ingeniería civil – Página 17 – El blog de Víctor Yepes

Integración del proyecto estructural en BIM. Estado del arte

Acaban de publicarnos en la revista Journal of Building Engineering, que está en el primer decil del JCR, un artículo de revisión sobre la integración del proyecto estructural en BIM. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Podéis descargar el artículo gratuitamente al tratarse de una publicación en acceso abierto: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235271022200331X

La revolución hacia la Industria 4.0 en el sector AECO ha tomado como uno de sus puntos centrales el Building Information Modelling (BIM). Las capacidades de BIM para la automatización, la interoperabilidad y la sostenibilidad juegan un papel clave en este cambio. En este artículo se presenta una revisión bibliográfica sobre la adopción de BIM para el proyecto estructural. El objetivo de la revisión presentada es establecer el estado actual del conocimiento de la implementación de la metodología BIM en el campo del análisis estructural. Se han seleccionado trabajos relacionados con estos dos temas simultáneamente, BIM y análisis de estructuras, durante los últimos 10 años. La literatura se ha analizado desde dos enfoques diferentes. En primer lugar, se ha realizado un análisis bibliométrico, estudiando la producción sobre el tema. En segundo lugar, se han seleccionado y analizado 81 artículos representativos, estableciendo áreas temáticas a través del análisis de clúster. También se han clasificado los artículos a partir de varias categorizaciones basadas en el ciclo de vida estructural y su objetivo. Por último, se efectúa un análisis DAFO a partir de estos datos para crear un marco completo que muestre el estado de la integración del proyecto estructural en entornos BIM y los posibles desarrollos y riesgos futuros. Este conjunto de estudios muestra una tendencia hacia las herramientas de diseño y las nuevas construcciones. Mientras que la automatización y el diseño asistido por ordenador han sido una tendencia en la investigación durante varios años, se ha señalado una laguna en la investigación sobre el análisis estructural a través de BIM para los edificios existentes y del patrimonio, mostrando su capacidad para mejorar el análisis de los edificios existentes y su mantenimiento.

Highlights:

The state-of-art of the integration of the structural project into BIM environments has been performed.
A quantitative approach has been performed studying the scientific production of the topic.
A qualitative analysis through proof-reading 81 articles relates the design phase and the agent involved in it to weigh the received attention.
A cluster analysis on keywords of 81 articles reveal the trends in BIM research.
Discussion through SWOT system reveals the different trends, weaknesses and further opportunities in the research area.

Abstract:

The revolution towards Industry 4.0 in the AECO Industry has taken Building Information Modelling (BIM) as one of its central points. BIM abilities for automatization, interoperability and sustainability play a key role in this change. In this paper, a literature review about BIM adoption for the structural project is presented. The aim of the presented review is to clearly establish the current state of knowledge of the implementation of the BIM methodology in the field of structural analysis. Papers related to these two topics simultaneously, BIM and structure analysis, during the last 10 years have been selected. The literature has been analysed from two different approaches. First, bibliometric analysis has been performed, studying the production on the topic. Secondly, 81 representative papers have been selected and analysed, establishing thematic areas via cluster analysis. The articles have also been classified upon several categorizations based on the structural life cycle and their aim. Finally, a SWOT analysis is performed from this data to create a complete framework that shows the state of the integration of the structural project in BIM environments and possible future developments and risks. This set of studies shows a tendency towards design tools and new buildings. While automatization and computer-aided design have been a trend in the research for several years, a research gap on the structural analysis via BIM for existing and heritage buildings has been pointed out, showing its ability to improve the analysis of existing buildings and its maintenance.

Keywords: BIM; Structural project; Building performance; Literature review; Life cycle

Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Integration of the structural project into the BIM paradigm: a literature review. Journal of Building Engineering, 53:104318. DOI:10.1016/j.jobe.2022.104318.

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Primer Congreso CONSTRUC LATAM 2022

Tengo el honor de anunciar la invitación recibida por parte de los organizadores del Primer Congreso CONTRUC LATAM 2022 para impartir una conferencia el lunes 16 de mayo de 2022, a las 15:00 horas (hora de Colombia) cuyo tema es “Gestión del mantenimiento de las carreteras con presupuestos restringidos“, en la Sala 2: pavimentos. La conferencia se realizará en línea.

El evento lo organiza el Instituto de Especialización en Construcción y Vialidad, que es un instituto de enseñanza especializada que cuenta con la colaboración de docentes nacionales e internacionales de reconocido prestigio. Cuenta con sedes en Perú y Bolivia. Los temas de los que tratará el congreso son los de geotecnia, puentes, construcción, transporte y tránsito, obras de infraestructura y pavimentos.

