Toma de decisiones sobre infraestructuras viarias sostenibles: NSGA-II con operadores de reparación para optimización multiobjetivo

Acaban de publicarnos un artículo en Mathematics, revista indexada en el primer decil del JCR. El trabajo trata sobre la toma de decisiones en infraestructuras viales sostenibles. Para ello se utiliza una variante personalizada de la técnica NSGA-II con operadores de reparación para una optimización multiobjetivo. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El documento propone un enfoque novedoso que combina la optimización multiobjetivo (MOO) con técnicas de toma de decisiones basadas en criterios múltiples (MCDM) para el diseño y la selección de estructuras modulares prefabricadas de hormigón armado (RCPMF) en infraestructuras viales, con un enfoque en la sostenibilidad. El estudio evalúa la eficacia de tres operadores de reparación a la hora de optimizar los objetivos económicos, ambientales y sociales, y utiliza algoritmos personalizados y un análisis del ciclo de vida (LCA) para una evaluación precisa. Los resultados muestran que el operador de reparaciones basado en estadísticas ofrece soluciones con un menor impacto en todas las dimensiones y demuestra una variabilidad mínima, lo que lo convierte en el más adecuado para cumplir con los requisitos de diseño del RCPMF.

Las contribuciones más importantes de este trabajo son las siguientes:

  • El documento presenta un enfoque novedoso que combina la optimización multiobjetivo (MOO) con técnicas de toma de decisiones basadas en criterios múltiples (MCDM) para el diseño y la selección de estructuras modulares prefabricadas de hormigón armado (RCPMF) en infraestructuras viales, con un enfoque en la sostenibilidad.
  • El estudio evalúa la eficacia de tres operadores de reparación (basados en estadísticas, aleatorios y de proximidad) a la hora de optimizar los objetivos económicos, ambientales y sociales.
  • El artículo presenta una versión personalizada del algoritmo NSGA-II (NSGA-II) de clasificación no dominada, complementada con un análisis detallado del ciclo de vida (LCA), para facilitar la evaluación precisa de las funciones objetivas.
  • El artículo demuestra el uso de dos técnicas de MCDM, a saber, la ponderación aditiva simple (SAW) y (FUCA), para puntuar y clasificar las soluciones MOO.
  • La investigación proporciona una estrategia clara y metódica para integrar el MOO y el MCDM, formando un marco coherente para la implementación práctica en contextos de ingeniería complejos.
  • El estudio destaca la importancia de tener en cuenta los principios de sostenibilidad desde la fase de diseño y de emplear las técnicas de MOO para encontrar soluciones equilibradas y óptimas en la ingeniería civil.

Abstract:

Integrating sustainability principles into the structural design and decision-making processes for transportation infrastructure, particularly concerning reinforced concrete precast modular frames (RCPMF), is recognized as crucial for ensuring environmentally responsible, economically feasible, and socially beneficial outcomes. In this study, this challenge is addressed, with the significance of sustainable development in modern engineering practices being underscored. A novel approach, which combines multi-objective optimization (MOO) with multi-criteria decision-making (MCDM) techniques, is proposed, tailored specifically for the design and selection of RCPMF. The effectiveness of three repair operators—statistical-based, random, and proximity based—in optimizing economic, environmental, and social objectives is evaluated. Precise evaluation of objective functions is facilitated by a customized Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) algorithm, complemented by a detailed life cycle analysis (LCA). The utilization of simple additive weighting (SAW) and fair un choix adéquat (FUCA) methods for the scoring and ranking of the MOO solutions has revealed that notable excellence in meeting the RCPMF design requirements is exhibited by the statistical-based repair operator, which offers solutions with lower impacts across all dimensions and demonstrates minimal variability. MCDM techniques produced similar rankings, with slight score variations and a significant correlation of 0.9816, showcasing their consistent evaluation capacity despite distinct operational methodologies.

Keywords:

Multi-objective optimization; multi-criteria decision-making; modular structure; life cycle sustainability; NSGA-II; simple additive weighting; fair un choix adéquat.

Reference:

RUIZ-VÉLEZ, A.; GARCÍA, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Sustainable Road Infrastructure Decision-Making: Custom NSGA-II with Repair Operators for Multi-objective Optimization. Mathematics, 12(5):730. DOI:10.3390/math12050730

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Pont de les Arts de Valencia

Figura 1. Vista inferior del Pont de les Arts (Valencia).

El Pont de les Arts, construido en los últimos años del siglo XX, coincide con la transformación del antiguo cauce del Turia en el parque más extenso de Valencia. Les Arts destaca por su singularidad al unir dos zonas históricas e incorporar entre ambas el Institut Valencià d’Art Modern (IVAM). Este puente, que simboliza la modernidad en contraste con los antiguos y próximos puentes de piedra, está formado por dos tableros separados por 20 m, apoyados transversalmente en una única pila que no interfiere con el cercano e histórico Puente de San José. El puente, con una longitud total de 145 m, se compone de cinco vanos distribuidos en segmentos de 20-36-36-36-20 m respectivamente. Su diseño fue cuidadosamente concebido para destacarse como un elemento visual en armonía con el entorno del Jardín del Turia. Presenta un diseño moderno, construido con hormigón, de gran amplitud y longitud, situado a baja altura con respecto al lecho del río. Debajo, a diario, el río cobra vida con numerosos campos deportivos, pistas de atletismo y su carril bici.

