Pilote entubado “button-bottom” (Western Foundation Corporation Viginia, USA)
Este pilote, llamado pilote Western “de fondo de botón”, emplea un tubo metálico de unos 30-35 cm de diámetro que se hinca en el terreno hasta el rechazo. Presenta en el extremo del tubo una punta de hormigón prefabricado (button) de diámetro algo mayor, unos 45 cm, que queda perdida. La forma y resistencia de esta punta permite atravesar estratos de gran resistencia. Una vez alcanzado el nivel previsto, se introduce en el tubo una chapa ondulada que se une con el fondo. Esta chapa se queda en el terreno y tiene como misión proteger al hormigón. Una vez fijada la chapa ondulada, se hormigona su interior, pudiéndose disponer o no de armadura, y después se extrae el tubo que ha servido de hinca. Esta chapa corrugada en principio favorecería la resistencia por fuste del pilote, sin embargo, el hueco que se forma alrededor de la misma cuando se recupera el tubo de hinca no favorece el rozamiento, por lo que es mejor considerar que trabaja por punta. Su longitud alcanza unos 20 – 30 m, soportando cargas de unos 500 kN o mayores. Este tipo de pilote es patente de Western.
Pilote Western “de fondo de botón” (Western Foundation Corporation Viginia, USA)
Acaban de publicarnos un artículo muy novedoso sobre la aproximación cognitiva a los problemas de optimización multiobjetivo de las estructuras de hormigón. La revista es Archives of Civil and Mechanical Engineering, que es una revista de alto impacto en el campo de la ingeniería civil, indexada en el JCR en el primer cuartil. El resultado de combinar técnicas de decisión multicriterio junto con la optimización multiobjetivo supone una auténtica revolución en la forma de abordar el diseño de las estructuras. Ya no basta con aplicar la experiencia, la imaginación y las normas para proyectar una estructura. Se hace necesario abordar el problema desde el origen, considerando múltiples perspectivas y buscando soluciones que optimicen a la vez aspectos como los costes, la seguridad, la sostenibilidad, los riesgos laborales, la durabilidad, la estética y tantos otros.
El artículo plantea la metodología básica necesaria para establecer la resolución de este tipo de problemas. Sin embargo se deben potenciar los estudios que permitan valorar los aspectos más subjetivos que intervienen en la decisión de la mejor opción de las posibles. Esta línea de investigación se encuadra dentro del proyecto de investigación BRIDLIFE, del cual soy investigador principal. Además, supone un ejemplo de colaboración con otras universidades, en este caso con la Universidad de Zaragoza.
Referencia:
YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MORENO-JIMÉNEZ, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems.Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036. doi:10.1016/j.acme.2015.05.001
Abstract:
This paper proposes a cognitive approach for analyzing and reducing the Pareto optimal set for multi-objective optimization (MOO) of structural problems by means of jointly incorporating subjective and objective aspects. The approach provides improved knowledge on the decision-making process and makes it possible for the actors involved in the resolution process and its integrated systems to learn from the experience. The methodology consists of four steps: (i) the construction of the Pareto set using MOO models; (ii) the filtering of the Pareto set by compromise programming methods; (iii) the selection of the preferred solutions, utilizing the relative importance of criteria and the Analytic Hierarchy Process (AHP); (iv) the extraction of the relevant knowledge derived from the resolution process. A case study on the reinforced concrete (RC) I-beam has been included to illustrate the methodology. The compromise solutions are obtained through the objectives of economic feasibility, structural safety, and environmental sustainability criteria. The approach further identifies the patterns of behavior and critical points of the resolution process which reflect the relevant knowledge derived from the cognitive perspective. Results indicated that the solutions selected increased the number of years of service life. The procedure produced durable and ecological structures without price trade-offs.