El enlace a la página web del congreso con la información correspondiente se encuentra en: https://www.construclatam.com/

Plan de calidad de obra del constructor en el Código Estructural

Figura 1. Entendiendo lo que es el plan de calidad de una obra

En el ámbito de la gestión de la calidad siempre se ha llamado “Plan de Calidad” a la aplicación del sistema de calidad de una empresa a un producto determinado. En efecto, según la norma ISO 9000:2015 “Fundamentos y vocabulario”, un plan de calidad es una especificación de los procedimientos y recursos asociados a aplicar, cuándo deben aplicarse y quién tiene que aplicarlos a un objeto específico. Por tanto, una empresa constructora que disponga de un sistema de calidad, desarrollará un plan de calidad que se adapte a cada obra. Si subcontratara una parte, debería el subcontratista tener su propio plan de calidad o bien asumir el de la empresa principal.

Lo habitual es que la empresa certifique su sistema de gestión de la calidad según la norma UNE-EN ISO 9001, pero podría hacerlo bajo cualquier otro modelo. Sin embargo, esta certificación es voluntaria, salvo que el cliente la exija para un contrato determinado. En efecto, la gestión del sistema de calidad se materializa y documenta en un Manual de Calidad, en un Manual de Procedimientos (obligatorios y específicos de la actividad) y en el Plan de Calidad. Es la llamada pirámide documental del sistema de calidad.

De hecho, el Código Estructural exige al constructor en determinados casos la posesión de un sistema certificado conforme a la UNE-EN ISO 9001. Por ejemplo, en el Artículo 22.4 esta exigencia se aplica al caso de un control de ejecución a nivel intenso. También aparece en el Anejo 2 referido al índice de contribución de la estructura a la sostenibilidad. Sin embargo, se deslizan erratas en la redacción como en el Anejo 18 de bases de cálculo, donde se refiere a la norma en la versión del año 2000, cuando la versión vigente es la del 2015.

Pues bien, el Código Estructural, en vez de simplificar los términos y acogerse al vocabulario internacionalmente aceptado, utiliza conceptos similares que resultan confusos. Estamos hablando del plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol del constructor. He tenido que utilizar los paréntesis para señalar que el plan de obra también se puede llamar cronograma, y que el programa de autocontrol también se llama procedimiento de autocontrol (véase el Artículo 19 Plan y programa de control). De estos términos confusos ya hemos hablado anteriormente en otros artículos. De hecho, no es posible diferenciar si el plan de obra y el programa de autocontrol son dos documentos diferentes o es uno solo. Parece que cada administración pública o gremio en la construcción ha querido redefinir los conceptos sobre la calidad de forma particular. Curioso es el nombre de Plan de Aseguramiento de la Calidad (P.A.C.) de la Dirección General de Carreteras (1995).

El Artículo 17 sobre criterios generales de la calidad de las estructuras indica que el “sistema de aseguramiento de la calidad aplicado al proyecto en sí, se describirá en el denominado procedimiento de autocontrol del constructor“. El Artículo 22.1 sobre control de la ejecución mediante comprobación del control de producción del constructor determina que “el programa de autocontrol contemplará las particularidades concretas de la obra, relativas a medios, procesos y actividades y se desarrollará el seguimiento de la ejecución de manera que permita a la dirección facultativa comprobar la conformidad con las especificaciones del proyecto y lo establecido en el Código. Para ello, los resultados de todas las comprobaciones realizadas serán documentados por el constructor, en los registros de autocontrol“. También añade lo siguiente: “en función del nivel de control de la ejecución, el constructor definirá un sistema de gestión de los acopios suficiente para conseguir la trazabilidad requerida de los productos y elementos que se colocan en la obra“. Además, dicho programa de autocontrol del constructor deberá ser aprobado por la dirección facultativa antes del inicio de las obras. Es decir, que lo que internacionalmente se conoce como “Plan de Calidad” se llama en el Código Estructural “Procedimiento de autocontrol“.

Por tanto, ya que no es posible diferenciar el plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol del constructor como dos documentos separados, nos referiremos a ellos como plan de calidad de obra, elaborado por el constructor y aprobado por la dirección facultativa.

Figura 2. El control de la calidad de la obra según el Código Estructural. Elaboración propia.

Para la redacción del plan de calidad de obra se debe tener en cuenta el Plan de Control, que es un documento del proyecto. Aunque resulta implícito, es evidente que este plan de control del proyecto debe ser coherente con el resto de documentos de dicho proyecto, y en particular, con el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares. Es en el proyecto donde se deben recoger las condiciones del control de recepción de los materiales, las de ejecución de las unidades de obra y las condiciones de aceptación y rechazo. De esta forma, el constructor puede desarrollar dentro de su plan de calidad un Programa de Puntos Críticos de Inspección (PPI) donde se determinan los puntos de parada donde la dirección facultativa realiza el control exterior en la fecha prevista para que no se produzcan retrasos. Es por eso que también se llama cronograma al plan de obra del constructor. El Artículo 22.1 deja al constructor de documentar todas las comprobaciones realizadas en los llamados “registros de autocontrol“, que, evidentemente, se asocian de forma implícita a los PPI.

Sin embargo, el Código Estructural, para liar un poco más este tema, asocia el PPI al llamado “Programa de Control“. El objetivo es que el PPI englobe no solo el autocontrol del constructor sino que aparezcan todos los agentes implicados. Y si fuera poca la confusión, en el Artículo 19 nos dice que en el caso de obras de puentes de carretera, el programa de control puede estar incluido en el llamado “esquema director de la calidad“.

