Os paso a continuación un documento, en abierto, que, aunque breve, resulta muy interesante. Realiza una comparativa entre el Código Estructural y la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08). Este documento se ha realizado bajo la supervisión del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc) perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Dirección General de Agenda Urbana y Arquitectura del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana.
Además, uno de los coautores, junto con Alejandro Calle García, es mi amigo Juan Carlos Arroyo Portero, profesor de estructuras de la Universidad Politécnica de Madrid y autor, entre otros, de los libros «Números gordos en el proyecto de estructuras» y «Montoya-esencial. Hormigón armado«. Recomendables ambos dos.
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Engineering Structures, revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este caso se ha optimizado un puente mixto de hormigón y acero, mediante algoritmos discretos de inteligencia de enjambre. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
La optimización de un puente mixto puede ser un reto debido al importante número de variables que intervienen en el problema. En este estudio se realizó la optimización de un puente mixto de hormigón y acero con vigas en cajón, con el coste y las emisiones como funciones objetivo. Ante este reto, el trabajo propone un algoritmo híbrido que integra la técnica de aprendizaje no supervisado de k-means con la metaheurística de inteligencia de enjambre continuo para reforzar el rendimiento de esta última. En particular, se discretizan las metaheurísticas sine-cosine y cuckoo search. Se estudia la contribución del operador k-means a la calidad de las soluciones obtenidas. En primer lugar, se diseñan operadores aleatorios para utilizar posteriormente funciones de transferencia que permitan evaluar y comparar los rendimientos. Además, para tener otro punto de comparación, se adaptó una versión del recocido simulado, que ha resuelto eficientemente problemas de optimización relacionados. Los resultados muestran que nuestra propuesta híbrida supera a los diferentes algoritmos diseñados.
Highlights
A cost and CO2 emissions optimization a three-span steel–concrete composite bridge has been performed.
The optimization considers 35 design variables on average 55 possible choices for each variable.
The performance and robustness of a hybrid k-means swarm intelligence metaheuristic is studied for this optimization problem.
Hybrid k-means algorithm results are compared with other discrete trajectory based and swarm algorithms.
Abstract
Composite bridge optimization might be challenging because of the significant number of variables involved in the problem. The optimization of a box-girder steel-concrete composite bridge was done in this study with cost and emissions as objective functions. Given this challenge, this study proposes a hybrid algorithm that integrates the unsupervised learning technique of k-means with continuous swarm intelligence metaheuristics to strengthen the latter’s performance. In particular, the metaheuristics sine-cosine and cuckoo search are discretized. The contribution of the k-means operator regarding the quality of the solutions obtained is studied. First, random operators are designed to use transfer functions later to evaluate and compare the performances. Additionally, a version of simulated annealing was adapted to have another point of comparison, which has solved related optimization problems efficiently. The results show that our hybrid proposal outperforms the different algorithms designed.
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Materials, revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este caso se ha optimizado, mediante un metamodelo tipo Kriging, las emisiones de CO₂ de un puente losa postesado aligerado. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
Se trata de un trabajo de investigación en el que se ha propuesto una metodología novedosa, bifase, que utilizando un metamodelo tipo Kriging y con un muestreo inteligente del espacio de soluciones, permite optimizar problemas de alto nivel de complejidad computacional. Es el caso de las estructuras de hormigón, y en este trabajo en particular, de un tablero de puente losa pretensado aligerado. Por tanto, el objetivo general de este trabajo es proponer y comprobar la aplicabilidad de una metodología que permita la reducción energética y reducción de las emisiones de CO₂ en la construcción del tablero de un puente losa pretensado aligerado. La metodología propuesta tiene carácter general, pudiéndose aplicar a la optimización de cualquier otro tipo de estructura para optimizar distintas funciones objetivo. El diseño de la metodología propuesta presenta dos fases secuenciales de optimización, la primera fase de diversificación y la segunda fase de intensificación de la búsqueda de los óptimos.
Abstract:
This paper deals with optimizing embedded carbon dioxide (CO₂) emissions using surrogate modeling, whether it is the deck of a post-tensioned cast-in-place concrete slab bridge or any other design structure. The main contribution of this proposal is that it allows optimizing structures methodically and sequentially. The approach presents two sequential phases of optimization, the first one of diversification and the second one of intensification of the search for optimums. Finally, with the amount of CO₂ emissions and the differentiating characteristics of each design, a heuristic optimization based on a Kriging metamodel is performed. An optimized solution with lower emissions than the analyzed sample is obtained. If CO₂ emissions were to be reduced, design recommendations would be to use slendernesses as high as possible, in the range of 1/30, which implies a more significant amount of passive reinforcement. This increase in passive reinforcement is compensated by reducing the measurement of concrete and active reinforcement. Another important conclusion is that reducing emissions is related to cost savings. Furthermore, it has been corroborated that for a cost increase of less than 1%, decreases in emissions emitted into the atmosphere of more than 2% can be achieved.