Este puente (1993-1998) fue proyectado por Norman Foster en colaboración con la oficina Carlos Fernández Casado, S.L. (Leonardo Fernández, Javier Manterola, Miguel A. Ástiz, José Cuervo y Agustín Sevilla). Su construcción la realizó FCC Fomento de Construcciones y Contratas, con un presupuesto de 2.094 millones de pesetas, con un plazo de ejecución de 18 meses que terminó en junio de 1998. La estructura cruza el Jardín del Turia, conectando los barrios de Tendetes con los de El Carmen y El Botánico. Además, enlaza las calles Pare Ferrís y Mauro Guillén, así como la avenida Menéndez Pidal con el Paseo de la Petxina y las calles Guillem de Castro, Na Jordana y Blanqueria. En el extremo sur del puente se encuentra el IVAM, que da nombre al conjunto de las Arts, y el Centro Cultural la Beneficència, que alberga el Museo Etnológico de Valencia.

Figura 2. Detalle de las pilas del Pont de les Arts (Valencia)

El puente se construyó sobre cimbra, avanzando del cuarto de la luz de un vano al cuarto de la luz del siguiente, conectando las unidades de pretensado en las juntas. La singularidad del proceso residió en ejecutar ambos tableros simultáneamente para equilibrar las cargas en las pilas, y tesar los tableros y la pila al mismo tiempo para que los tres elementos entren en carga a vez. Para lograr este objetivo, el proceso de tensado comienza con una primera fase de tesado de la pila, seguida por el tesado del tablero y, finalmente, se completa el tesado de la pila una vez completado el vano siguiente.

Se compone de dos tableros de hormigón de 20 m de ancho, separados entre sí otros 20 m, unidos por cuatro pilas de doble ménsula sujetas por un único fuste, a modo de candelabro. De esta pila central sobresalen farolas blancas de 15 m de altura. La unión entre el tablero y la pila se caracteriza por su rigidez, pues la intersección forma parte tanto del tablero longitudinal como de la ménsula transversal.

Figura 3. Vista de la calzada del Pont de les Arts (Valencia)

Para evitar que el puente adopte la configuración de un pórtico múltiple, lo que generaría momentos transversales importantes en las pilas que se convertirían en torsión en las ménsulas, se han incorporado apoyos de neopreno entre la pila y la cimentación. Este diseño garantiza que el tablero funcione como una viga continua, eliminando la presencia de momentos transversales en la pila. Además, se ha prestado especial atención a la protección de estos neoprenos para prevenir su deterioro.

Los vanos laterales también se apoyan sobre neoprenos en los cabezales, actuando como estribos tras el muro de piedra. El tablero es una losa continua de canto variable, definida por cuatro superficies. En primer lugar, el trasdós del tablero es una superficie plana definida por la plataforma de la vía. El intradós, en cambio, se compone de tres cilindros de directriz circular. Dos de estos cilindros presentan generatrices paralelas al eje del tablero, intersectándose en una línea paralela a dicho eje, situada en su proyección vertical. Esta disposición genera un prisma de sección triangular con dos superficies cilíndricas y una tercera superficie plana que corresponde al trasdós del tablero. A su vez, este prisma se corta con un tercer cilindro con generatrices horizontales, pero normales a las anteriores. Este tercer cilindro corta al prisma en los vértices inferiores de los extremos del vano, generando la sección triangular del prisma como la sección del tablero en los arranques. En el centro del vano, la sección adquiere la forma de un trapecio con lados no paralelos curvos. Esta geometría genera un tablero con canto variable en el vano principal, presentando canto máximo de 1,50 m en el arranque que tiene forma triangular y canto mínimo de 0,70 m en el centro del vano. Los vanos de compensación, que son ligeramente mayores que la mitad del central, se forman al dividir el vano principal por la mitad y prolongar la sección en clave.

Las pilas, que se proyectan en forma de ménsula, requieren que el tablero sea lo más ligero posible para reducir al mínimo la flexión en estas zonas. Por esta razón, la sección presenta la forma de cajón multicelular en las zonas con mayor canto del tablero. En la parte superior de las pilas, el tablero se ensancha como un balcón, destacando así el efecto de ménsula de las pilas. La base de la pila tiene un ancho de 23,30 m, y se prolonga en ménsulas hacia ambos lados hasta alcanzar un ancho de 60 m; como resultado, los voladizos laterales tienen una longitud de 18,34 m.

