La economía circular es una estrategia que tiene por objeto reducir tanto la entrada de los materiales como la producción de desechos vírgenes, cerrando los «bucles» o flujos económicos y ecológicos de los recursos. Actualmente es la principal estrategia de Europa para generar crecimiento y empleo, con el respaldo del Parlamento Europeo y el Consejo Europeo. De hecho, la Comisión Europea, como órgano colegiado, ha adoptado la eficiencia de los recursos como un pilar central de su estrategia económica estructural Europa 2020».
Os dejo un pequeño vídeo sobre la fabricación del cemento y economía circular de la Fundación Cema.
A continuación os dejo un artículo de Alejandro López Vidal sobre este concepto aplicado a los prefabricados de hormigón. El autor es actualmente el director técnico de la Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón (ANDECE). En artículo se publicó recientemente en la Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN, nº 976 (2016) sobre la economía circular en los prefabricados de hormigón, en línea con el uso más eficiente de los recursos auspiciada por la Comisión Europea.
Los encofrados deslizantes (slip form, en inglés) consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde. Este se cuelga por medio de unos marcos o caballetes de madera o metal a una serie de dispositivos de elevación soportados por barras metálicas o por otros elementos que se apoyan sobre los cimientos o sobre el hormigón endurecido. El hormigón se vierte en el encofrado, y a medida que se endurece se levanta progresivamente, el encofrado, que es arrastrado por los dispositivos de elevación de los que está colgado. Se trata de un sistema de encofrado independiente que requiere poco tiempo de grúa durante la construcción.
Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, sección constante o que varía ligeramente con la altura y espesores también ligeramente variables, como ascensores, escaleras, torres, entre otros. Hoy día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, se suele hormigonar con grúa torre. Su utilización se ha extendido hasta complicadas estructuras inclinadas y combinables con elementos prefabricados en estructuras compuestas.
El vertido del hormigón, el montaje de las armaduras, de los marcos de puertas y ventanas, de los moldes para crear aberturas, etc., se hace conforme se eleva el encofrado, a partir de una plataforma de trabajo que se encuentra al nivel de su borde superior. De esta plataforma se cuelga, 3 o 4 m por debajo, una o dos plataformas inferiores, a partir de las cuales se vigila la calidad del vertido del hormigón. El encofrado deslizante se eleva continuamente a una velocidad de 5 a 30 cm/hora, según el endurecimiento del hormigón, para realizar una cadena tecnológica.
El sistema es rápido, al estar fuertemente industrializado, pero tiene un fuerte coste de primera instalación, por lo que solo es rentable con alturas muy importantes (en pilas se prefieren alturas por encima de 70 m) o con alturas menores si el número de piezas a deslizar en la misma obra es muy significativo. El encofrado se puede retirar a las 4-12 horas después de puesto en obra el hormigón. El trabajo no se debe interrumpir —aunque son posibles, adoptando las medidas apropiadas—, por lo que se necesitan 2 o 3 turnos. Ello significa que la construcción se puede elevar entre 1,5 y 6 m al día.
Por tanto, cuando se usa un encofrado deslizante, los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado se ejecutan de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio fue manual, ahora se efectúa de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Se pueden distinguir fundamentalmente dos tipos de encofrados deslizantes, los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).
Normalmente, el sistema de encofrado cuenta con tres plataformas. La plataforma superior actúa como área de almacenamiento y distribución, mientras que la plataforma intermedia, que se encuentra en la parte superior del nivel del hormigón vertido, es la principal área de trabajo. Por su parte, la plataforma inferior brinda acceso para el acabado del hormigón.
La secuencia básica de construcción utilizando este encofrado es la siguiente:
Se ensamblan el encofrado y la plataforma de acceso en el suelo.
El ensamblaje se eleva mediante gatos hidráulicos.
A medida que el encofrado se eleva continuamente, se requiere un suministro constante de hormigón y armaduras hasta que la operación esté finalizada.
Al culminar la operación, el encofrado se retira utilizando una grúa.
Este sistema se empezó a emplear en Estados Unidos en 1903 y en 1924 en Europa, en la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezaron a construir otro tipo de obras como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España las primeras realizaciones son de finales de los años cuarenta del siglo pasado, también en silos de grano.
En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).