Figura 1. Vivienda unifamiliar de autopromoción, caso de estudio.
En el pasado Congreso ACHE 2022, celebrado recientemente en Santander, tuve la oportunidad de presentar los resultados del proyecto de una investigación del investigador Antonio J. Sánchez-Garrido aplicando la metodología MIVES. En este trabajo se estudia el óptimo diseño de la estructura y cerramiento entre tres alternativas dispares aplicadas a una vivienda unifamiliar adosada, para la toma de decisión de un autopromotor, apoyándose en métodos multicriterio y teniendo en cuenta parámetros de sostenibilidad. Se obtiene así la validación del método para una alternativa «convencional», «prefabricada» y «tecnológica», consiguiendo esta última la mejor valoración. Esta información permitiría a cualquier gestor conocer desde el inicio del proyecto los aspectos fundamentales que marcarán el equilibrio medioambiental, económico y social del futuro edificio a lo largo de su ciclo de vida para hacerlo, en definitiva, más sostenible. La investigación se enmarca en nuestro actual proyecto de investigación HYDELIFE.
Os paso, por tanto, el artículo completo donde se recogen los resultados. Esta comunicación se amplió y se publicó como artículo en una revista de primer nivel en el JCR, tal y como puede verse en las referencias. Si alguien tiene interés por alguna de ellas, me las puede solicitar. También os paso un enlace a los resultados del grupo en este y otros proyectos de investigación: https://victoryepes.blogs.upv.es/publicaciones/articulos-jcr/
Referencias:
SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2022). Aplicación del análisis del valor MIVES a la estructura de una vivienda unifamiliar de autopromoción con criterios de sostenibilidad. VIII Congreso de la Asociación Española de Ingeniería Estructural ACHE. Santander, 2022.
SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2020). Multi-criteria assessment of alternative sustainable structures for a self-promoted, single-family home.Journal of Cleaner Production, 258: 120556. DOI:10.1016/j.jclepro.2020.120556
Figura 1. Mapa mental del proyecto de investigación DIMALIFE
En el Congreso ACHE 2022, celebrado recientemente en Santander, tuve la oportunidad de presentar los resultados del proyecto DIMALIFE. Este proyecto fue anterior al actual HYDELIFE y constituye una línea de investigación de alta productividad para nuestro grupo.En el periodo comprendido entre 2018 y 2021, tuvimos la oportunidad de publicar 50 artículos indexados de alto impacto en el JCR, defender 5 tesis doctorales, 10 trabajos de fin de máster y 25 comunicaciones en congresos. A ello hay que añadir la irrupción de la pandemia, que impidió una mayor presencia física en los congresos para difundir los resultados alcanzados. Pero para eso están internet y las redes sociales.
Os paso, por tanto, el artículo completo en el que se recogen los resultados. Lo más interesante son las referencias. Si alguien tiene interés en alguna de ellas, me las puede solicitar. También os paso un enlace a los resultados del grupo en este y otros proyectos de investigación: https://victoryepes.blogs.upv.es/publicaciones/articulos-jcr/
Uno de los dos tramos del viaducto desplomado en el A-6. (EFE/Ana María Fernández Barredo))
Con motivo del VIII Congreso de la Asociación Española de Ingeniería Estructural celebrado en Santander, me solicitaron una entrevista para El Confidencial sobre el problema del viaducto de la A-6 en el municipio leonés de Vega de Valcarce. Los que ya me conocéis sabéis que nunca comento este tipo de problemas concretos, a no ser que tenga todos los datos disponibles. Pero aproveché para insistir en la importancia del mantenimiento de nuestras infraestructuras. Os paso en pdf el contenido de la entrevista que me realizó el periodista José Pichel, por si os resulta de interés.
Durante los días 20-22 de junio de 2022 tendrá lugar el VIII Congreso Trienal de la Asociación Española de Ingeniería Estructural (ACHE), un excelente encuentro internacional de profesionales y especialistas en el campo de las estructuras, cuyo nivel técnico lo avalan las ediciones anteriores. Los objetivos fundamentales de este Congreso Internacional de Estructuras 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 las actividades de la Asociación a sus miembros, amigos y a toda la sociedad a cuyo servicio se encuentra ACHE, realizando una labor de difusión técnica sin ánimo de lucro.
Nuestro grupo de investigación, en el marco del proyecto HYDELIFE, presenta varias comunicaciones. A continuación os paso los resúmenes. Además, tendré el honor de ser Presidente de Sala en la Sesión Técnica 5 de Gestión de Estructuras, el martes 21 de junio de 2022, en el Aula 5. Nos veremos pronto en el Congreso.