Las ménsulas presentan un espesor constante de 1 m y un canto variable, siendo mínimo en el extremo con 0,65 m, y alcanzando su máximo a 7,50 m del eje del puente, donde llega a los 5,50 m. En este punto la ménsula se bifurca en dos elementos: un tirante superior de hormigón que se extiende hasta la pila central, y el diafragma inferior que va reduciendo su canto hasta llegar al pie del mismo pilar central. La configuración resultante de este aligeramiento adopta una forma elíptica, cortada en su eje vertical por el pilar donde se empotran los tirantes.

Los pilares verticales, responsables de sostener los tirantes de hormigón, culminan de manera elegante con farolas de 15 m de altura. Estas estructuras no solo cumplen la función de iluminar ambas plataformas del puente, sino que están resueltas con tubos y chapas metálicas, sirviendo como un remate estilizado para los pilares y contribuyendo a la estética global del puente.

Figura 4. Detalle de las farolas del Pont de les Arts (Valencia)

 

Evaluación del desarrollo sostenible de la industria de la construcción

Nos acaban de publicar en la revista Sustainable Cities and Society (1/68, CONSTRUCTION & BUILDING TECHNOLOGY, primer decil del JCR) un artículo relacionado con la evaluación del desarrollo sostenible de la industria de la construcción regional y nacional.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Se corresponde con la colaboración internacional que mantiene nuestro grupo de investigación con la Hunan University of Science and Engineering, de China. El primer autor, Prof. Zhou, sigue perteneciendo a nuestro grupo de investigación, pues desarrolló con nosotros su tesis doctoral.

Los datos de la investigación muestran que la industria de la construcción en China alcanzará su pico más alto de emisiones, según la evaluación del ciclo de vida en 2030 y tendrá emisiones nocivas entre 2061 y 2098. La evaluación del impacto social indica que se alcanzará su punto máximo en 2048.

Las contribuciones más relevantes de esta investigación son las siguientes:

  • El artículo innova modelos teóricos, como la «ponderación de la sensibilidad de la respuesta estructural», a través de una investigación interdisciplinaria, que aborda las limitaciones de la precisión de la iteración multifactorial, multidiscreta, con múltiples restricciones y con un bajo acoplamiento.
  • La investigación proporciona un sistema integral de teoría de la investigación y estándares de referencia para el cálculo científico y la evaluación precisa del desarrollo sostenible de la industria de la construcción en varios países del mundo.
  • El documento presenta un modelo, el «peso de sensibilidad a la respuesta estructural (SRSW)», que determina de forma precisa e intuitiva los resultados de la evaluación del desarrollo sostenible de la industria de la construcción regional y nacional.
  • La investigación incluye estudios de casos para demostrar la solidez del modelo, y muestra el pico de emisiones y las emisiones nocivas más altas de la industria de la construcción en China según la evaluación del ciclo de vida más alto.
  • La investigación contribuye al campo de la investigación sobre sostenibilidad en la industria de la construcción, ya que proporciona información y datos para que los responsables políticos y los profesionales tomen decisiones informadas con respecto al entorno ecológico.

ABSTRACT:

Sustainability research in the construction industry is of great strategic significance to the ecological environment of countries worldwide. This paper innovates theoretical models such as “structural response sensitivity weight” through interdisciplinary research on advanced mathematics, engineering science, computer science, environmental management and economic sociology. The model solves the limitations of multi-factor, multi-discrete, multi-constraint and low coupling iteration accuracy. The article shows the robustness of the model through case studies. The research data shows that the construction industry in China will reach its highest life cycle assessment emission peak of 2.73 GT in 2030 and will have harmful emissions of -2.78 GT between 2061 and 2098. The social impact assessment will peak at 4.26 GT in 2048 and harmful emissions of −3.75 GT per year from 2061 to 2098. This research provides a comprehensive research theory system and reference standards for scientific calculation and accurate assessment of the sustainable development of the construction industry in various countries around the world.

KEYWORDS:

Gross domestic product; Life cycle cost; Life cycle assessment; Social impact assessment; Topology optimization.

REFERENCE:

ZHOU, Z.; ZHOU, J.; ZHANG, B.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). The centennial sustainable assessment of regional construction industry under the multidisciplinary coupling model. Sustainable Cities and Society, 101:105201. DOI:10.1016/j.scs.2024.105201

La editorial ELSEVIER permite el acceso directo y gratuito a este artículo hasta el 8 de marzo de 2024. El enlace para la descarga es: https://authors.elsevier.com/c/1iRse7sfVZE2dg

 

El Puente de San José sobre el viejo cauce del Turia en Valencia. Una aproximación histórica, estética y constructiva

Puente de San José, en el antiguo cauce del Turia (Valencia). Imagen: V. Yepes

El Puente de San José, conocido también como Pont Nou, de la Santa Cruz o de la Saïdia, tuvo sus antecesores en palancas de madera, sucesivamente arrasadas por la impetuosidad del río Turia a lo largo de los años. El nombre de San José se debe a que en 1628 se estableció el convento carmelita homónimo de las monjas descalzas junto al Portal Nou (Melió, 1997:64). De los cinco puentes construidos en la época foral, es el que está situado más aguas arriba, además de ser el último edificado. Comunica esta estructura el barrio de Roters, por el desaparecido Portal Nou, con el Llano de la Saïdia, Marxalenes, Tendetes y Campanar. En este tramo fluvial se situaba la zona del Cremador inquisitorial, paraje donde eran quemados literalmente los reos. Por cierto, el último ajusticiado por la intolerancia fue el maestro de escuela Cayetano Ripoll, que murió ahorcado junto al puente, el 31 de julio de 1826, quemando sus restos en un barril.