La única forma de entender este galimatías es dar una interpretación simple a lo que el Código Estructural dice. Digamos que el plan de calidad de una obra es un documento que redacta el constructor para adaptar su sistema de gestión de la calidad a lo recogido por el proyecto. Dicho documento recoge las condiciones aceptación de materiales y unidades de obra, para lo cual incluye un PPI asociado al cronograma de la obra para evitar interrupciones y el sistema de gestión de los acopios. Cuando la dirección facultativa aprueba dicho documento, entonces cambia de nombre y se llama, a partir de ese momento, Programa de Control que incluye, como hemos visto, el PPI. Como podéis ver he tenido que simplificar bajo el nombre “plan de calidad de una obra” al “plan de obra (cronograma) y el programa (procedimiento) de autocontrol” del constructor. No solo es simple, sino que utiliza la nomenclatura internacional en el ámbito de la calidad. En la Figura 3 figura la pirámide documental de un sistema de gestión de la calidad de una empresa y las definiciones particulares que emplea el Código Estructural.

Figura 3. Equivalencia entre la nomenclatura internacional sobre calidad y la empleada por el Código Estructural. Elaboración propia.

García Valcarce et al. (2004) indican que un plan de calidad de obra debería incluir las formas de trabajar, los recursos y la secuencia de actividades que tienen que realizarse. Por lo tanto, debería recoger lo siguiente:

Datos generales de la obra (propiedad, proyectista, dirección facultativa, contrato, etc.)
Documentación para la ejecución
Documentación del proyecto
Organigramas nominales de producción y calidad
Partes de obra subcontratadas
Procedimientos de ejecución
Medios de trabajo necesarios, propios o ajenos
Organización y funcionamiento del control interno (PPI y fichas de autocontrol)
Registros de todas las inspecciones y controles
No conformidades detectadas y acciones correctivas aplicadas

El resultado de aplicar el plan de calidad es una serie de documentos que sirven para demostrar la gestión realizada. A modo de ejemplo, se podrían citar los siguientes (García Valcarce et al., 2004): acta de replanteo, certificado final de obra, informes del control de calidad realizado, certificados de calidad de los materiales, resultados de los ensayos de los materiales, certificados parciales del control sobre la calidad de la ejecución, planos definitivos de lo realmente ejecutado, instrucciones de uso y mantenimiento.

Os he grabado un vídeo explicativo que espero resulte de interés.

Os dejo algún vídeo explicativo genérico sobre el plan de calidad de una obra.

Referencias:

DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1995). Libro de la calidad. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, Madrid, 132 pp.

GARCÍA VALCARCE, A.; SÁNCHEZ-OSTIZ, A.; GONZÁLEZ, P.; CONRADI, E.; LÓPEZ, J.A. (2004). Manual de dirección y organización de obras. Editorial Dossat 2000, Madrid, 362 pp.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 1. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-660. Depósito Legal: V-3150-2001.

YEPES, V. (2001). Garantía de calidad en la construcción. Tomo 2. Servicio de Publicaciones de la Universidad Politécnica de Valencia. SP.UPV-961. Depósito Legal: V-3151-2001.

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La curva del olvido en la construcción

En un artículo anterior explicamos cómo afecta la curva de aprendizaje en el sector de la construcción. Ahora vamos a ver justo lo contrario, cómo se puede olvidar lo aprendido y cómo afecta esto a la productividad.

Cuando se produce una interrupción en la ejecución de una operación, inmediatamente se pierde parte del aprendizaje obtenido por las personas que realizaban dicha tarea.

Para modelizar el olvido se puede definir una curva que relaciona la cantidad aprendida con la duración de la interrupción (Figura 2). Es la llamada curva del olvido.

En la construcción, las interrupciones cortas se originan cuando hay división de los trabajos o cuando se atiende lo urgente, dejando de lado lo que se está haciendo. Las paralizaciones a largo plazo requieren adquirir de nuevo el conocimiento, la destreza, el ritmo, las condiciones de trabajo y los servicios de apoyo que se hayan interrumpido. Las paradas mucho más largas pueden suponer cambios de personal y transferencia de equipos o instalaciones de una obra a otra, siendo este problema mucho mayor.

En la Figura 3 se representa la curva de aprendizaje inicial que ha sufrido una interrupción al producir un número de unidades. Tras una fase de olvido, se reinicia la curva con un esfuerzo mayor. La nueva curva puede tener una tasa de aprendizaje diferente. Cuanto más tiempo de parada exista, más esfuerzo habrá que dedicar a volver a aprender.

Figura 3. Situación de aprendizaje, olvido y aprendizaje

Sea cual sea la forma de la curva de aprendizaje, existe una proporción de olvido que se inicia cuando el trabajador abandona el trabajo ya aprendido. El modelo del olvido es similar al de aprendizaje, siendo su tasa mayor, igual o menor a la del aprendizaje, dependiendo del tipo de tarea, aunque normalmente es menor. Para recordar lo aprendido, es más efectivo volver a aprender haciéndolo que si el aprendizaje es mediante información auditiva o visual que se le ofrece al trabajador.