Figura 2. Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia
Ventajas del sistema:
a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución
b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones
c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra
d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles
e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales
f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones
g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón
h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías, y a la uniformidad
Figura 3. Esquema de encofrado deslizante
Condiciones de aplicación:
En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:
a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes
b) La ejecución de las obras debería ser dirigida por técnicos que hayan aplicado ya el método
c) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas
d) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas
Figura 4. Esquema de encofrado deslizante
El principio de funcionamiento:
La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos y a través de ellos pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan en la barra alternativamente y hacen que el gato ascienda a lo largo de la misma. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman el normalmente denominado “yugo” o “caballete”. De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc. y los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Dependiendo del tipo de estructura que se trate, los procedimientos de hormigonado varían. Lo usual en estructuras muy altas como chimeneas, torres de TV, etc. es colocar un ascensor en el centro suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y, retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.
Figura 5. Imagen del yugo en el encofrado deslizante
Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:
a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho
b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan
c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación
d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras
e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control
f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado
Figura 6. Sección y elementos de un encofrado deslizante
A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.
Referencias:
DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 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.
RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.
Nota: Se utilizó en la construcción de la chimenea una torre colgada, de 120 t, de los gatos de trepa de 40 m de altura, de la que se atirantaban los soportes. El problema fue desmontar esta torre al finalizar la operación. Para ello se empleó, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento) un puente Bailey de 18 m colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón, sobre el cual se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.
Nos acaban de publicar un artículo que versa sobre la evaluación del ciclo de vida de muros óptimos de contrafuertes. En este estudio se han analizado 30 muros optimizados de varias alturas (4-13 m), con terrenos de distintas capacidades portantes (0,2; 0,3 y 0,4 MPa). Os paso la referencia, el resumen y el enlace al artículo. Espero que os sea de interés.
NOTICIA: Hasta el 21 de diciembre de 2016 podéis descargaros gratis el artículo directamente en:
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Highlights
A life cycle assessment over 30 optimized earth-retaining walls is conducted
Concrete presents the highest contribution to all impact categories
Steel significance on every impact increases with wall size
The recycling rate influences each impact category to different degrees
Savings on abiotic resource depletion with 70% recycled steel are about 72%
Abstract:
In this paper life cycle assessments are carried out on 30 optimized earth-retaining walls of various heights (4–13 m) and involving different permissible soil stresses (0.2, 0.3 and 0.4 MPa) in Spain. Firstly, the environmental impacts considered in the assessment method developed by the Leiden University (CML 2001) are analyzed for each case, demonstrating the influence of the wall height and permissible soil stress. Secondly, this paper evaluates the contribution range of each element to each impact. The elements considered are: concrete, landfill, machinery, formwork, steel, and transport. Moreover, the influence of the wall height on the contribution of each element over the total impact is studied. This paper then provides the impact factors per unit of concrete, steel, and formwork. These values enable designers to quickly evaluate impacts from available measurements. Finally, the influence of steel recycling on the environmental impacts is highlighted. Findings indicate that concrete is the biggest contributor to all impact categories, especially the global warming potential. However, the steel doubles its contribution when the wall heights increase from 4 m to 13 m. Results show that recycling rates affect impacts differently.
Keywords
Life cycle assessment; Retaining wall; Sustainability; Buttressed wall
Referencia:
ZASTROW, P.; MOLINA-MORENO, F.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.; YEPES, V. (2017). Life cycle assessment of cost-optimized buttress earth-retaining walls: a parametric study.Journal of Cleaner Production, 140:1037-1048. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.10.085
La empresa alemana Weyss und Freitag adquirió en 1935 la licencia del sistema Freyssinet y ya en 1938 construyó en Alemania el primer puente viga de hormigón armado pretensado “in situ”, siendo un paso superior sobre la autopista en Oelde, Westfalia. Se trata de cuatro vigas de hormigón pretensado de sección en “I” con 31 m de luz, espaciadas a 1,40 m, con cuatro diafragmas intermedios y dos de apoyo, así como tablero de hormigón armado. Con una altura de vigas de 1,60 m, la esbeltez conseguida con este puente, de 1/20, fue la mayor conseguida hasta ese momento en puentes viga. Las vigas se fabricaron en una bancada de pretensado situada junto a la obra, siendo posteriormente desplazadas sobre el andamiaje hasta su posición definitiva. Se usó como pretensado acero al manganeso de alta resistencia, con diámetros de 40 mm en el cordón inferior y 10 mm en el superior, con una resistencia de 960 MPa, de los que sólo el 55% de la carga de rotura se usaron para el pretensado. Tal y como indica Manterola (1984), este puente fue pretensado en el más estricto sentido de la palabra, utilizando el molde metálico de las vigas como soporte de la puesta en carga de los alambres, lo cual produjo críticas por lo caro del procedimiento.
