como las emisiones sin comprometer la viabilidad estructural.
Dependiendo del peso asignado a cada criterio (coste, emisiones, energía), se identificaron varias soluciones óptimas, destacando especialmente dos (denominadas #6 y #13) por su buen rendimiento integral. Curiosamente, priorizar solo el coste lleva a soluciones con mayor canto, mientras que priorizar el medio ambiente genera estructuras más esbeltas y materialmente eficientes.
Conclusiones y recomendaciones
El estudio concluye que aplicar técnicas de decisión multicriterio en la ingeniería civil permite diseñar infraestructuras más sostenibles y racionales, sin sacrificar funcionalidad ni economía. Se recomienda considerar desde fases tempranas del diseño variables ambientales clave como las emisiones o la energía embebida, además de los costes.
Asimismo, los autores sugieren incorporar la participación de los diferentes agentes implicados (ingenieros, administraciones, ciudadanía) para lograr soluciones más equilibradas y duraderas.
Este trabajo representa un avance hacia una práctica de la ingeniería más alineada con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, y especialmente con el ODS 9, que promueve infraestructuras resilientes, sostenibles e innovadoras.
Referencia:
YEPES-BELLVER, L.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2025). Multi-attribute decision-making in prestressed concrete road flyover design. International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials, HPSM/OPTI 2025, 10-12 June 2025, Edinburgh, UK.