La curva de aprendizaje resulta afectada por el olvido de las siguientes formas:

Que se olvide algo a un trabajador puede presentar un coste, pero no representa el olvido total.
El olvido provoca errores que menoscaban el rendimiento y requiere un reaprendizaje que puede ser costoso.
Cuantas más unidades se produzcan antes de una interrupción hace reducir la tasa de olvido.

En el sector de la construcción, el aprendizaje y el olvido son aspectos clave que inciden en la siniestralidad de las obras. A la vista de lo expuesto, no basta una formación inicial del trabajador en materia preventiva, sino que debería realizarse un proceso de recuerdo permanente para evitar el olvido de lo realmente importante.

Para evitar que el esfuerzo necesario para recordar lo olvidado sea excesivo, conviene utilizar las revisiones para recordar la totalidad de lo aprendido. Si observamos en la Figura 4, incluso con una tasa de olvido que se mantenga independientemente de los repasos, el esfuerzo por recordar lo aprendido es cada vez menor. Por tanto, la repetición sistemática en el tiempo es un buen aliado para mantener lo aprendido.

Figura 4. Efecto del repaso en el aprendizaje y en el olvido

Os dejo a continuación algunos vídeos que explican la curva del olvido. Espero que os sean de interés.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

SERPELL, A. (2002). Administración de operaciones de construcción. Alfaomega, Ediciones Universidad Católica de Chile, Colombia.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 256 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

YEPES, V. (2022). Gestión de costes y producción de maquinaria de construcción. Colección Manual de Referencia, serie Ingeniería Civil. Editorial Universitat Politècnica de València, 243 pp. Ref. 442. ISBN: 978-84-1396-046-3

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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Selección de maquinaria para la construcción por rentabilidad económica

Figura 1. https://pixabay.com/es/photos/emplazamiento-de-la-obra-1646662/

Uno de los problemas que tiene una empresa constructora es elegir adecuadamente la maquinaria habida cuenta de la elevada inversión que debe realizar. En un artículo anterior ya se indicaron los condicionantes a tener en cuenta en su selección.

Cuando se trata de elegir una máquina por su rentabilidad económica, hay que tener presente que se generan unos flujos de costes y de beneficios a lo largo del periodo utilización. Por tanto, ante la presencia de varias alternativas, os podemos hacer dos preguntas: ¿Qué criterio se puede utilizar para elegir la más ventajosa? ¿Está justificada la inversión de esta alternativa?

Para elegir la mejor opción de compra posible, se puede realizar un estudio que maximice la rentabilidad económica considerando o no la actualización monetaria de la inversión. Entre los métodos sin actualización económica destacamos los siguientes:

Rentabilidad media de la inversión: Se opta por aquella máquina que produce la tasa de rendimiento medio más alta, es decir, el mayor cociente entre la suma de los beneficios netos generados durante la vida de la inversión y el coste de adquisición. Los beneficios netos son la diferencia entre los ingresos brutos y los gastos, considerando la amortización de la inversión. Una variante a este método sería calcular la rentabilidad teniendo en cuenta la inversión media del equipo y no el valor de compra.
Recuperación de la inversión o periodo de retorno: Se elige aquella máquina que minimiza el tiempo necesario para que los beneficios netos generados igualen al precio de adquisición de la inversión. En este método no importa la rentabilidad de la inversión. Puede ser útil cuando los inversores estén interesados en recuperar lo antes posible los fondos aportados.

Por otra parte, el valor del dinero depende del tiempo, puesto que los intereses gravan la disponibilidad del dinero prestado. Así, dada una tasa de actualización i en tanto por uno, y n periodos de tiempo, una cantidad actual P y una futura S están relacionadas entre según la siguiente expresión:

De esta forma, las comparaciones intertemporales de las unidades monetarias deben realizarse con los ingresos o gastos actualizados. En estos cálculos, además, debería considerarse las expectativas de inflación. Sin embargo, normalmente la inflación futura conlleva una elevación de los valores monetarios, con lo que los rendimientos y costes serían los mismos. No obstante, no siempre ocurre este supuesto, por lo que se puede complicar el cálculo. Se pueden considerar los siguientes métodos con actualización monetaria:

Valor actual neto: Se elige aquella máquina que maximiza la diferencia entre el valor actual de los ingresos netos y el coste de la inversión (VAN). Siendo e_j los ingresos netos en el año j, n el número de periodos e i la tasa de interés, el valor actual de los ingresos se calcula como:

Al calcular el VAN debería incluirse el valor residual actualizado, es decir, son los beneficios de liquidación al final del periodo de inversión. Pero también podríamos hablar de una plusvalía de liquidación negativa si durante el transcurso del plazo de inversión se producen costes, como, por ejemplo, de eliminación o retirada.

Una adquisición será rentable si el VAN es positivo. Ello significa que la inversión genera más beneficios que un depósito bancario con la tasa de actualización seleccionada. Si el VAN es cero, la inversión no ofrece ninguna ventaja sobre un depósito bancario, generando únicamente como beneficio el tipo de descuento.

