hormigón – Página 36 – El blog de Víctor Yepes

Special Issue on Advanced Optimization Techniques and Their Applications in Civil Engineering

Civil Engineers are involved with the creation, monitoring, and management of infrastructural resources, as well as the ecient, economic utilization and management of renewable natural resources. Nowadays a rapid growth of computer performance enables and encourages new developments in civil engineering as well as related areas. For instance, the construction industry investigates new designs with minimum cost, minimum CO2 emissions, or embodied energy, among other objectives. Conventional optimization techniques are usually inadequate to nd best designs by taking into account all design variables, objectives, and constraints in the complex civil engineering problems. Applications of optimization techniques are most exciting, challenging, and of truly large scale when it comes to the problems of civil engineering in terms of both quality and quantity. In order to overcome the diculties, researchers are interested in advanced optimization techniques. In the recent literature, researchers have applied the advanced optimization techniques to dierent purposes.

The aim of this special issue is to collect the studies using optimization algorithms in civil engineering problems such as structural engineering, construction management, and environmental engineering. Potential topics include but are not limited to the following: Intelligent optimization Swarm and evolutionary optimization techniques Single and multiobjective optimization Predictive modeling and optimization Computational complexity and optimization Continuous or discrete optimization Structural optimization Size, shape, and topology optimization New design optimization applications in civil engineering New and novel approaches and techniques for solving optimization problems in civil engineering New research in any areas closely related to optimization and civil engineering designs Authors can submit their manuscripts through the Manuscript Tracking System at http://mts.hindawi.com/submit/journals/ace/otace/

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Algunas conclusiones obtenidas del proyecto BRIDLIFE sobre puentes postesados en cajón

A punto de terminar el proyecto de investigación BRIDLIFE, a continuación se exponen algunas conclusiones de interés fruto de dicho proyecto y de la tesis doctoral y publicaciones de la profesora Tatiana García Segura. Son pequeñas “píldoras” de conocimiento que pueden ser de interés para proyectistas e investigadores relacionados con los puentes, el hormigón, la sostenibilidad y la optimización. Son las siguientes:

A pesar de la reducción de durabilidad por carbonatación y la menor captura de CO₂, los cementos con adiciones resultan beneficiosos desde el punto de vista ambiental [1].
Mientras el uso del hormigón reciclado como árido afecta a las propiedades del hormigón y requiere en muchos casos un incremento en el contenido de cemento, la reutilización del hormigón como material granular de relleno permite una completa carbonatación del hormigón que reduce las emisiones de CO₂ [1].
Se puede mejorar la seguridad estructural de los puentes en cajón con un pequeño incremento de coste siempre que se escojan las variables adecuadas [2]. Este incremento de coste no es constante para todos los niveles de seguridad. Se pueden establecer diferentes puntos, a partir de los cuales resulta más caro mejorar la seguridad estructural [2].
No se aconseja aumentar el espesor de la losa superior para mejorar la seguridad de los puentes en cajón, ya que ello conlleva un aumento de peso innecesario [2]. Sin embargo, el espesor de las alas en el arranque es un aspecto clave para mejorar la flexión transversal [2].
A pesar de que se ha considerado la inclinación del alma como variable de optimización, su valor óptimo apenas difiere para distintos valores de seguridad. Esto se debe a que tanto el canto como el ancho de inclinación del alma aumentan en paralelo para mejorar la seguridad estructural [2].
El uso de hormigón de alta resistencia en puentes no muestra ventajas económicas a corto plazo, pues las restricciones de servicio y armadura mínima no permiten reducir el canto y la cantidad de armadura [2]. Sin embargo, el hormigón de alta resistencia retrasa el inicio de la corrosión [3] y mejora el rendimiento estructural una vez se ha iniciado la corrosión [4]. Si se diseñan estructuras con hormigones de alta resistencia se consiguen mejores resultados durante el ciclo de vida que con diseños que tienen mayores recubrimientos, a pesar de tener el mismo inicio de corrosión [4].
Los diseños que tienen una mayor durabilidad tienen un mayor coste inicial pero un menor coste de ciclo de vida [4].
Los resultados muestran que tanto la optimización del coste como de las emisiones de CO₂ reducen el consumo de material. Por tanto, la optimización del coste es una buena estrategia para conseguir estructuras más ecológicas [2,5,6].
Para gestionar el mantenimiento de las estructuras de forma sostenible se debe tener en cuenta tanto el coste y las emisiones de reparación, como el impacto que produce el desvío de tráfico sobre los usuarios de la vía [4].
La optimización del mantenimiento indica que no se debe optimizar cada superficie por separado, sino que se debe coordinar el mantenimiento de todas las superficies para reducir el coste y las emisiones que ocasiona el desvío del tráfico [4].