Es muy probable que en época musulmana existiese alguna pasarela que conectase la ciudad con el palacio de la reina Saïdia. Sin embargo, las primeras referencias a esta estructura, del año 1383, se refieren a una pequeña pasarela conocida como “Palanca del Cremador”, rudimentaria y de escaso valor estratégico para las comunicaciones viarias de la ciudad. Apenas salvaría la anchura del cauce del río y sufrió, a lo largo del tiempo, episodios de crecidas que arrasaron, total o parcialmente, su estructura. Rosselló y Esteban (2000:23) indican que la estructura, entonces de madera, se hundiría en 1406. Serra (1994:116) refiere la participación de Joan del Poyo en los trabajos que desarrolló, entre los años 1435 y 1439, en la palanca o puente de madera del Portal Nou. Se documenta que la riada del 28 de octubre de 1487 derribó la palanca del Portal Nou y lo mismo ocurriría el 20 de agosto de 1500. Decididos a terminar con estas vicisitudes, se decidió construir un puente de cantería, pero fue derribado en apenas una hora con ocasión de la furiosa avenida del 27 de septiembre de 1517, día de los santos Cosme y Damián. (Carmona).

Os dejo a continuación el artículo completo.

Referencia:

YEPES, V. (2010). El Puente de San José sobre el viejo cauce del Río Turia en Valencia. Una aproximación histórica, estética y constructiva. Universitat Politècnica de València, 13 pp. DOI:10.13140/RG.2.2.29846.73287

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Visualizar el futuro del intercambio de conocimientos en las PYMEs del sector de la construcción

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Advances in Civil Engineering (revista indexada en el JCR) donde se revisa la literatura existente sobre el intercambio y la transferencia de conocimientos en las pequeñas y medianas empresas (PYMES) del sector de la construcción, destacando la importancia fundamental del intercambio y la transferencia de conocimientos para las pymes de este sector. El estudio se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El artículo proporciona un mapa conceptual que describe el desarrollo histórico del intercambio y la transferencia de conocimientos a nivel individual, grupal y organizacional en la industria de la construcción. Además, sugiere las tendencias futuras en el intercambio y la transferencia de conocimientos, haciendo hincapié en la importancia de la colaboración, el aprendizaje continuo, las capacidades tecnológicas y el desarrollo de una cultura y una estructura organizacionales adecuadas para la innovación abierta en la industria de la construcción.

Las contribuciones del trabajo se pueden resumir de la siguiente forma:

  • El documento sintetiza sistemáticamente la literatura existente sobre el intercambio y la transferencia de conocimientos en las pymes del sector de la construcción, y ofrece una revisión exhaustiva del tema.
  • Identifica el desarrollo histórico del intercambio y la transferencia de conocimientos a nivel individual, grupal y organizacional en la industria de la construcción, creando un mapa conceptual del campo.
  • El estudio hace hincapié en la importancia fundamental del intercambio y la transferencia de conocimientos para las pymes del sector de la construcción, destacando el papel de la innovación y la innovación abierta para facilitar una implementación exitosa.
  • El documento sugiere las tendencias futuras en materia de intercambio y transferencia de conocimientos, haciendo hincapié en la importancia de la colaboración, el aprendizaje continuo, las capacidades tecnológicas y el desarrollo de una cultura y una estructura organizativas adecuadas para la innovación abierta en la industria de la construcción.
  • Ofrece recomendaciones prácticas para mejorar la gestión del conocimiento y la capacidad de innovación en las empresas relacionadas con la construcción.

El trabajo ofrece una serie de recomendaciones prácticas para mejorar la gestión del conocimiento en las empresas relacionadas con la construcción:

  • Evalúe las prácticas de gestión de datos para garantizar un manejo y una utilización eficientes del conocimiento dentro de la organización.
  • Implemente sistemas digitales para la gestión interna a fin de agilizar los procesos de intercambio de conocimientos y mejorar la accesibilidad.
  • Identificar las ineficiencias en la transferencia de conocimientos dentro de las redes de colaboración y tomar las medidas necesarias para abordarlas.
  • Adapte los enfoques de gestión del conocimiento para que se adapten a los diferentes contextos culturales y geográficos, teniendo en cuenta los desafíos y oportunidades únicos que presentan.
  • Fomentar una cultura de colaboración dentro de la organización, alentando a los empleados a compartir e intercambiar conocimientos de forma activa.
  • Haga hincapié en el aprendizaje continuo y brinde oportunidades para que los empleados adquieran nuevos conocimientos y habilidades.
  • Mejorar las capacidades tecnológicas para mejorar la gestión del conocimiento y facilitar la innovación dentro de la empresa.
  • Desarrollar una estructura organizativa adecuada que apoye la innovación abierta y fomente el intercambio de conocimientos entre los diferentes departamentos y equipos.