Tasa interna de rentabilidad: Se elige la máquina con mayor tasa interna de rentabilidad (TIR), definida como el valor de i que anula el VAN. Una de las ventajas es que no se necesita conocer i para su cálculo. La inversión será interesante si el TIR supera la tasa de interés del mercado. Se puede decir que el TIR es el porcentaje de beneficio o pérdida que se puede obtener de una inversión.

Algunos autores recomiendan recurrir al valor más alto del TIR como criterio de selección de equipos. La pregunta es si coincidiría entonces esta selección para una tasa dada de actualización, con la que se obtendría con el criterio del VAN. Para responder a esta pregunta, supondremos la situación de dos equipos A y B, cuyos valores actualizados netos son VAN_A (i) y VAN_B (i), como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Comparación de los VAN de dos equipos para distintas tasas de descuento

Si el criterio de elección es el del TIR, el equipo A será seleccionado, pues i_A > i_B. Al seleccionar en función del VAN, se adoptaría el equipo B para tasas de actualización comprendidas entre 0 e i_M, y para mayores valores, el equipo A. Este valor de i_M se denomina tasa de comparación de los equipos A y B, y en ella coinciden sus VAN.

Por tanto, se puede concluir que el criterio de la TIR es útil para comparar el valor correspondiente con la tasa de actualización, ya que, si es inferior a este valor, se debe rechazar la alternativa. Cuando se trata de elegir el equipo óptimo entre otros incompatibles con él, se debe utilizar el criterio del VAN, que nos permite determinar la mejor inversión. Mientras el VAN calcula la rentabilidad de la inversión en términos monetarios actualizados, el TIR realiza el análisis de esa rentabilidad en forma de porcentaje.

Os dejo algunos vídeos donde se explica cómo calcular el VAN y el TIR.

Referencias:

LIDÓN, J. (1998). Economía en la construcción I. Editoral de la Universidad Politécnica de Valencia, 366 pp.

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATALÁ, J. (2014). Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

PÉREZ GOROSTEGUI, E. (2021). Dirección de empresas. Editorial Universitaria Ramón Areces, 784 pp.

YEPES, V. (1997). Equipos de movimiento de tierras y compactación. Problemas resueltos. Colección Libro Docente nº 97.439. Ed. Universitat Politècnica de València. 253 pág. Depósito Legal: V-4598-1997. ISBN: 84-7721-551-0.

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El sistema de seguimiento del constructor según el Código Estructural

El constructor debe definir y desarrollar un sistema de seguimiento que verifique la conformidad de la ejecución de los trabajos. Para ello debe desarrollar dos documentos. Por una parte el plan de obra, que también se llama “cronograma” en el Código Estructural, y el procedimiento de autocontrol de la ejecución de la estructura (también llamado “programa de autocontrol”. Ambos documentos desarrollan el plan de control definido en el proyecto. Entre los tres, darán lugar al programa de control que deberá aprobar la dirección facultativa. Por cierto, ya comentamos en un artículo anterior la confusión de términos cuando se mezclan “plan” y “programa” con “control” y “autocontrol”. El Código Estructural se merece que se simplifiquen y aclaren los términos.

El plan de obra lo debe redactar el constructor antes del inicio de los trabajos. El Código también lo llama cronograma para enfatizar el hecho de poner plazos a lo planificado por el constructor. Téngase en cuenta que, junto con el plan de control del proyecto y el programa de autocontrol del constructor, el plan de obra sirve de base al programa de control que debe aprobar la dirección facultativa.

Los contenidos mínimos que debe disponer el sistema de seguimiento de la obra del constructor (plan de obra y programa de autocontrol) son los siguientes:

El plan de obra o cronograma.
El sistema de gestión de los materiales, productos y elementos que se vayan a colocar en la obra, para garantizar su trazabilidad.
Las particularidades, con relación a los medios, procesos y actividades, para ejecutar la obra.
Las comprobaciones a realizar en el seguimiento de la ejecución, incluyendo su justificación, designación del responsable y de cumplimiento con el proyecto y lo establecido en el Código. Los resultados se documentarán por el constructor en los registros de autocontrol.

El concepto “programa de autocontrol” se puede encontrar disperso a lo largo del Código Estructural. Según el Art. 17 Criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras, el procedimiento de autocontrol del constructor es el sistema de aseguramiento de la calidad propio que incluye las evidencias necesarias para dar cumplimiento a los requerimientos del control e inspección establecidos en el correspondiente proyecto de ejecución y en el Código Estructural. Pero las ideas fundamentales las podemos ver en el Art. 19 Plan y programa de control, Art. 22 Control de la conformidad de los procesos de ejecución, Art. 22.1 Control de la ejecución mediante comprobación del control de producción del constructor y Art. 22.2 Control de la ejecución mediante inspección de los procesos.

A continuación os dejo un mapa conceptual donde se aclaran las relaciones del programa de autocontrol del constructor con otros aspectos del seguimiento de la ejecución (Figura 2).