Tras haber cerrado el proyecto de investigación anterior HORSOST, centrado en la optimización de la sostenibilidad de hormigones no convencionales, en este post os paso el resumen del último proyecto de investigación BRIDLIFE: “Toma de decisiones en la gestión del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos”. Dicho proyecto, del cual soy Investigador Principal, se ha aprobado en la última convocatoria de 2014 del Ministerio de Economía y Competitividad “Proyectos de I+D+I RETOS INVESTIGACIÓN”. BRIDLIFE lleva asociado un contrato predoctoral. Se trata de un proyecto de tres años, con 5 investigadores doctores de la Universitat Politècnica de València y 2 investigadores participantes de la Universidad de Colorado (Boulder), de Estados Unidos. Iré contando detalles de este proyecto de investigación a lo largo de los próximos meses.
RESUMEN:
Las vías de comunicación terrestre, y en especial los puentes, son infraestructuras básicas en el desarrollo económico, en el equilibrio territorial y en el bienestar social, cuya construcción, diseño, conservación y desmantelamiento se ven afectados gravemente cuando los presupuestos son restrictivos. Una parte significativa de estos puentes son de hormigón pretensado. Su deterioro y su incidencia en la seguridad son objeto de gran alarma social. Si además el mantenimiento es ineficiente, la reparación conlleva costes mucho mayores. El objetivo principal del proyecto BRIDLIFE consiste en desarrollar una metodología que permita incorporar procesos analíticos en la toma de decisiones en el ciclo completo de vida de puentes de hormigón pretensado, de forma que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales.
El diseño de los puentes se realiza de forma secuencial. Tras un predimensionamiento se comprueban todos los estados límites, en un proceso iterativo cuyo resultado en términos de eficiencia económica dependen fuertemente de la experiencia previa del proyectista. Una alternativa es el diseño totalmente automático utilizando técnicas de optimización, capaces de incorporar múltiples funciones objetivo y cuyo resultado es la generación de un conjunto de soluciones eficientes (frontera de Pareto). No obstante, esta metodología sigue presentando limitaciones que el proyecto BRIDLIFE pretende superar.
El empleo de técnicas de análisis del valor y toma de decisiones como MIVES ha supuesto un gran avance en la definición de un indicador de sostenibilidad reflejado en el Anejo 13 de la actual instrucción EHE. Sin embargo, este enfoque queda limitado a aspectos ambientales que tampoco consideran todo el ciclo completo de la vida de una estructura o el uso de hormigones de baja huella de carbono. Es una técnica jerárquica que no contempla las interacciones entre los distintos factores. El aspecto más relevante de BRIDLIFE consiste en incorporar un análisis del ciclo de vida definiendo un proceso de toma de decisiones que integre los aspectos sociales y medioambientales mediante técnicas analíticas de toma de decisiones multicriterio tanto de forma previa a los procesos de optimización multiobjetivo, como posteriormente en la priorización de las soluciones del frente de Pareto. Un análisis crítico de las tareas necesarias para la consecución de este objetivo indica la necesidad de coordinar un grupo multidisciplinar amplio capaz de aglutinar no sólo distintas perspectivas técnicas, sino también distintos intereses, públicos y privados. La actividad se pretende realizar aplicando tecnologías de consenso en red.
Por otra parte, la fuerte limitación presupuestaria presente en momentos de crisis como la actual, compromete seriamente las políticas de creación y conservación de las infraestructuras. Los resultados esperados, tras un análisis de sensibilidad de distintas políticas presupuestarias asociadas a un horizonte temporal, pretenden detallar qué tipologías, actuaciones concretas de conservación y alternativas de demolición y reutilización son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales. Ello requiere complementar los inventarios de las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero y consumos energéticos para hormigones de baja huella de carbono, así como identificar y valorar los factores de riesgo que afectan a la seguridad de las personas a lo largo de todo el ciclo de vida de los puentes.
PALABRAS CLAVE:
Toma de decisiones; puentes pretensados; hormigón; análisis del ciclo de vida; sostenibilidad; optimización multiobjetivo.
El Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón (acreditado por EUR-ACE) constituye un posgrado de 90 créditos impartido en la Universitat Politècnica de València, siendo responsabilidad del Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Civil. A continuación os dejo un vídeo explicativo del Máster y los enlaces para tener toda la información sobre el mismo.
Puente en cajón postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y construído por Dragados y Construcciones en 1991.