ABSTRACT:

This review paper systematically synthesizes existing literature on knowledge sharing (KS) and knowledge transfer (KT) in the context of small and medium-sized enterprises (SMEs) in the construction industry, updating previous research and making predictions about emerging issues. The comprehensive literature review employs three different bibliometric techniques: (1) textual analysis of keywords and abstracts to identify relevant research areas, (2) cocitation analysis of references to analyze the evolution of KS and KT in SMEs, and (3) bibliographic linkage analysis of documents to summarize the background and results. The resulting conceptual map outlines the historical development of KS and KT at individual, group, and organizational levels in the construction industry. The study emphasizes the critical significance of KS and KT for SMEs in this industry. It highlights the role of innovation and open innovation in facilitating the successful implementation of KS and KT. The analysis also reveals the need for enhanced knowledge management in SMEs through better data management, implementation of digital systems for internal management, identification of inefficiencies in KT in collaborative networks, and adjustment of knowledge management approaches to suit different cultural and geographic contexts. Finally, the paper suggests future trends in KS and KT, emphasizing the importance of collaboration, continuous learning, technological capabilities, and developing a suitable organizational culture and structure for open innovation in the construction industry. This article offers an innovative approach to KS and KT in SMEs and practical recommendations for improving knowledge management and innovation capacity in construction-related businesses. Its systematic approach and focus on SMEs in the construction industry make it highly relevant for research and business practice.

REFERENCIA:

LOPEZ, S.; YEPES, V. (2024). Visualizing the future of Knowledge sharing in SMEs in the construction industry: A VOS-viewer Analysis of emerging trends and best practices. Advances in Civil Engineering, 2024:6657677. DOI:10.1155/2024/6657677

Os dejo el artículo, pues está publicado en abierto.

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Encofrado autotrepante variable para pilas de puente inclinadas

Figura 1. Sistema autotrepante para pilas inclinadas. https://www.peri.es/productos/encofrados/soluciones-para-obra-civil/sistemas-de-trepado/acs-self-climbing-system.html

Cuando se trata de ejecutar las pilas de puente que sean inclinadas, existen sistemas de encofrado autotrepante que es variable y regulable. Las distintas plataformas que componen este sistema pueden regularse en su inclinación, creando así una zona de trabajo horizontal que facilita la realización segura y cómoda de tareas como la colocación de armaduras, el encofrado, el hormigonado y la terminación.

Este sistema permite elevar cuatro niveles de trabajo de una puesta a otra sin necesidad de grúa. Estos niveles incluyen la plataforma de hormigonado, el nivel de encofrado y desencofrado, la plataforma que alberga el sistema hidráulico y los controles, y la plataforma de terminación destinada a desmontar soportes de trepado y conos de anclaje. El sistema de encofrado trepante a una cara permite resolver muros o pilas en altura, sin necesitar de las barras dywidag.

Con respecto a los encofrados trepantes inclinados utilizados en los pilonos de puentes y otros paramentos inclinados, como los vistos en un artículo previo para una presa, se destaca la importancia de anclar la consola, ya que este factor condiciona la resistencia del hormigón. Esta limitación no se presenta al trepar elementos verticales, dado que, en ese caso, el hormigón no experimenta flexiones, lo que implica que las resistencias necesarias para el ascenso son considerablemente menores. Es crucial que el proveedor del sistema de anclaje establezca claramente cuál es este límite para asegurar la eficacia del anclaje en situaciones que involucren elementos inclinados.

Os dejo a continuación un artículo donde se describe en detalle el proceso constructivo de las pilas y torres del Puente de la Constitución de 1812 sobre la Bahía de Cádiz. Espero que os sea de interés.

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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. Valencia, 50 pp.

Cursos:

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

 

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Encofrados trepantes para presas

Figura 1. Ejecución de muros de presa con inclinación variable. https://www.ulmaconstruction.com/es/encofrados/encofrados-trepantes/sbd-170-consola-de-trepado-para-presas

En el ámbito de construcciones como presas, galerías, esclusas, diques o edificaciones que enfrentan considerables cargas procedentes del hormigonado, se emplean encofrados trepantes específicos configurados a medida para adaptarse a cambios de inclinación vertical hacia adelante y hacia atrás según el proyecto. Este encofrado es un sistema trepante de una sola cara, en el cual las fuerzas generadas durante el hormigonado se descargan sin la necesidad de anclajes tradicionales. En su lugar, se utilizan consolas equipadas con correas y tornapuntas de alta capacidad, transmitiendo las fuerzas hacia el anclaje mediante la consola. Se pueden ejecutar muros con grandes desplomes, con las plataformas de trabajo siempre horizontales.