Referencias:

[1] T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability, Int. J. Life Cycle Assess. 19 (2014) 3–12. doi:10.1007/s11367-013-0614-0.

[2] T. García-Segura, V. Yepes, Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety, Eng. Struct. 125 (2016) 325–336. doi:10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

[3] T. García-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, Multi-objective design of post-tensioned concrete road bridges using artificial neural networks, Struct. Multidiscip. Optim. 56 (2017) 139–150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0.

[4] T. García-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, D.Y. Yang, Lifetime reliability-based optimization of post-tensioned box-girder bridges, Eng. Struct. 145 (2017) 381–391. doi:10.1016/j.engstruct.2017.05.013.

[5] T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, E. Pérez-López, Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges, Eng. Struct. 92 (2015) 112–122. doi:10.1016/j.engstruct.2015.03.015.

[6] J.V. Martí, T. García-Segura, V. Yepes, Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy, J. Clean. Prod. 120 (2016) 231–240. doi:10.1016/j.jclepro.2016.02.024.

La historia del hormigón convencional

La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la historia de la construcción. En esta entrada continuamos con otra anterior donde también se abordaba este tema, pero desde el punto de vista de los orígenes del hormigón en España. Aquí os dejo un vídeo del profesor Antonio Garrido, aunque con un enfoque más amplio. Espero que os guste.

Referencias:

http://www.cehopu.cedex.es/hormigon/

http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/article/viewArticle/3261/3674

Optimización multiobjetivo basada en fiabilidad del ciclo de vida de un puente en cajón postesado

Fuente: http://www.freyssinet.es/wp/?cat=3

Os presentamos un artículo, que se ha editado en formato abierto, donde se ha realizado la optimización a lo largo de su ciclo de vida de un puente en cajón postesado basándose en fiabilidad. Para ilustrar la metodología, se ha utilizado como ejemplo un puente situado en una zona costera y, por tanto, sometido a la corrosión por ambiente marino. Se ha optimizado el puente con múltiples objetivos simultáneos: el coste, las emisiones totales de CO₂ (incluyendo la recarbonatación), el inicio de la propagación de la corrosión y la seguridad. Primero se ha construido una frontera de Pareto con todas las soluciones óptimas con los múltiples objetivos y luego se ha estudiado el mantenimiento del puente, optimizando este mantenimiento atendiendo a criterios económicos, sociales y ambientales. Este artículo se enmarca dentro del proyecto de investigación BRIDLIFE. Espero que os sea de interés el artículo, que lo podéis descargar gratuitamente y compartir sin problemas (open-access).

Referencia:

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017). Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges. Engineering Structures, 145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013

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Preguntas básicas sobre el control de las estructuras de hormigón

El Capítulo 14 de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 recoge las bases generales del control de las estructuras de hormigón. Estas bases se desarrollan con mayor profundidad en los siguientes capítulos relacionados con el control de calidad del proyecto, el control de la conformidad de los productos y el control de la ejecución. A continuación se responden a ciertas preguntas que suelen hacerse respecto a este tema. El post trata de aclarar ciertos conceptos y términos que, en numerosas ocasiones, resultan confusos o poco claros. Espero que os sean de interés.

CUESTIÓN 1. ¿Qué tipo de controles debe realizar la Dirección Facultativa durante la ejecución de una estructura de hormigón armado?

El artículo 78 de la EHE-08 indica la realización de los siguientes controles:

Control de la conformidad de los productos que se suministren a la obra, de acuerdo con el Capítulo XVI
Control de ejecución de la estructura, de acuerdo con el artículo 92
Control de la estructura terminada, de acuerdo con el artículo 100

CUESTIÓN 2. ¿Cómo se debe considerar dentro de un proyecto el coste del control de recepción?