El día 8 de mayo de 2015 hice un experimento en línea que me pareció realmente interesante. Durante 8 horas seguidas, sin previo aviso y mediante tuits, fui desgranando los aspectos más interesantes relacionados con la construcción de un puente losa pretensado hormigonado “in situ”, de los que se utilizan como paso superior en autovías. La respuesta de los seguidores y el debate fue muy interesante. Creo que es otra forma de abrir debates sobre temas concretos que se puede hacer de vez en cuando. Os paso a continuación un resumen de lo que ocurrió ese día. También me puedes seguir en @vyepesp
Pasos superiores ejecutados "in situ" se comportan mejor frente a impactos por exceso de gálibo que los prefabricados pic.twitter.com/QuvopPQCBQ
La mezcladora intensiva Eirich reemplazó la mezcladora de artesa anular (1906) y la mezcladora planetaria (1924) y, a lo largo de su continuo desarrollo técnico, se ha convertido en sinónimo de óptima tecnología de mezclado. Las mezcladoras Eirich actuales comienzan a fabricarse en el año 1972 y constan de un plato de mezclado rotatorio en posición inclinada, una rascadora fija para el fondo y la pared, así como un agitador de giro rápido. Las mezcladoras de hasta 3 m3 cuentan con un solo dispositivo de mezclado móvil; en las mezcladoras mayores hay dos o tres agitadores. Con esta mezcladora, el rendimiento y la intensidad de la mezcla pueden ajustarse de manera independiente el uno de la otra, al contrario de lo que sucede con todos los demás sistemas de mezcla.
El principio de mezclado es único y característico: en el recipiente de mezclado, el material se transporta hacia arriba por medio del rozamiento de la pared y desde allí cae por gravedad hacia abajo. Con ayuda de la rascadora de la pared, el material se conduce hasta el agitador de giro rápido. En el tiempo en el que gira una vez el recipiente (unos pocos segundos) se voltea el 100% del material. El agitador puede alcanzar una velocidad perimetral de entre 2 y 40 m/s.
Dependiendo del trabajo de mezclado, la mezcladora puede funcionar a contracorriente o en el mismo sentido. De hecho, con hormigones de gran calidad, la mayoría de las veces el recipiente de mezclado y el agitador circulan en la misma dirección ya que de este modo se puede aplicar el máximo de fuerzas de cizalla en el material.
La diferencia característica de estas mezcladoras radica en la separación entre el transporte del material y el proceso de mezclado. Esto anterior, permite variar mucho más la velocidad del dispositivo de mezclado y controlar perfectamente la aplicación de energía en la mezcla.
El tiempo de mezclado, el orden de introducción de los componentes, el porcentaje de llenado de la cuba y la velocidad de rotación de los útiles son factores que van a condicionar la homogeneidad de la mezcla. La medida de la potencia consumida por la mezcladora se utiliza generalmente como medida de calidad del hormigón obtenido.
Referencia:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Los pilotes CPI-8 o de barrena continua se ejecutan mediante una hélice que se introduce por rotación hasta alcanzar la profundidad prevista.Una vez introducida en el terreno se extrae simultáneamente el hormigonado a través del eje de la propia barrena. Extraída la barrena y rellenado el pilote de hormigón, se introduce la armadura. De este tipo de pilote ya hicimos un post, que os recomiendo visitéis.
En el post de hoy vamos a centrarnos en aspectos relacionados con la seguridad. Para ello os recomiendo la Guía Técnica de Seguridad AETESS de pilotes de barrena continua (enlace) y, además, la siguiente guía técnica audiovisual de la Asociación de Empresas de la Tecnología del Suelo y del Subsuelo (AETESS) donde describen los trabajos de ejecución de pilotes de barrena continua (www.aetess.com Comité de Seguridad de AETESS). Espero que os guste.