Estos encofrados son robustos y rentables, eliminando la necesidad de costosos trabajos de terminación al prescindir de anclajes de encofrado que requieran sellado individual. Además, el sistema se desplaza sobre el carro sin necesidad de grúa, facilitando el ferrallado, el montaje de consolas y encofrados, así como el desencofrado de vanos mediante el basculamiento del encofrado.

En el mercado existen soluciones estándar para alturas de bloques de hasta 5 m. Estas soluciones incorporan plataformas de trabajo amplias, con anchuras de hasta 2,80, m y garantizan subidas y bajadas seguras entre las plataformas gracias a un sistema de acceso integrado.

Figura 2. Consola de trepado para presas. https://www.ulmaconstruction.com/es/encofrados/encofrados-trepantes/sbd-170-consola-de-trepado-para-presas

Las principales ventajas de los sistemas trepantes para presas incluyen la obtención de una solución robusta y rentable para cargas pesadas. Las distancias entre consolas permiten trabajar con módulos de encofrado de gran tamaño, optimizando la capacidad de carga y logrando soluciones económicas.

Además, se emplean anclajes diseñados específicamente para este tipo de consolas. Los conos de trepado descargan esfuerzos de tracción y transversales en el hormigón, con conos de protección anticorrosiva que se recuperan y reutilizan, dejando únicamente la barra y la contraplaca de forma permanente en el hormigón.

La flexibilidad en la planificación es otra ventaja, pues este sistema permite hormigonar superficies inclinadas hacia adelante o atrás, incluso en construcciones circulares. La capacidad de montar lateralmente consolas adicionales facilita el encofrado de superficies inclinadas, permitiendo la inclinación que indique el fabricante en su manual de producto y posibilitando la instalación de accesos prácticamente horizontales.

Os dejo un vídeo de ULMA sobre la utilización de estos encofrados en presas.

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. Valencia, 50 pp.

Cursos:

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

 

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Encofrado tipo mecano

Figura 1. Mecano reticular. http://www.dercons2000.com/es/productos/mecano-reticular

El encofrado tipo mecano se compone de una estructura principal de acero, madera o aluminio, fácil de ensamblar y adaptable a diversas superficies. Este sistema forma una base plana y robusta que facilita la construcción de forjados de hormigón armado, ya sean macizos o aligerados, siendo especialmente útil en la edificación de estructuras de varias plantas o plantas de grandes dimensiones.

En ciertos casos, se puede diseñar con sistemas de cimbra como soporte estructural o mediante el uso de puntales. Este enfoque se emplea en la ejecución de edificios de múltiples niveles y plantas extensas, permitiendo el hormigonado en fases sucesivas para un máximo aprovechamiento de los recursos. Solo se requiere el material de encofrado para una planta y el apuntalado correspondiente, ya sea para una, dos o tres plantas adicionales.

El montaje se realiza de manera rápida, cómoda y sencilla, ofreciendo una flexibilidad adicional al permitir la instalación previa de la retícula metálica antes de colocar los tableros. La recuperación del material se lleva a cabo retirando solo los elementos esenciales en ambas direcciones del forjado y sin necesidad de personal especializado. Este sistema es compatible con el uso de cubetas en forjados unidireccionales o bidireccionales, asegurando nervios más rectos y evitando pérdidas de hormigón para lograr un acabado superior. Aporta seguridad mediante una estabilidad máxima y comodidad con una distancia de 2 m entre puntales. Además, resulta económico, con una tasa de 1,50 puntales/m2. Únicamente se requiere un martillo para el proceso de montaje.

La estructura portante del sistema se forma mediante vigas longitudinales y puntales o cimbras, eliminando la necesidad de reapuntalamiento o desplazamiento de puntales desde el inicio del montaje hasta la retirada completa del encofrado. Los elementos recuperables, como cubetas, tableros, transversales y cabezales, se retiran varios días después del vertido del hormigón para ser reutilizado en una nueva instalación.

Este sistema se destaca por sus calles amplias, lo que agiliza el proceso de montaje y facilita la introducción de carros de montaje entre ellas. Además, ofrece la flexibilidad de ejecutar diversas geometrías al variar las dimensiones de las calles y elementos longitudinales. Su adaptabilidad se extiende a zonas macizadas y aligeradas mediante el uso de tableros, cubetas y semicubetas.

La seguridad es una característica integral de este sistema, permitiendo una fácil integración de protecciones perimetrales y sistemas de protección de bordes en los huecos existentes. Las redes bajo el forjado ofrecen una protección colectiva, añadiendo un nivel adicional de seguridad al sistema.