El artículo 78 de la EHE-08 indica que, siempre que la legislación aplicable lo permita, el coste del control de recepción incluido en el proyecto deberá considerarse de forma independiente en el presupuesto de la obra. Esta consideración, tal y como se explica en los comentarios de la EHE-08, se realiza con el objeto de procurar la independencia necesaria para que el control sea eficaz, es decir, se aconseja especialmente que la Propiedad contrate y abone directamente cualquier actividad de control, evitando así que dicho abono se efectúe a través de la actividad controlada (Autor del Proyecto o Constructor).

CUESTIÓN 3. A los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08, ¿Qué diferencias existe entre los siguientes conceptos: partida, remesa y acopio?

El artículo 78.1 define los conceptos de partida, remesa y acopio a los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08:

Partida: cantidad de producto de la misma designación y procedencia contenido en una misma unidad de transporte (contenedor, cuba, camión, etc.) y que se recibe en la obra o en el lugar destinado para su recepción. En el caso del hormigón, las partidas suelen identificarse con las unidades de producto o amasadas.

Remesa: conjunto de productos de la misma procedencia, identificados individualmente, contenidos en una misma unidad de transporte (contenedor, camión, etc.) y que se reciben en el lugar donde se efectúa la recepción.

Acopio: cantidad de material o producto, procedente de una o varias partidas o remesas, que se almacena conjuntamente tras su entrada en la obra, hasta su utilización definitiva.

CUESTIÓN 4. A los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08, ¿Qué diferencias existe entre los siguientes conceptos: lote de material o producto, lote de ejecución y unidad de inspección?

El artículo 78.1 define los conceptos de lote de material o producto, lote de ejecución y unidad de inspección a los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08:

Lote de material o producto: cantidad de material o producto que se somete a recepción en su conjunto.

Lote de ejecución: parte de la obra, cuya ejecución se somete a aceptación en su conjunto.

Unidad de inspección: conjunto de las actividades, correspondientes a un mismo proceso de ejecución, que es sometido a control para la recepción de un lote de ejecución.

CUESTIÓN 5. ¿Qué obligaciones tiene la Dirección Facultativa respecto al control según la EHE-08?

El artículo 78.2.1 indica que la Dirección Facultativa, en uso de sus atribuciones y actuando en nombre de la Propiedad, tendrá las siguientes obligaciones respecto al control:

Aprobar un programa de control de calidad para la obra, que desarrolle el plan de control incluido en el proyecto, y
Velar por el desarrollo y validar las actividades de control en los siguientes casos:
1. Control de recepción de los productos que se coloquen en la obra,
2. Control de la ejecución, y

En su caso, control de recepción de otros productos que lleguen a la obra para ser transformados en las instalaciones propias de la misma.

CUESTIÓN 6. ¿Qué implica que los laboratorios y entidades de control de calidad deban ser independientes respecto al resto de los agentes involucrados en la obra? ¿Cómo lo demuestran?

La independencia a la que se refiere el artículo 78.2.2 de la EHE-08 implica que los laboratorios y entidades de control deben poder demostrar que no existen relaciones empresariales con el resto de los agentes involucrados en la estructura de hormigón (Autor del Proyecto, Constructor, Suministrador de los productos, etc.). Esta independencia no es exigible en el caso de que estas entidades pertenezcan a la Propiedad. Para ello, previamente al inicio de las obras, estas entidades deberán entregar a la Propiedad una declaración, firmada por persona física, que avale la referida independencia y que deberá ser incorporada por la Dirección Facultativa a la documentación final de la obra.

CUESTIÓN 7. A efectos de la EHE-08, ¿qué diferencia existe entre un laboratorio de control y una entidad de control de la calidad?

Los laboratorios de control realizan los ensayos necesarios para comprobar la conformidad de los productos a su recepción en la obra. En cambio las entidades de control de la calidad realizan la asistencia técnica del control de recepción de los productos, el control de ejecución y, en su caso, el control de proyecto.

CUESTIÓN 8. ¿Qué es el “Plan de Control” necesario para cualquier proyecto de ejecución de una estructura de hormigón?