MARTÍ, J.V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2022). Diseño de experimentos para la calibración de la heurística de optimización de muros de contrafuertes. VIII Congreso de la Asociación Española de Ingeniería Estructural ACHE. Santander, 2022.
En la actualidad, los técnicos se enfrentan al desafío de encontrar soluciones estructurales más eficientes, cumpliendo con todas las restricciones de seguridad y funcionalidad. Como ayuda a este reto, surgen las técnicas de optimización heurísticas. El algoritmo aplicado en este artículo es el Recocido Simulado o Simulated Annealing (SA). La estructura sobre la que se emplea esta metodología es un muro de contrafuertes de hormigón armado de 11 metros de altura. La eficiencia del algoritmo depende de la elección de los parámetros más adecuados que lo definen. Para ello, se realiza un diseño de experimentos factorial fraccionado que permite, a través de un análisis estadístico, detectar aquellos parámetros de la heurística que más afectan al resultado de la solución obtenida.
SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2022). Aplicación del análisis del valor MIVES a la estructura de una vivienda unifamiliar de autopromoción con criterios de sostenibilidad. VIII Congreso de la Asociación Española de Ingeniería Estructural ACHE. Santander, 2022.
En este trabajo se estudia el óptimo diseño de la estructura y el cerramiento entre tres alternativas dispares aplicadas a una vivienda unifamiliar adosada, para la toma de decisiones de un autopromotor, apoyándose en métodos multicriterio y teniendo en cuenta parámetros de sostenibilidad. Se obtiene así la validación del método para las alternativas «convencional», «prefabricada» y «tecnológica», consiguiendo esta última la mejor valoración. Esta información permitiría a cualquier gestor conocer, desde el inicio del proyecto, los aspectos fundamentales que marcarán el equilibrio medioambiental, económico y social del futuro edificio a lo largo de su ciclo de vida, para hacerlo, en definitiva, más sostenible.
YEPES, V.; PELLICER, E.; MARTÍ, J.V.; KRIPKA, J. (2022). Diseño y mantenimiento óptimo robusto y basado en fiabilidad de puentes de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos. VIII Congreso de la Asociación Española de Ingeniería Estructural ACHE. Santander, 2022.
El artículo expone los resultados obtenidos en el proyecto de investigación DIMALIFE. Se desarrolla una metodología que incorpora la variabilidad de los procesos de toma de decisiones a lo largo del ciclo completo de vida de puentes e infraestructuras viarias, de modo que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales, aun con presupuestos restrictivos. La variabilidad inherente a los parámetros, variables y restricciones del problema resulta crítica si se dan por buenas las soluciones optimizadas, que pueden encontrarse al borde de la infactibilidad. Se precisa introducir en el análisis la optimización multiobjetivo basada en la fiabilidad para obtener diseños óptimos robustos.
Como el hormigón no dispone de un marcado CE, la comprobación de conformidad debe basarse en un control documental, en su caso, en un control mediante un distintivo de calidad oficialmente reconocido (DCOR) y en un control experimental mediante la realización de ensayos de recepción. El artículo 57 es el que regula el control del hormigón dentro del Código Estructural, pero son los apartados 57.4, 57.5 y 57.6 donde se refleja el control documental que debe realizarse antes, durante y después del suministro.
Los documentos a presentar van a depender de si el hormigón se ha fabricado en central o en la propia obra, así como si cuenta con un certificado vigente de distintivo oficialmente reconocido. En cualquier caso, el Código obliga a que la documentación esté firmada por persona física con capacidad suficiente. En el caso de no contar el hormigón con un DCOR, este se sustituye por la declaración responsable del suministrador o, en su caso, del constructor, cuyo contenido será conforme al Anejo 4 del Código. También se debe comprobar que las hojas y el certificado de suministro del hormigón contengan lo establecido en el citado Anejo 4. En el caso del hormigón fabricado en central, debe aportarse un certificado de conformidad del control de producción de acuerdo con el RD 163/2019, de 22 de marzo.
Cuando el hormigón se fabrique en central sin contar con un DCOR, debe documentar su experiencia de uso previo en otras obras con la misma dosificación, las mismas materias primas, de igual naturaleza y origen, y en las que se utilizan las mismas instalaciones. En caso contrario, o si el hormigón se fabrica en obra, la dirección facultativa podrá exigir la documentación acreditativa de los ensayos previos y de los ensayos característicos de resistencia y durabilidad, con una antigüedad máxima de 6 meses. Además, esta circunstancia debe consignarse en el programa de control.
A continuación, os dejo un mapa conceptual que recoge la información relevante sobre el control documental del hormigón.
Figura 2. Mapa conceptual del control documental del hormigón. Elaboración propia.
Os dejo los apartados del Código Estructural relativos al control documental.