Os dejo algunos vídeos explicativos.

También os dejo un folleto comercial de este sistema.

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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. Valencia, 50 pp.

Cursos:

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

 

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Encofrado con cabezal de caída

Figura 1. Encofrado para losas con sistema de cabezal de caída. https://www.peri.es/productos/encofrados/encofrados-para-losas/skydeck-slab-formwork.html

Un encofrado con sistema de desencofrado con cabezal de caída es un encofrado ligero y manejable, conformado por paneles enmarcados en aluminio. Este sistema está diseñado para la ejecución de forjados de losa maciza de gran superficie, con espesores de losas de hasta 95 cm. El desencofrado se realiza a través de los cabezales de caída, quedando únicamente estos elementos como material portante.

El encofrado se monta sin la necesidad de grúas u otros dispositivos de elevación, otorgando a los operarios un entorno de trabajo seguro y ergonómico. El montaje es sistemático con piezas ligeras, lo que reduce los plazos de ejecución. Los tableros de encofrado pueden integrarse en el emparrillado o colocarlos después de haber instalado dicho emparrillado, sirviendo como plataforma para su instalación.

La presencia de una viga longitudinal posibilita la utilización de un menor número de puntales, generando ahorros de tiempo y facilitando el transporte horizontal del material de encofrado (uno por cada 3,45 m2 de superficie para losas de hasta 40 cm de espesor). Además, se logra una ampliación del espacio disponible tanto para el encofrado como para el transporte, lo que contribuye a reducir los riesgos asociados.

Este sistema permite un desencofrado sencillo y seguro en pocos días, dependiendo del espesor de la losa, de las condiciones climáticas y de la resistencia del hormigón. Los paneles se desprenden con facilidad del hormigón y pueden reutilizarse de inmediato en la siguiente etapa, reduciendo así la cantidad de material necesaria en obra, pues las vigas y los paneles se liberan para la siguiente fase.

Figura 2. Componentes ligeros, de unos 15 kg. https://www.peri.es/productos/encofrados/encofrados-para-losas/skydeck-slab-formwork.html

El desbloqueo del cabezal de caída se logra con un simple golpe de martillo, dando lugar a un descenso de 6 cm en el encofrado. Este movimiento facilita la bajada de los paneles y las vigas longitudinales, mientras que los puntales con cabezal de caída y los cubrejuntas permanecen firmemente en su lugar.

Figura 3. Golpe de martillo para desbloquear el cabezal de caída. https://www.peri.es/productos/encofrados/encofrados-para-losas/skydeck-slab-formwork.html

Durante el montaje, los paneles se suspenden desde abajo y se inclinan hacia arriba, siguiendo una secuencia sistemática que garantiza la seguridad. El emparrillado crea una superficie transitable, proporcionando seguridad para la colocación del panel de encofrado por parte de los operarios. Es esencial incorporar sistemas provisionales de protección de borde en todos los lados en voladizo del encofrado horizontal y en los huecos existentes para evitar caídas en altura.

Como ventajas de este sistema, se pueden apuntar las siguientes:

  • La mayor parte del encofrado puede desmontarse y reutilizarse a partir del tercer día, quedando el cabezal de caída junto con su puntal como los únicos elementos portantes del sistema. La incidencia de puntales es mínima, con 0,4 puntales/m² durante el hormigonado y 0,2 puntales/m² después del desencofrado.
  • Se logra un ahorro notable de hasta el 50 % en material en comparación con sistemas tradicionales de vigas de madera, gracias al desencofrado temprano, tanto en términos de vigas como de tableros. Además, se reducen los costos de envío debido a la menor necesidad de material en la obra, liberando así más tiempo para otras actividades de la grúa.
  • El sistema garantiza un proceso eficiente una vez desencofrado mediante el desmontaje temprano del cabezal de caída, permitiendo que el material se transfiera directamente del techo al palet sin caer al suelo. El equipamiento demuestra durabilidad con sus robustos elementos de acero galvanizado de alta resistencia, diseñados para resistir impactos y proteger contra daños.
  • La integridad del tablero se mantiene gracias a la protección de sus bordes por parte del sistema, eliminando la necesidad de utilizar clavos y reduciendo así los posibles daños. Asimismo, se evitan los costos adicionales asociados con la reposición de vigas de madera inutilizables en comparación con los sistemas tradicionales de vigas de madera.

Os dejo algunos vídeos al respecto de este sistema.

También os dejo un catálogo, por si os resulta de interés.

Descargar (PDF, 4.94MB)

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. Valencia, 50 pp.

Cursos:

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

 

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Encofrados de muros

Figura 1. Disposición en obra de un encofrado vertical de muro. Imagen: V. Yepes

Los encofrados de muros se componen por paneles recuperables de encofrado, cuya superficie encofrante generalmente es de madera, y en algunos casos, metálicos. Estos paneles se soportan por bastidores de acero o vigas de madera o acero interconectadas, exigiéndose en muchos casos acabados vistos. Además de los modelos tradicionales, existe la posibilidad de utilizar módulos prefabricados con dimensiones predeterminadas por el fabricante o encofrados a medida.