Según el artículo 79.1 de la EHE-08, el Plan de Control es un anejo de la memoria del proyecto donde se defina la estructura de hormigón que sirve para identificar cualquier comprobación que pudiera derivarse del mismo, así como la valoración del coste total del control, que se reflejará como un capítulo independiente en el presupuesto del proyecto.

CUESTIÓN 9. ¿Qué es el “Programa de Control” de una estructura de hormigón y qué tiene que contemplar?

El artículo 79.1 de la EHE-08 establece que, de forma previa al inicio de las actividades de control en la obra, la Dirección Facultativa debe aprobar un Programa de Control, que es un documento preparado de acuerdo con el Plan de Obra del Constructor y con el Plan de Control definido en el proyecto. Deberá contemplar, al menos, los siguientes aspectos:

La identificación de productos y procesos objeto de control, definiendo los correspondientes lotes de control y unidades de inspección, describen para cada caso las comprobaciones a realizar y los criterios a seguir en el caso de no conformidad;
La previsión de medios materiales y humanos destinados al control con identificación, en su caso, de las actividades a subcontratar;
La programación del control, en función del procedimiento de autocontrol del Constructor y el plan de obra previsto para la ejecución por el mismo;
La designación de la persona encargada de las tomas de muestras, en su caso; y
El sistema de documentación del control que se empelará durante la obra.

CUESTIÓN 10. ¿Qué es el control del proyecto de una estructura de hormigón y quién lo puede realizar?

Según el artículo 79.2 de la EHE-08, el control del proyecto tiene como objeto comprobar su conformidad de acuerdo con dicha instrucción y con el resto de la reglamentación que le fuera aplicable. Según el artículo 82.1, el control del proyecto trata de comprobar:

Que las obras a las que se refiere el proyecto están suficientemente definidas para su ejecución; y
Que se cumplen las exigencias relativas a la seguridad, funcionalidad, durabilidad y protección del medio ambiente establecidas por la EHE-08, así como las establecidas por la reglamentación vigente que le sean aplicables.

La Propiedad puede decidir realizar un control de proyecto a cargo de una entidad de control de calidad. Se recomienda que se realice dicho control en todo tipo de obras, pero especialmente en aquellas de importancia especial por la incidencia económica o social que pudiese derivarse de un fallo estructural, de una prematura puesta fuera de servicio o de un grave impacto medioambiental. Sin embargo, el Autor del Proyecto no pierde sus atribuciones y responsabilidades por el hecho de que la propiedad realice el control de dicho proyecto.

CUESTIÓN 11. ¿Qué es el control de recepción de los productos?, ¿qué ocurre cuando el producto dispone del marcado CE según la Directiva 89/106/CEE?, ¿qué control hay que hacer cuando no existe el marcado CE?

El control de recepción tiene como objeto, según el artículo 79.3 de la EHE-08, comprobar que las características técnicas de los productos cumplen lo exigido en el proyecto. Si los productos disponen del marcado CE, puede comprobarse su conformidad mediante la verificación de que los valores declarados en los documentos que acompañan al citado marcado CE permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones indicadas en el proyecto, y en su defecto, en la EHE-08. En otros casos, el control de recepción de los productos comprenderá:

El control de la documentación de los suministros que llegan a la obra,
En su caso, el control mediante distintivos de calidad,
En su caso, el control mediante ensayos.

CUESTIÓN 12. ¿Qué sistemas de seguimiento debe definir y desarrollar el Constructor para controlar la producción en la ejecución de una estructura de hormigón?

El Constructor, de acuerdo con el artículo 79.4.1 tiene la obligación de definir y desarrollar un plan de autocontrol y un sistema de gestión de los acopios (cuando el proyecto establezca un nivel de control ejecución intenso), que sea suficiente para conseguir la trazabilidad requerida de los productos y elementos que se colocan en la obra.

CUESTIÓN 13. ¿Qué debe incluir el Plan de Autocontrol del Constructor?, ¿qué se debe hacer con los resultados de las comprobaciones del autocontrol?