Artículo 57.4.1 Comprobación documental previa al suministro
Además de la documentación general a la que hace referencia el apartado 57.5.1, que sea aplicable al hormigón, en el caso de hormigones que no estén en posesión de un distintivo de calidad oficialmente reconocido, según el Anejo 4 el suministrador, o en su caso el constructor, deberá presentar a la dirección facultativa una copia firmada por persona física con representación suficiente, de la declaración responsable cuyo modelo se adjunta en el citado anejo, y en su caso el resto de los ensayos previos y característicos, con una antigüedad máxima de seis meses.
En su caso, certificado de inspección de la central suministradora del hormigón preparado, según proceda, en función de lo establecido en la reglamentación industrial vigente relativa al control de producción de hormigones fabricados en central.
Artículo 57.5.1 Control documental durante el suministro
Cada partida de hormigón empleada en la obra deberá ir acompañada de una hoja de suministro, cuyo contenido mínimo se establece en el Anejo 4.
El constructor, o la persona designada en obra que le represente técnicamente, comprobará, bajo la supervisión de la dirección facultativa, que los valores reflejados en la hoja de suministro son conformes con las especificaciones de este Código, y se corresponden con las de la dosificación declarada por el suministrador.
Artículo 57.6 Certificado del hormigón suministrado
Al finalizar el suministro de un hormigón a la obra, el constructor facilitará a la dirección facultativa un certificado de los hormigones suministrados, con indicación de los tipos y cantidades de los mismos, elaborado por el fabricante y firmado por persona física con representación suficiente, cuyo contenido será conforme a lo establecido en el Anejo 4 de este Código. También se podrán elaborar certificados parciales mensuales en el caso de suministros prolongados en el tiempo.
Os dejo también, para su consulta, el Anejo 4: Documentación de suministro y control de los productos recibidos directamente en obra.
Acaban de publicarnos un artículo en Applied Sciences, revista indexada en el JCR. Se trata de la optimización heurística de un depósito elevado de agua de hormigón armado bajo acciones sísmicas. El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación HYDELIFE, que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
Este artículo trata del diseño sísmico de las columnas de 35 depósitos elevados de almacenamiento de agua de hormigón armado. Los depósitos constan de un tronco cónico superior, una columna de sección cuadrada hueca variable y una cimentación superficial sobre una capa de arena. Las cinco alturas de columna consideradas son de 20, 25, 30, 35 y 40 m. Los cinco depósitos se someten a siete grados de carga sísmica, caracterizados por la aceleración pico del suelo de referencia, según el Eurocódigo 8. Los depósitos elevados se diseñan según las prescripciones completas del Eurocódigo 2, del Eurocódigo 8 y del Código Estructural español. Esto incluye las cargas variables por sismicidad, viento, nieve, etc., junto con la acción del peso propio y las cargas muertas. El método de diseño de optimización considerado es una variante del algoritmo del solterón, un método de aceptación de umbral adaptativo con un movimiento de vecindad basado en el operador de mutación de los algoritmos genéticos. Los resultados de las columnas muestran la alta no linealidad del problema, ya que las fuerzas sísmicas horizontales dependen de la rigidez y la altura de las columnas. Las principales características de los depósitos optimizados proporcionan orientación para el diseño práctico de este tipo de depósitos de agua elevados de hormigón armado.
This paper deals with the seismic column design of 35 elevated RC water storage tanks. Tanks comprise a top conic trunk reservoir, a column with variable hollow square cross-sections, and a shallow foundation on a sand layer. The five-column heights considered are 20, 25, 30, 35, and 40 m. The five tanks are subjected to seven degrees of seismic loading characterized by the reference peak ground acceleration in Eurocode 8. The elevated tanks are designed against the full prescriptions of Eurocode 2, Eurocode 8, and the Spaniard Structural Code of Practice. This includes variable loads for seismicity, wind, snow, etc., as well as the effects of self-weight and dead loads. The optimization design method considered is a variant of the old bachelor algorithm, an adaptive threshold acceptance method with a neighborhood move based on the mutation operator from genetic algorithms. Column results show the high nonlinearity of the problem since the horizontal seismic forces depend on the rigidity and height of the columns. The main features of the optimized tanks give guidance for the practical design of this kind of elevated RC water tank.
Keywords:
Concrete structures; economic optimization; elevated water tanks; old bachelor algorithm; seismic loading; structural design
A continuación, os dejo un vídeo explicativo en el que os cuento los aspectos básicos del trabajo.
Referencia:
SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; YEPES, V. (2020). Multi-criteria assessment of alternative sustainable structures for a self-promoted, single-family home.Journal of Cleaner Production, 258: 120556. DOI:10.1016/j.jclepro.2020.120556
Os paso a continuación un documento, en abierto, que, aunque breve, resulta muy interesante. Realiza una comparativa entre el Código Estructural y la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08). Este documento se ha realizado bajo la supervisión del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETcc) perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Dirección General de Agenda Urbana y Arquitectura del Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana.