Edificios modernos de Lima. Autor: Luis Perales. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edificios_de_Lima_Peru.jpg
La presión demográfica mundial provoca la necesidad imperiosa de buscar alternativas sostenibles en la construcción de edificios. Efectivamente, para el año 2050 se espera que la población mundial alcance los 8900 millones de personas [1], aunque otros estudios indican que en el año 2030 esta cifra será de 9000 millones [2]. El impacto que supone esta fuerte demanda de viviendas al cambio climático es de una magnitud sin precedentes. Según datos de la UNEP (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente) y de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos), el entorno edificado, representa un consumo de energía del 25 al 40%, una carga de residuos sólidos del 30 al 40% y una carga de emisión de gases de efecto invernadero del 30 al 40% [3]. En 2007, el entorno edificado consumió cerca del 47% de la energía total en China [4]. En el año 2004, los edificios agotaron, por sí solos, casi el 37% de toda la energía mundial y se espera que esta cifra alcance el 42% en el año 2030 [5]. En la India, el 24% de la energía primaria y el 30% de la energía eléctrica se consume en los edificios [6]. Casi el 10-20 % de la energía total se consume durante la construcción de los edificios, en función de las cantidades y tipos de materiales empleados, tipología de los edificios , los requisitos funcionales, la demanda de energía eléctrica y la vida útil considerada [6,7]. Algunos estudios indican que un edificio con una vida útil entre 40 y 50 años gasta durante su uso entre el 52 y el 82% de toda la energía consumida durante su ciclo de vida. A todo ello hay que añadir que una parte muy importante de los productos que se incorporan en un edificio no se ejecutan “in situ”, representando un 75% de la energía necesaria para la construcción, pues son materiales con una alta demanda de energía en su fabricación [8,9].
La industria de la construcción, junto con sus industrias auxiliares, es uno de los mayores consumidores de recursos naturales, tanto renovables como no renovables, que está alterando negativamente el medio ambiente. Agota 2/5 partes de los áridos y 1/4 de la madera, y consume el 40 % de la energía total y el 16 % de agua al año [10,11]. El uso de materiales crece constantemente, con más de 23 mil millones de toneladas de hormigón producido anualmente [12,13]. En 2010, de acuerdo con la International Cement Review [14], la producción mundial de cemento se elevó a alrededor de 3,3 millones de toneladas/año , lo que significa un aumento más del 100% en casi 10 años. La producción mundial de cemento llegó a 1,6 mil millones de toneladas/año en 2001 , lo que corresponde a aproximadamente el 7 % de la cantidad mundial de dióxido de carbono liberado a la atmósfera [15,16]. Otros estudios indican que la contribución de la industria cementera a las emisiones de gases de efecto invernadero supera el 5% del total [17]. En Australia, para mantener la demanda en la construcción, se necesitan cada año aproximadamente 30 millones de toneladas de productos, más del 56 % de esta cantidad es hormigón, y el 6%, acero [18].
¿Qué podemos hacer ante este panorama? Evidentemente, es preciso un cambio de actitud a nivel mundial. La construcción y uso de los edificios va a ser creciente, como acabamos de ver. Por tanto, se hace necesaria la optimización de los recursos para que los impactos sean lo menores posibles. A modo de ejemplo, Struble y Godfrey [19] compararon el impacto ambiental producido por una viga de hormigón y otra de acero. Las de hormigón consumen menos energía y contaminan menos los recursos hídricos, sin embargo, presentan un 10% más de emisiones de CO2, aunque requieren un 60% menos de extracción de minerales [20]. Otras posibilidades pasan por la optimización en el diseño de los edificios [21-27]. Nuestro grupo de investigación ha trabajado durante estos últimos años en esta línea [28-35]. Otras líneas de trabajo tienen que ver con la certificación energética de los edificios [36]. En este sentido, La Comisión Europea, con el fin de racionalizar el uso de la energía en los edificios y aumentar su eficiencia energética, propuso la Directiva 2002/91/CE, que fue refundida en la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo.
Referencias:
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Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: https://riunet.upv.es/handle/10251/49057, siendo el Copyright de Springer Verlag (Germany).
El artículo debe ser citado de la siguiente forma:
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability.The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI 10.1007/s11367-013-0614-0
Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2014.10.013, siendo el Copyright de Elsevier.
El artículo debe ser citado de la siguiente forma:
Yepes, V.; Martí, JV.; García-Segura, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction. 49:123-134. doi:10.1016/j.autcon.2014.10.013.