Según el artículo 79.4.1, el plan de autocontrol deberá incluir todas las actividades y procesos de la obra, así como incorporar el programa previsto para su ejecución, contemplando las particularidades de la misma. Los resultados de todas las comprobaciones realizadas en el autocontrol deberán registrarse en un soporte, físico o electrónico, que deberá estar a disposición de la Dirección Facultativa. Cada registro deberá estar firmado por la persona física que haya sido designada por el Constructor para el autocontrol de cada actividad. Para ello debe haber un registro actualizado de las personas responsables de efectuar en cada momento el autocontrol relativo a cada proceso de ejecución. Dicho registro se incorporará a la documentación final de la obra.

CUESTIÓN 14. ¿Cuándo se debe realizar una trazabilidad de los productos?, ¿cuándo se debe realizar la trazabilidad de los suministradores?, ¿cuándo debe el Constructor introducir un sistema de gestión de los acopios?

El artículo 80 de la EHE-08 indica que la trazabilidad entre los productos que se colocan en la obra con carácter permanente (hormigón, armaduras o elementos prefabricados) y cualquier otro producto que se haya empleado para la elaboración de la estructura se debe realizar siempre para garantizar la conformidad de la estructura. Cuando el proyecto establezca un control de ejecución intenso para la estructura, la conformidad debe ampliarse a la trazabilidad de los suministradores y de las partidas o remesas de los productos con cada elemento estructural ejecutado en la obra. En este caso, y a fin de lograr esta trazabilidad, el Constructor deberá introducir en el ámbito de su actividad un sistema de gestión de los acopios, preferiblemente mediante procedimientos electrónicos.

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Normas de seguridad durante la excavación de una pantalla

La excavación de un muro pantalla suele realizarse con una cuchara bivalva acoplada a una retroexcavadora. La profundidad de la excavación es variable y los taludes se estabilizan con bentonita, que se va añadiendo según va avanzando la excavación, por lo que hay que tener relacionado el caudal de aportación de bentonita con la velocidad de avance de la excavadora.

La tubería desde la instalación de la bentonita hasta la excavación es de acoplamiento rápido y están en contacto mediante un código de señales acústicas. La profundidad de la excavación se controla por medio de una cadena media, una vez que la excavación está a cota. Hay que esperar 20 o 30 minutos para la sedimentación, pasado este tiempo se procede a la limpieza del fondo quedando lista la excavación para recibir la ferralla. Los productos de la excavación se retiran a vertedero con camiones.

Normas de seguridad:

Antes de posicionar la máquina se habrá vallado el entorno, quedando aislada la zona de trabajo, de forma que impida el paso de personas ajenas.
El itinerario de los camiones debe estar indicado de forma clara y concreta.
Se estudiará el emplazamiento de las máquinas, observando detenidamente el radio de acción en todas las posiciones, muy especialmente altura de pluma, contrapesos y movimientos de la cuchara. Esta operación la hará el encargado del tajo y el maquinista.
Los servicios habrán sido desviados y perfectamente señalizados los próximos a la excavación.
El maquinista revisará diariamente los cables, ganchos, perrillos, contrapesos, los principales elementos de la cuchara (bielas, cuñero, dientes, patín guía, etc.), poniendo en conocimiento de su jefe los defectos que haya encontrado o parando los trabajos ante el menor obstáculo imprevisto.
Se hará el mantenimiento a las máquinas que indique los respectivos manuales de entretenimiento.
La cuchara no se guiará con las manos para emboquillarla entre los muretes guías, esta ocupación (si hay que hacerla) se hará por medio de alargaderas que impida la aproximación del ayudante al borde de la excavación.
La conducción de la bentonita de tubos será de acoplamiento rápido y buena estanqueidad.
El operador de la instalación de bentonita estará protegido contra el polvo que desprende el abastecimiento de la tolva.
La bomba de extracción de lodos, estará sujeta a puntos fijos o móviles del exterior de forma que pueda ser fácilmente recuperada del fondo de la zanja.
La toma de corriente de la bomba de lodos y demás herramientas eléctricas estará protegida por disyuntor diferencial de alta sensibilidad y puesta a tierra de los cuadros.
La línea de alimentación desde el cuadro general, que estará normalmente en la instalación de bentonita, hasta los cuadro de obra será aérea y sustentada por poste de madera.
En la instalación de esta línea se prestará la máxima atención a los gálibos en los puntos de cruce y posicionamiento de las máquinas excavadoras, si no está enterrada.
Se estudiará con los vecinos las salidas y entradas a sus inmuebles y negocios durante la ejecución de la excavación.
El personal que trabaje en la excavación y en las proximidades usará además de la ropa de trabajo, botas de goma y guantes.
No se dejará, bajo ningún concepto, excavación o hueco alguno sin tapar con mallazo o proteger con barandillas rígidas colocadas a 0,90 m de altura.
Los conductores de los camiones utilizarán el casco cuando abandonen la cabina de su vehículo.
Las cajas de los camiones irán provistas de sus correspondientes trampillas para evitar pérdidas de carga durante el transporte.
El vertedero estará acondicionado y los conductores advertidos del peligro que supone levantar el volteo en terreno mal nivelado o que pueda ceder por exceso de humedad.
Está prohibido circular con el volteo levantado.