Imagen actual del puente
Referencias:
Manterola, J. (1984). Evolución de los puentes en la historia reciente. Informes de la Construcción, 36 (359-360):5-36.
La hidrodemolición es una técnica de demolición y extracción del hormigón que consiste en el uso de agua a alta presión. Se trata de extraer el hormigón de estructuras tales como puentes, túneles, etc. Se utiliza además para la reparación y el acondicionamiento de las estructuras dañadas.
La porosidad del hormigón permite que un chorro de agua a presión sea capaz de romperlo. A diferencia de otros métodos, la hidrodemolición no genera microfisuras ni el despegue de las armaduras del interior de la estructura, es decir, queda una superficie rugosa que favorece claramente la adherencia ante cualquier revestimiento posterior. Las armaduras, además, quedan libre de óxido y preparadas para su protección posterior.
El rendimiento de esta técnica alcanza un valor promedio de un metro cúbico por hora, variable en función del tipo de máquina empleada. Estas máquinas cuentan con motores diésel de unos 500 caballos de vapor que proporcionan al agua una presión de unos 1.500 bares, a un caudal de unos 200 litros por minuto. Variando el tiempo que el hormigón esté expuesto al chorro de agua se conseguirá una mayor o menor profundidad de demolición. En comparación con otros métodos tradicionales de demolición del hormigón, como el uso de martillos, supone un rendimiento unas veinte veces mayor. Es además la técnica menos agresiva con el medio ambiente, aunque el residuo que genera es una suspensión agua-hormigón.
Os paso a continuación algunos vídeos al respecto. Espero que os guste.
Ricardo Bellsolá y Bayo (1836-1882) fue uno de esos ingenieros de caminos pioneros que introdujo como novedad en España la primera experiencia en la utilización del hormigón (en masa) hidráulico, de la que se tiene noticia hacia el año 1862. Hay que tener en cuenta que Vicat ya había investigado la fabricación de cementos artificiales entre 1812 y 1818, y que la primera aplicación del hormigón armado no aparecería hasta mediados de siglo, cuando Lambot construyó una pequeña barca con paredes delgadas.
En efecto, de forma muy modesta, pero bien documentada, se construye un puente sobre el río Iregua cerca del pueblo de Villanueva de Cameros (La Rioja), con una luz principal de 22 m, pero cuyo interés principal se encuentra en la pequeña obra de fábrica adyacente, de apenas 3 m de luz y 4.5 m de altura que se ejecuta monolíticamente con hormigón hidráulico en masa y cuya descripción podemos ver en una reseña de 1862 de la Revista de Obras Públicas. El puente se empezó a construir un 16 de mayo de 1860 por el contratista D. Domingo Garmendia, y si bien el director de las obras fue al principio el autor del proyecto, D. Alfonso Ibarreta, terminó su construcción, en particular las bóvedas, D. Ricardo Bellsolá, que en aquel momento era el ingeniero de la provincia. En la citada reseña de 1862, atribuible al propio D. Ricardo, ya se justifican los beneficios económicos del empleo del hormigón hidráulico, cuya bóveda se descimbró a los 10 días “sin que se notasen grietas ni defecto alguno de unión”.
Puente sobre el Iregua, en Villanueva de Cameros. Fotografía: José Ramón Francia
El paso siguiente que confirmó el éxito del primer experimento de D. Ricardo con los arcos monolíticos de hormigón en masa fue la construcción, hacia 1866, de los puentes de Lavalé y Lumbreras en la carretera de Logroño a Soria. Se trataban de dos obras muy semejantes, ambas de tres bóvedas de 10 m cada una. Sin embargo, para defender la dignidad de su obra, dispuso de unos “aristones” o boquillas exteriores de dovelas de piedra, pues parece ser que no le resultaba muy elegante el hormigón.
Puente de Lavalé sobre el río Iregua, de Ricardo Bellsolá (Fotografía: Juan Donaire Merino) http://ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/2011/2011_SEPTIEMBRE_3524_03.pdf
El propio ingeniero nos explica que modificó la construcción de los arcos en ladrillo por el hormigón por motivos puramente económicos:
“Las circunstancia mencionadas y la de encontrarse en la localidad un cemento regular, que aunque caro en fábrica, estaba cerca de las obras, me sugirieron la idea de los arcos de hormigón hidráulico […] y es que se han construido bóvedas de hormigón hidráulico de una sola pieza, sin más precauciones para el hormigón que las que se usan en el de las fundaciones. Este sistema de construcción creo puede llegar a ser sumamente expedito y económico, cuando experimentos repetidos, hechos por personas ilustradas, fijen, ayudados de la teoría, los espesores mínimos de esta clase de bóvedas”.