Figura 2. Mapa conceptual sobre el control de la ejecución de una obra según el Código Estructural. Imagen: V. Yepes.

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Evaluación de la sostenibilidad de las técnicas de mejora del terreno

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Journal of Cleaner Production, revista de ELSEVIER indexada en el primer decil del JCR.

El terreno no siempre es adecuado o competente para soportar una cimentación superficial directa. En muchos casos, para evitar costosas cimentaciones profundas, está indicado sustituir, mejorar o reforzar dicho terreno. Este trabajo se centra en evaluar la contribución a la sostenibilidad entre diferentes técnicas de mejora del suelo y el resultado de su aplicación a la cimentación de una vivienda unifamiliar como alternativa a la construida. Se compara el rendimiento del ciclo de vida en materia de sostenibilidad entre el diseño de referencia (sin intervención), el relleno y la compactación del suelo, las columnas de suelo-cemento, la inclusión rígida de micropilotes y el clavado de viguetas prefabricadas. Para caracterizar la sostenibilidad, se propone un conjunto de 37 indicadores que integran los aspectos económicos o ambientales de cada alternativa de diseño y sus impactos sociales. Se obtiene un ranking de sostenibilidad para las diferentes alternativas basado en el método ELECTRE IS para la toma de decisiones multicriterio (MCDM). Se evalúa la sensibilidad de los resultados obtenidos frente a diferentes métodos MCDM (TOPSIS, COPRAS) y diferentes ponderaciones de criterios. La evaluación proporciona una visión transversal, comparando la capacidad y fiabilidad de cada técnica para priorizar la solución de consolidación del terreno que mejor contribuye a la sostenibilidad en el diseño de la subestructura de un edificio.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Podéis leer una versión preliminar el artículo en la siguiente dirección: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.131463

Highlights

Evaluation of soil consolidation techniques for a single-family house’s foundation.
A deep foundation is compared to four alternatives that consider soil improvement.
37 indicators characterize the sustainability of substructure in residential buildings.
The aggregation of the different sustainability criteria is applied in 3 MCDM methods.
Nailing precast joists into the ground achieves the best sustainability result.

Abstract

The soil is not always suitable or competent to support a direct shallow foundation in construction. In many cases, to avoid costly deep foundations, it is indicated to replace, improve, or reinforce such soil. This paper focuses on evaluating the contribution to sustainability between different soil improvement techniques and the outcome of their application to the foundation of a single-family house as an alternative to the one built. The life-cycle performance in sustainability is compared between the baseline design (without intervention), backfilling and soil compaction, soil-cement columns, rigid inclusion of micropiles, and nailing of precast joists. To characterize sustainability, a set of 37 indicators is proposed that integrate the economic or environmental aspects of each design alternative and its social impacts. A sustainability ranking is obtained for the different alternatives based on the ELECTRE IS method for multi-criteria decision-making (MCDM). The sensitivity of the obtained results is evaluated against different MCDM methods (TOPSIS, COPRAS) and different criteria weights. The evaluation provides a cross-cutting view, comparing the ability and reliability of each technique to prioritize the ground consolidation solution that best contributes to the sustainability in the design of a building’s substructure.

Keywords

Sustainability; Construction; Multi-criteria decision analysis; Life cycle assessment; Modern methods of construction; Soil improvement; Foundations; ELECTRE IS; TOPSIS; COPRAS

Reference:

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Evaluating the sustainability of soil improvement techniques in foundation substructures. Journal of Cleaner Production, 351: 131463. DOI:10.1016/j.jclepro.2022.131463

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Cinco artículos de muy alto impacto publicados este año para celebrar el día del padre

Han bastado 11 semanas de este 2022, en particular 77 días, para tener la satisfacción de ver publicado cinco artículos de gran impacto, que daría para un sexenio de investigación (en revistas del primer cuartil del JCR, siendo tres, además, del primer decil). El mérito, como siempre, no es mío, sino del maravilloso grupo de investigación que tengo a mi lado. Espero que la racha continúe. ¡No hay mejor forma de celebrar el día del padre! Os paso los resúmenes de estos artículos por si os interesan.

SÁNCHEZ-GARRIDO, A.J.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Multi-criteria decision-making applied to the sustainability of building structures based on Modern Methods of Construction. Journal of Cleaner Production, 330:129724. DOI:10.1016/j.jclepro.2021.129724

Since the establishment of the Sustainable Development Goals, great concern has arisen on how to diminish the impacts that result from construction activities. In such context, Modern Methods of Construction (MMC) rise as a powerful way to reduce life cycle impacts through optimizing the consumption of materials. This paper focuses on the sustainability assessment of different modern construction techniques applied to concrete structures of single-family houses. The life cycle performance in terms of sustainability is compared between a conventional reference design, a precast design, a lightweight slab design with pressurized hollow discs, and a design based on double-wall structural elements. The sustainability is assessed through a set of 38 indicators that address not only the economic and environmental response of the designs, but also their social impacts as well. Five of the best known Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) techniques (SAW, COPRAS, TOPSIS, VIKOR and MIVES) are applied to derive the life-cycle performance of each design into a single sustainability score. Since there is no consensus on which MCDM method works best in sustainability assessments, a Global Structural Sustainability Index (GSSI) combining and weighting the above is proposed here to aid the analysis of the results obtained. The results show that consideration of the three dimensions of sustainability leads to balanced designs whose preference need not coincide with those derived from each one-dimensional life cycle approach.