A continuación os dejo algunos vídeos ilustrativos de esta fase del procedimiento constructivo de un muro pantalla.

https://www.youtube.com/watch?v=x4GPQME5Upk

https://www.youtube.com/watch?v=BwLCIauvu4g

Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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Diseño automático de puentes pretensados con algoritmos heurísticos

Acaban de publicarnos un artículo donde se utilizan cuatro algoritmos heurísticos: Descent Local Search, Threshold Accepting Algorithm with Mutation Operation, Genetic Algorithm y Memetic Algorithm para el diseño automático de puentes pretensados.

Se puede descargar gratuitamente este artículo hasta el 10 de junio de 2017 en el siguiente enlace: https://authors.elsevier.com/a/1UwC15s1QSxbmc

Referencia:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. DOI: 10.1016/j.acme.2017.02.006

Abstract:

This paper deals with the cost optimization of road bridges consisting of concrete slabs prepared in situ and two precast-prestressed U-shaped beams of self-compacting concrete. It shows the efficiency of four heuristic algorithms applied to a problem of 59 discrete variables. The four algorithms are the Descent Local Search (DLS), a threshold accepting algorithm with mutation operation (TAMO), the Genetic Algorithm (GA), and the Memetic Algorithm (MA). The heuristic optimization algorithms are applied to a bridge with a span length of 35 m and a width of 12 m. A performance analysis is run for the different heuristics, based on a study of Pareto optimal solutions between execution time and efficiency. The best results were obtained with TAMO for a minimum cost of 104184 euros. Among the key findings of the study, the practical use of these heuristics in real cases stands out. Furthermore, the knowledge gained from the investigation of the algorithms allows a range of values for the design optimization of such structures and pre-dimensioning of the variables to be recommended.

Keywords:

Optimization; Metaheuristics; Bridges; Overpasses; Structural design

Moldes para hormigón prefabricado

El molde es el elemento que contiene al hormigón fresco, respondiendo su diseño a las exigencias de las piezas que se van a prefabricar. Se exige que los moldes presenten la máxima calidad posible para garantizar la precisión dimensional, la estabilidad, la versatilidad para adaptarse a otras formas, que sean fáciles de usar y durables. Por tanto, los moldes deben mantener su integridad durante el vertido del hormigón y en la aplicación del pretensado, si lo hubiese.

Para elementos lineales como vigas y pilares se emplean moldes estáticos, ligeramente elevados del suelo, con gran flexibilidad en cuanto a cantos, ménsulas, longitud, etc. En el caso de paneles de hormigón arquitectónico, lo usual son moldes horizontales, con un sistema de vibración adaptado al molde. En el caso de paneles no vistos, lo más económico son moldes verticales de caras paralelas, pues ocupan menos espacio en la fábrica, apuran el curado y permiten mayor precisión. Para placas alveolares, se fabrican grandes longitudes de placa, bien por extrusión o por moldeadoras continuas.

Los moldes deben reutilizarse el máximo número de veces posible, sin que ello suponga una merma en la calidad, por la repercusión económica que presenta en el producto final. La reutilización se puede realizar con piezas diferentes, aunque es deseable que se mantenga la tipología, cambiando en este caso solo la longitud o la altura con pequeñas modificaciones. Suelen disponerse en horizontal y de forma continua, aunque también es posible disponerlos en algunos casos en vertical (en batería).