Así, D. Adolfo Ibarreta, en 1860, proyectó las obras que faltaban para completar la carretera que ya había sido explanada para 1861 con unos puentes de ladrillo, pues era la solución más económica para hacer las bóvedas sobre las que iba a descansar el firme. No obstante, el ladrillo se encontraba a un precio desorbitado al estar construyéndose, por entonces, el ferrocarril Tudela-Bilbao.
Sin embargo, el propio D. Ricardo se ve forzado, por motivos también económicos, a fabricar su propio cemento en una instalación provisional cerca del tajo. De ese modo, convierte un molino harinero situado en Torrecilla de Cameros en una fábrica artesanal de cemento Portland. Comprobó que una vez cocida la piedra caliza, más bien margosa, triturada, poseía buenas cualidades hidráulicas. Como curiosidad, decir que no se atrevieron a descimbrar los arcos hasta pasados ocho meses, aunque mucho antes ya se había separado la bóveda del encofrado por sí sola.
Hablar de los inicios del hormigón armado en España es hablar de dos personajes muy diferentes que pueden considerarse los verdaderos impulsores del hormigón armado en España: José Eugenio Ribera y Juan Manuel de Zafra y Esteban, pero eso ya requiere otro post.
Sin embargo, para tener una visión completa de este nuestro protagonista, os dejo la referencia del propio Ricardo Bellsolá, que en la Revista de Obras Públicas del año 1867 publicó una memoria sobre estos puentes. Una mención muy especial requiere las 15 recomendaciones prácticas que D. Ricardo nos deja en sus memorias, relativas a la fabricación y puesta en obra del hormigón, pues sorprende lo acertado que para su época fueron estas conclusiones (criterios de descimbrado, hormigonado en tiempo demasiado caluroso o frío, reducir al máximo el agua de amasado, cubrir y proteger con tierra la bóveda de hormigón recién vertida, etc. También es muy aconsejable el reciente artículo del profesor L.J. Sanz sobre el mismo tema.
Referencias:
Arenas, J.J. (2002) Caminos en el aire. Los puentes. Tomos I y II. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.
Rubiato, F.J. (2009). Los puentes de Cenicero-Elciego y Baños de Ebro. El tránsito en la utilización de la bóveda de sillería a la de hormigón en masa. Sexto Congreso Nacional de la Historia de la Construcción, Valencia, 21-24 de octubre (link)
Hoy 30 de septiembre de 2016 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de Dª Tatiana García Segura denominada “Efficient design of post-tensioned concrete box-girder road bridges based on sustainable multi-objective criteria”, dirigida por Víctor Yepes Piqueras. La tesis recibió la calificación de “Sobresaliente Cum Laude” por unanimidad, con mención internacional. Presentamos a continuación un pequeño resumen de la misma.
Resumen:
Los puentes, como parte importante de una infraestructura, se espera que reúnan todos los requisitos de una sociedad moderna. Tradicionalmente, el objetivo principal en el diseño de puentes ha sido lograr el menor coste mientras se garantiza la eficiencia estructural. Sin embargo, la preocupación por construir un futuro más sostenible ha provocado un cambio en las prioridades de la sociedad. Estructuras más ecológicas y duraderas son cada vez más demandadas. Bajo estas premisas, los métodos de optimización heurística proporcionan una alternativa eficaz a los diseños estructurales basados en la experiencia. La aparición de nuevos materiales, diseños estructurales y criterios sostenibles motivan la necesidad de crear una metodología para el diseño automático y preciso de un puente real de hormigón postesado que considere todos estos aspectos. Por primera vez, esta tesis estudia el diseño eficiente de puentes de hormigón postesado con sección en cajón desde un punto de vista sostenible. Esta investigación integra criterios ambientales, de seguridad estructural y durabilidad en el diseño óptimo del puente. La metodología propuesta proporciona múltiples soluciones que apenas encarecen el coste y mejoran la seguridad y durabilidad. Al mismo tiempo, se cuantifica el enfoque sostenible en términos económicos, y se evalúa el efecto que tienen dichos criterios en el valor óptimo de las variables.