Así pues, los encofrados de muros se pueden clasificar en tres grandes grupos:

  • Los construidos en la misma obra a base de un entablado de contrachapado o de tablas, costillas y carreras.
  • Los prefabricados y montados en obra, consistentes en entablados de contrachapado o de tablas que se unen a elementos de madera.
  • Los paneles de encofrado prefabricados y patentados, que emplean paramentos de contrachapados unidos y protegidos.

Cuando se trata de muros a dos caras, ya sean circulares o rectos, los esfuerzos del hormigonado a través del panel se transmiten a tirantes internos que atan las dos caras encofrantes. En el caso de muros a una cara, se precisa el respaldo de estructuras metálicas para transferir la carga del encofrado a una cimentación previamente preparada con anclajes perdidos. Estos encofrados verticales presentan agrupaciones de elementos:

  • El sistema encofrante, que da textura y soporta la presión del hormigón fresco
  • La estructura de soporte, constituida por un marco exterior y unas costillas interiores de refuerzo

Los encofrados tipo marco operan estructuralmente como un emparrillado plano, apoyándose en los anclajes. En la fase inicial, el encofrado recibe las cargas generadas durante el hormigonado y las distribuye hacia los perfiles que conforman el marco. A su vez, este marco transfiere las cargas desde el forro a los anclajes, especialmente en el caso de los encofrados de doble cara. Los anclajes trabajan principalmente en tracción para sostener el marco.

En los encofrados de una sola cara, los elementos tipo marco transfieren estas cargas hacia una estructura de soporte. En un encofrado de vigas, el forro recibe la presión del hormigón fresco y la distribuye a las vigas, asumiendo la forma de una carga distribuida. Cada viga desempeña la función de una viga continua, con tantos puntos de apoyo como correas tenga el componente. A su vez, cada correa funciona como una viga continua con tantos puntos de apoyo como anclajes estén posicionados sobre él, en el caso de muros encofrados a dos caras, o como estructuras de soporte en el caso de muros encofrados a una cara. Los anclajes soportan las correas, resistiendo todas las cargas transmitidas a través de ellos en forma de tracción.

Figura 2. Encofrado para muros con vigas. Fuente: https://www.peri.es/productos/encofrados/encofrados-para-muros/vario-gt-24-girder-wall-formwork.html#&gid=1&pid=1

Los anclajes se componen de barras de acero de alto límite elástico con rosca autolimpiante. Estos elementos se denominan espadas o espadines. El diámetro más común es Ø15 mm para situaciones habituales. Solo en situaciones de elevadas presiones de hormigón fresco se recurre a diámetros mayores, como Ø20 mm. Las propiedades de las barras de anclaje comerciales están reguladas por la norma DIN 18.216, que establece los coeficientes de seguridad para el cálculo de estas barras (γF = 2 para las acciones). Según lo establecido en dicha norma, el valor característico de la tracción máxima admisible es de 90 kN para barras de Ø15 mm y de 150 kN para barras de Ø20 mm.

La transmisión de la carga desde el elemento encofrante hacia la barra, en forma de tracción, se logra a través de una placa de reparto y una tuerca. En muchos casos, los fabricantes integran estos dos componentes en una única pieza.

La barra atraviesa el elemento que será hormigonado, y el conjunto se mantiene en equilibrio debido a que la presión de hormigonado y, por consiguiente, la tracción ejercida sobre la barra, es igual en ambas caras. Para recuperar la barra de anclaje después de que el hormigón ha fraguado, se coloca dentro de un tubo pasamuro que cuenta con conos en ambos extremos, generalmente fabricados en PVC. Suelen tener un diámetro de 22 y 26 mm.

En la actualidad, los elevados costos de mano de obra en la construcción demandan sistemas de encofrado cada vez más simples y eficientes. La mayoría de las empresas optan por sistemas prefabricados de encofrado de uso universal. Estos sistemas permiten la modulación de paneles con pocas piezas diferentes, abordando de manera sencilla, segura y económica las necesidades específicas de la obra. Además, el diseño de los paneles planos facilita un almacenamiento y transporte óptimos.

La resistencia y versatilidad en los paneles modulares hacen de este sistema un producto capaz de abordar con sus elementos estándar la mayoría de situaciones que surgen tanto en edificación como en obra civil. Ya sea para muros de hormigón rectos, circulares, irregulares o para las intersecciones entre estos. Este sistema también permite definir la textura del hormigón al posibilitar la colocación de elementos fácilmente adheribles al panel. De esta manera, se logran texturas de acabado y estética exigidas para el hormigón visto.

En este vídeo vemos el encofrado de un muro a una cara.

Aquí os dejo algunos vídeos más al respecto.

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. Valencia, 50 pp.

Cursos:

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

 

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