MATHERN, A.; PENADÉS-PLÀ, V.; ARMESTO BARROS, J.; YEPES, V. (2022). Practical metamodel-assisted multi-objective design optimization for improved sustainability and buildability of wind turbine foundations. Structural and Multidisciplinary Optimization, 65:46. DOI:10.1007/s00158-021-03154-0

In this work, we study the potential of using kriging metamodelling to perform multi-objective structural design optimization using finite element analysis software and design standards while keeping the computational efforts low. A method is proposed, which includes sustainability and buildability objectives, and it is applied to a case study of reinforced concrete foundations for wind turbines based on data from a large Swedish wind farm project. Sensitivity analyses are conducted to investigate the influence of the penalty factor applied to unfeasible solutions and the size of the initial sample generated by Latin hypercube sampling. A multi-objective optimization is then performed to obtain the optimum designs for different weight combinations for the four objectives considered. Results show that the kriging-obtained designs from samples of 20 designs outperform the best designs in the samples of 1000 designs. The optimum designs obtained by the proposed method have a sustainability impact 8–15% lower than the designs developed by traditional methods.

MARTÍNEZ FERNÁNDEZ, P.; VILLALBA SANCHIS, I.; INSA FRANCO, R.; YEPES, V. (2022). Slab track optimisation using metamodels to improve rail construction sustainability. Journal of Construction Engineering and Management, (accepted, in press).

Railways are an efficient transport mode, but building and maintaining railways tracks has a significant environmental impact in terms of CO₂ emissions and use of raw materials. This is particularly true for slab tracks, which require large quantities of concrete. They are also more expensive to build than conventional ballasted tracks, but require less maintenance and have other advantages that make them a good alternative, especially for high-speed lines. In order to contribute to a more sustainable railways, this paper aims to optimise the design of one of the most common slab track typologies: RHEDA 2000. The main objective is to reduce the amount of concrete required to build the slab without compromising its performance and durability. To do so, a Finite Elements (FEM) model of the track has been used, paired with a kriging meta-model to allow analysing multiple options of slab thickness and concrete strength in a timely manner. By means of the kriging, optimal solutions have been obtained and them validate through the FEM model to ensure that predefined mechanical and geometrical constraints are met. Starting from an initial setup with a 30 cm slab made of concrete with a characteristic strength of 40 MPa, an optimised solution has been reached, consisting on a 24 cm slab made of concrete with a strength of 45 MPa. This process may be now applied to other slab typologies to obtain more sustainable designs.

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Integration of the structural project into the BIM paradigm: a literature review. Journal of Building Engineering, (accepted, in press).

Procedimiento Triger de excavación bajo nivel freático

Figura 1. Un esquema de un cajón abierto ideado por Triger (1846). https://es.wikipedia.org/wiki/Jacques_Triger

Tal día como hoy, 11 de marzo, nació el geólogo francés Jacques Triger (1801-1867), inventor del “procedimiento Triger” para ejecutar excavaciones bajo nivel freático. Se trata de realizar la excavación en el interior de una cámara o cajón abierta en su parte inferior a la que se bombea aire comprimido para evitar la entrada de agua (Figura 1).

Se empezó a emplear en las minas de carbón en 1839 (minas de Chalonnes-sur-Loire). Estas minas estaban situadas bajo el lecho del río Loira, y para llegar a la roca había que cortar 20 m de aluvión anegado de agua. En este caso, se inyectaba el aire a presión mediante una bomba de vapor.

En la Figura 2 se puede ver con mayor detalle cuál era el procedimiento constructivo ideado por Triger. Sobre la sección inferior presurizada y sellada por el terreno (B), había otra sección, (A), con esclusas arriba y abajo (M y N), con dos válvulas y un grifo. Una de las válvulas suministraba el aire comprimido a la caja y la otra lo llevaba al tubo. La válvula posibilitaba reponer el equilibrio de presión, entre la caja y las secciones contiguas. El agua se evacuaba por un tubo desde el fondo al exterior impulsado por la presión el aire, sin necesidad de bombas (S). Los descensos del tubo ocurrían al bajar la presión de la cámara.

Figura 2. Procedimiento de Jacques Triger en el pozo de Chalonne. https://jluisgsa.blogspot.com/2020/03/la-cara-oculta-de-los-puentes-con-pilas.html

Su invento fue ampliamente utilizado en la ingeniería de la construcción, especialmente para hundir los cimientos de los pilares de los puentes en los lechos de los ríos. Esta tecnología se utilizó por primera vez en Italia en la década de 1850 bajo la supervisión de empresas de construcción británicas y francesas. También se utilizó el procedimiento en obras emblemáticas como en la cimentación del puente de Brooklyn o en el puente del Firth of Forth en Escocia o en la cimentación de dos de los cuatro pilares de la Torre Eiffel (Figura 3).