En este contexto, se formula una optimización multiobjetivo que proporciona soluciones eficientes y de compromiso entre los criterios económicos, ecológicos y sociales. Un programa de optimización del diseño selecciona la mejor combinación de geometría, tipo de hormigón, armadura y postesado que cumpla con los objetivos seleccionados. Se ha escogido como caso de estudio un puente continuo en cajón de tres vanos situado en la costa. Este método proporciona un mayor conocimiento sobre esta tipología de puentes desde un punto de vista sostenible. Se ha estudiado el ciclo de vida a través de la evaluación del deterioro estructural del puente debido al ataque por cloruros. Se examina el impacto económico, ambiental y social que produce el mantenimiento necesario para extender la vida útil del puente. Por lo tanto, los objetivos propuestos para un diseño eficiente han sido trasladados desde la etapa inicial hasta la consideración del ciclo de vida.
Para solucionar el problema del elevado tiempo de cálculo debido a la optimización multiobjetivo y el análisis por elementos finitos, se han integrado redes neuronales en la metodología propuesta. Las redes neuronales son entrenadas para predecir la respuesta estructural a partir de las variables de diseño, sin la necesidad de analizar el puente. El problema de optimización multiobjetivo se traduce en un conjunto de soluciones de compromiso que representan objetivos contrapuestos. La selección final de las soluciones preferidas se simplifica mediante una técnica de toma de decisiones. Una técnica estructurada convierte los juicios basados en comparaciones por pares de elementos con un grado de incertidumbre en valores numéricos que garantizan la consistencia de dichos juicios. Esta tesis proporciona una guía que extiende y mejora las recomendaciones sobre el diseño de estructuras de hormigón dentro del contexto de desarrollo sostenible. El uso de la metodología propuesta lleva a diseños con menor coste y emisiones del ciclo de vida, comparado con diseños que siguen metodologías generales. Los resultados demuestran que mediante una correcta elección del valor de las variables se puede mejorar la seguridad y durabilidad del puente con un pequeño incremento del coste. Además, esta metodología es aplicable a cualquier tipo de estructura y material.
MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Heuristic design of precast-prestressed concrete U-beam and post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges.
Abstract: This paper proposes simulated annealing and threshold accepting procedures for the automatic design of two different bridge types. Both cases are prestressed concrete road bridge decks typically used in public road construction. Simulated annealing is first applied to a precast beam of 30-30 meters of longitudinal spans and 12.00 m of width. The beam has a double U-shape cross-section and a beam spacing of 6 m. This problem involves 59 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, concrete grade, reinforcing steel and prestressing steel. The simulated annealing method indicates savings of about 5% with respect to a traditional design. The second bridge case is a 20-36-20 m post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridge deck. This example needs 33 discrete variables to define the complete structure. The threshold accepting method is used for the optimization. Our findings indicate savings of about 7.5% with respect to the design based on experience. Finally, the results show that heuristic optimization provides other options to reduce the design costs of real prestressed bridge decks.
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2016). Computer-Support Tool for Automatically Optimize Bridges.
Abstract: In bridge design, many variables like material grades, cross-sectional dimensions, passive and pre-stressing steel need to be modeled to evaluate the structural performance. Efficiency gains are intended while satisfying the serviceability and ultimate limit states imposed by the structural code. In this paper, a computer-support tool is presented to analyze continuous post-tensioned concrete (PSC) box-girder road bridges, to minimize the cost, and to provide the optimum design variables. The program encompasses six modules to perform the optimization process, the finite-element analysis and the limit states verification. The methodology is defined and applied to a case study. A harmony search algorithm optimizes 32 variables that define a three-span PSC box-girder bridge located in a coastal region. However, the same procedure could be implemented to optimize any structure. This tool enables one to define the fixed parameters and the variables that are optimized by the heuristic algorithm. Moreover, the output provides useful rules to guide engineers in designing PSC box-girder road bridges.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2016). Design optimization of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement by a hybrid evolutionary algorithm.
Abstract: In this paper, the influence of steel fiber-reinforcement when designing precast-prestressed concrete road bridges with a double U-shape cross-section is studied through heuristic optimization. A hybrid evolutionary algorithm (EA) combining a genetic algorithm (GA) with variable-depth neighborhood search (VDNS) is formulated to minimize the economic cost and CO2 emissions, while imposing constraints on all the relevant limit states. The case study proposed is a 30-m span-length with a deck width of 12 m. The problem involved 41 discrete design variables. The algorithm requires the initial calibration. Moreover, the heuristic is run nine times so as to obtain statistical information about the minimum, average and deviation of the results. The evolution of the objective function during the optimization procedure is highlighted. Findings show that heuristic optimization is a forthcoming option for the design of real-life prestressed structures. This paper provides useful knowledge that could offer a better understanding of the steel fiber-reinforcement in U-beam road bridges.