Los moldes suelen ser de acero, pues permite alargar el número de usos y adaptarse a la geometría necesaria. Estos moldes son fáciles de transportar y reubicar dentro de la planta. De hecho, los moldes suelen llenar las plantas de fabricación y a veces es un verdadero problema ubicarlos para facilitar las maniobras y el resto de actividades sin que molesten. El problema que pueden presentar es la corrosión del acero, que puede atenuarse con aditivos inhibidores de la corrosión y con un buen agente desencofrante.

Con todo, también existen moldes de otros materiales como el polietileno expandido, que son desechables. Este material es ligero, barato y permite ahorros de tiempo, aunque su uso está muy centrado en piezas ornamentales. También es cierto que este tipo de materiales, junto con otros como el poliéster o la fibra de vidrio, permite reducir la disipación del calor interno durante el fraguado, lo que permite acelerar el proceso de curado.

Por tanto, una forma de acelerar el curado es usar moldes de acero calefactados. En ellos se permite un aporte de energía que garantice una temperatura fija o una curva de temperatura de curado adecuada a la reacción química interna del hormigón. Los moldes de acero también pueden ser “autorresistentes” en el caso de piezas pretensadas, donde el propio molde puede contener los elementos de anclaje de las armaduras activas, sirviendo de bancada de pretensado. Otra forma de disminuir el tiempo de desencofrado es utilizar aceleradores como aditivos en el hormigón que adelanten el fraguado, el endurecimiento o ambos.

También los moldes pueden disponer de un sistema de vibradores laterales o internos, de forma que se permita eliminar las burbujas de aire y mejorara la distribución de los áridos. Sin embargo, estos vibradores no se utilizan en el caso de emplear hormigón autocompactante. Además, como puede verse en la figura inferior, los moldes suelen presentar unas plataformas y accesos laterales para facilitar el acceso seguro de los operarios.

Molde prefabricado 2 — Apertura de caras laterales antes de retirar la viga prefabricada. Escaleras de acceso a la plataforma lateral para el control del proceso. Cortesía: ANDECE.

Con el uso repetido de los moldes, estos se deforman, pierden sección y cogen holguras en sus fijaciones. Todo ello perjudica la calidad de las piezas, por lo que resulta de gran importancia disponer de un buen plan de control y mantenimiento de estos moldes. De todas las operaciones, hay que cuidar la limpieza tras el uso. En el caso de elementos de gran longitud, hay que cuidar la alineación del conjunto del molde y su inmovilización para mantener la pieza dentro de las tolerancias exigidas.

En el siguiente vídeo, de Vifesa Fabricados Industriales, podemos ver moldes modulares para el prefabricado de marcos de hormigón de distintos tamaños.

Referencias:

AFECI (2021). Guía sobre encofrados y cimbras. 3ª edición, Asociación de fabricantes de encofrados y cimbras, 76 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

PEURIFOY, R.L. (1967). Encofrados para estructuras de hormigón. McGraw-Hill y Ediciones Castillo, Madrid, 344 pp.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

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Hormigón proyectado con fibras

El uso de fibras como refuerzo en materiales frágiles tiene raíces ancestrales, remontándose a épocas antiguas donde se empleaban paja o crines de caballo para fortalecer arcillas en la producción de ladrillos o para reforzar suelos. No obstante, el enfoque moderno de incorporar fibras discontinuas y discretas en materiales frágiles, como morteros de cemento y hormigón, se consolidó a principios del siglo XX.

La eficacia de este refuerzo se debe no solo a las propiedades mecánicas de la fibra, que contribuyen al cierre de fisuras en planos perpendiculares a las direcciones principales de tracción, sino también a su capacidad de trabajar en conjunto con la matriz del hormigón. Las interacciones entre la fibra y la matriz, la adherencia y la forma de anclaje son factores críticos que inciden en el comportamiento del material compuesto. Por lo tanto, además de investigar diversos tipos de materiales, la literatura técnica también analiza una amplia variedad de formas y acabados superficiales con el fin de optimizar el comportamiento del material compuesto.

En este contexto, cada vez se está imponiendo más, sobre todo en reparación de estructuras de hormigón, el hormigón o mortero proyectado reforzado con fibras. Estas fibras, metálicas o plásticas, al proyectarse quedan distribuidas en todas direcciones, resultando un material con buenas prestaciones a tracción, flexión, impacto, fatiga y fisuración. Las fibras se mezclan en la masa y fluyen sin problema por el cañón de lanzamiento. Se trata de una solución de gran interés en el caso de la fisuración que permite sustituir las soluciones clásicas de mallas electrosoldadas y telas de gallinero.

Una aplicación interesante es la reparación de estructuras dañadas por el fuego, en recrecidos, en revestimientos de túneles, consolidación de taludes y reparación de presas. Si se usan fibras de acero inoxidable, áridos refractarios y cemento aluminoso, se pueden revestir hornos y conductos de gases a elevadas temperaturas.

Lo habitual es utilizar fibras de acero de bajo contenido en carbono, de unos 30 mm de longitud y diámetros entre 0,3 y 0,5 mm. Su proporción es inferior al 1% en volumen (menos de 80 kg/m³). Las fibras suelen ser rectas o con los extremos conformados, más empleadas, pues mejoran el anclaje en la masa y permite el uso de fibras más cortas, y, por tanto, mezclas más dóciles.

Se pueden utilizar fibras distintas a las de acero. La fibra de carbono presenta tiene propiedades ideales, pero su precio es muy alto para su utilización usual. La fibra de vidrio es adecuada en aplicaciones de partículas finas especiales, debiendo cumplir con los requisitos especiales para su comportamiento a largo plazo. La fibra de polímero se emplea fundamentalmente para reparar el hormigón, pues mejora la cohesión interna del hormigón proyectado y reduce el agrietamiento por contracción durante el desarrollo de la resistencia inicial. La fibra plástica mejora la resistencia al fuego del hormigón en general.

Os dejo un vídeo donde se puede ver la aplicación del hormigón proyectado con fibras.

Os paso a continuación un vídeo de una conferencia de Markus Jahn, Ingeniero de Producto de Sika, donde nos cuenta cuáles son los últimos desarrollos en aditivos acelerantes para el hormigón lanzado y cuáles son las nuevas tecnologías para transportar concretos en largas distancias dentro de túneles. Espero que os sea de interés.

Referencias:

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

Torroja y las bodegas Tío Pepe

Bodegas Tío Pepe (1960-63). Imagen: V. Yepes

La bodega Tío Pepe, en Jerez de la Frontera, constituye un edifico de dos plantas compuesto por cuatro módulos cubiertos por bóvedas de hormigón, de 42 por 42 m y tres pisos cada uno, unidos en forma de nave rectangular bajo las cúpulas. Se trata de un edificio del tipo bodega catedral, donde es predominante el ladrillo visto en los cerramientos, el hormigón visto, las celosías de hormigón y el pavés. El edificio era tan grande que incluye en su interior calles que anteriormente eran públicas.

El origen de esta bodega se inicia en el año 1960, cuando la empresa González Byass decide la renovación comercial del sector y encarga al ingeniero Eduardo Torroja, junto con el arquitecto local Fernando de la Cuadra, el diseño de una nave de crianza de gran cabida. Se pretendía que, por una parte, albergara un gran espacio para las tareas de vinificación, y, por otra, cumpliera los requisitos higrotérmicos de una bodega de crianza de fino. Sin embargo, el fallecimiento un año después de Torroja hizo que las obras empezaran bajo la dirección de su hijo José Antonio, durando las obras desde 1961 a 1964.

Se trata de una apuesta por nuevos procedimientos constructivos como la cimentación por pilotaje o las cúpulas de hormigón armado que, en aquella época, eran poco habituales en la zona. Uno de los principales problemas del proyecto era adecuar el borde de la lámina de hormigón, donde se recurrió a un modelo parecido al usado por Félix Candela en el Auditorio de Sahagún, donde se emplearon apoyos puntuales en soportes radiales. Sin embargo, en la dirección de obra se decidió recurrir a la solución ya empleada por Torroja en el mercado de Algeciras, a base de ocho superficies cilíndricas abiertas por las que, inicialmente, debería circular el aire de la bodega.

Os dejo un vídeo sobre estas bodegas, que espero os guste.