También denominado como cable-grúa, grúa funicular o andarivel, es una instalación similar a los puentes-grúa donde la viga-puente se reemplaza por un cable portante sobre el que se desliza el carretón del que se suspende la carga. Tanto el accionamiento del carretón como los movimientos de izado o descenso se consiguen mediante cables que se manejan desde el suelo. Su aplicación es habitual en la construcción de presas, puentes, astilleros, etc. El nombre de “blondin” viene del funámbulo y acróbata francés Jean François Gravelet-Blondin ( 1824-1897).
Esquema de funcionamiento del blondín
Se distinguen los siguientes cables en el blondín:
Cable vía o cable carril: cable atirantado sobre el que se desplaza el carretón o bicicleta. Está fijo a dos mástiles o torres, actuando a modo de dintel de pórtico.
Cable tractor o de vaivén: es el que desplaza al carretón.
Cable elevador: sirve para el izado de la carga, fijando la posición vertical del gancho.
Sistema de cables del blondín
Los tipos de blondines más habituales, en función de los grados de libertad de los soportes, son los siguientes:
Fijos: si los mástiles son completamente inmóviles.
Basculantes: cuando un mástil es fijo y el otro abatible alrededor de la base.
Radiales: con un mástil fijo y el otro desplazable sobre carriles.
Paralelos: si los dos mástiles pueden deslizarse paralelamente sobre carriles.
Blondín de cable fijoBlondín de cable basculanteBlondín de cable radial
Los blondines han permitido alcanzar luces que se aproximan a los 1000 m, y una capacidad de carga ha llegado a las 50 t. Sin embargo las características normales de estas instalaciones se recogen en la Tabla. Sin embargo, estos equipos requieren una instalación compleja y por tanto difícilmente amortizable si la obra no es de gran volumen.
Tabla.- Características normales de los blondines
Luz entre torres
300 – 1,000 m
Capacidad de carga
10 – 25 t
Altura de las torres
10 – 30 m
Velocidad de traslación del carretón
2 – 8 m/s
Velocidad de elevación del gancho
0.3 – 1.5 m/s
Velocidad de traslación de las torres
0.1 – 0.3 m/s
Os dejo un vídeo de un blondín usado en la construcción de la presa de Ibiur.
En este otro vídeo podéis ver cómo se vacía hormigón con un blondín.
Referencia:
YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.
Las losas de hormigón postesado en edificación pueden encontrarse ya en el año 1955 en los Estados Unidos, cuando apareció un sistema de construcción denominado “lift-slab”, patentado por Tom Slick, que consistía en hormigonar las losas en la planta baja de forma que sirvieran de encofrado para las otras, y elevarlas hasta su posición definitiva tras sucesivas operaciones de izado. En pocos años, entre los años 50 y 60, los constructores emplearon este método constructivo, que se hizo con una parte muy importante del mercado de la edificación americano.
Inicialmente, las losas eran de hormigón armado, lo que generaba dos problemas básicos:
— Las losas tendían a pegarse las unas con las otras en el momento del izado y se fisuraban debido al peso propio añadido al tratar de despegarlas.
— En vanos de 8,5 a 9 m los espesores de las losas oscilaban entre 20 y 25 cm., por lo que las deformaciones eran un problema considerable.
Los ingenieros que trabajaban con este método constructivo tenían conocimiento del pretensado y del modo como podía evitar las deformaciones. En estas primeras realizaciones el postesado empezó a solucionar los problemas del aligeramiento del peso para reducir flechas y la fisuración. La técnica del postesado ya se utilizaba por aquellos años en Europa en puentes y otras tipologías constructivas.
Los sistemas más conocidos de izado de forjados son el Jack Block en el que los gatos están situados en la parte inferior y el Lift-Slab en el que los gatos se colocan sobre los pilares. En el caso del Lift-Slab los forjados se construyen unos sobre otros, eliminándose así todo encofrado, interponiéndose entre dos consecutivos unas láminas de separación. Este procedimiento permite ejecutar los forjados en óptimas condiciones, sobre un plano horizontal, sin puntales ni encofrados, a cambio de una elevación cuidadosa de cada una de las placas y la ejecución de las uniones de elementos ya terminados, donde a veces es difícil establecer la continuidad.
Os dejo a continuación un vídeo donde podemos ver los principios básicos de este procedimiento constructivo. Espero que os guste.