Figura 3. Construcción de los cimientos de la Torre Eiffel (1887). https://es.wikipedia.org/wiki/Jacques_Triger

Esta técnica presenta riesgos elevados para los trabajadores, pues el entorno hiperbárico provoca graves daños si no se realiza una descompresión adecuada. Hoy en día, su uso es marginal y tiende a desaparecer. Otros métodos más seguros y económicos han sustituido a esta técnica.

En un artículo escrito en este blog sobre cimentación mediante aire comprimido se analiza con mayor detalle este procedimiento constructivo. Actualmente también es posible controlar el nivel freático mediante aire comprimido en excavaciones realizadas por escudos. Remito al lector a un artículo específico que escribimos en su día de esta tecnología.

Referencias:

GALLO, J.; PÉREZ, H.; GARCÍA, D. (2016). Excavación, sostenimiento y técnicas de corrección de túneles, obras subterráneas y labores mineras. Universidad del País Vasco, Bilbao, 277 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.
MENDAÑA, F.; FERNÁNDEZ, R. (2011). Hidroescudos y tuneladoras E.P.B. Campos de utilización. Revista de Obras Públicas, 3525:67-86
YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

Cursos:

Curso de procedimientos de contención y control del agua subterránea en obras de Ingeniería Civil y Edificación

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¿Qué saben nuestros estudiantes de postgrado en ingeniería civil de los problemas del mundo actual?

Este artículo pretende comprobar el nivel de información que presentan los estudiantes de postgrado de ingeniería civil respecto a otros grupos de población. Se analiza la percepción que tienen los estudiantes de postgrado de ingeniería civil de la Universitat Politècnica de València sobre el mundo actual. Para ello, se ha utilizado el Factfulness Quiz de Hans Rosling. En este test, trece preguntas con tres posibles respuestas pretenden medir la perspectiva sobre temas que aparecen recurrentemente en los medios de comunicación. Miles de personas han respondido a este cuestionario, lo que permite hacer comparaciones con nuestros estudiantes. Cincuenta alumnos, que representan más del 75% de los matriculados, respondieron a la encuesta. Corresponden a estudiantes de dos másteres relacionados con la ingeniería civil (Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón y el Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil). El cuestionario consta de tres apartados. En primer lugar, información genérica sobre los individuos. A continuación, la opinión a priori sobre los problemas actuales, tanto propios como de los líderes mundiales y de los periodistas. Por último, el cuestionario se completa con trece preguntas que aparecen de forma aleatoria. Se realizó un análisis estadístico de las respuestas recogidas por cada grupo para comparar los resultados con los de estudios anteriores. También se estudió si existen diferencias relevantes entre los grupos de estudiantes. Se utilizaron los paquetes estadísticos Microsoft Excel y SPSS. Los resultados obtenidos muestran una tasa de éxito del 31%, una media de cuatro respuestas correctas por persona y una moda de tres. Los resultados muestran una tasa de éxito algo inferior a la de una respuesta totalmente aleatoria. Entre las preguntas formuladas, destaca una que ha sido contestada correctamente por más del 96% de los participantes. Se refiere al efecto del cambio climático en la temperatura del planeta. El estudio concluye que los estudiantes no tienen una visión clara y actualizada de los problemas contemporáneos. Sin embargo, los resultados obtenidos en este estudio reflejan la necesidad de incorporar acciones en la formación de nuestros estudiantes que les permitan ser conscientes de sus limitaciones a la hora de interpretar temas complejos. Desde esta nueva perspectiva, los estudiantes estarían más receptivos a la hora de comprender los mecanismos que les han llevado a asimilar estas creencias sociales infundadas y ampliamente compartidas a través de la sobreexposición a los medios de comunicación actuales. Por lo tanto, es necesario que los estudiantes de postgrado mejoren las competencias relacionadas con el conocimiento de los problemas contemporáneos.

ABSTRACT

This article aims to check the level of information presented by postgraduate students in civil engineering concerning other population groups. This paper analyses the perception that postgraduate civil engineering students at the Universitat Politècnica de València have about the current world. For this purpose, the Factfulness Quiz by Hans Rosling was used. In this test, thirteen questions with three possible answers aim to measure the perspective on topics recurrently covered in the media. Thousands of people have answered this questionnaire, making it possible to compare groups of students. Fifty students, representing more than 75% of those enrolled, answered the survey. They correspond to students of two master’s degrees related to civil engineering. The questionnaire consists of three sections. First, generic information about individuals. Next is the a priori opinion regarding current problems, both their own and world leaders and journalists. Finally, the questionnaire is completed with thirteen questions that appear randomly. A statistical analysis of the responses collected by each group was carried out to compare the results with those of previous studies. We also studied whether there are relevant differences between the groups of students. The statistical packages Microsoft Excel and SPSS were used. The results obtained show a success rate of 31%, an average of four correct answers per person, and a mode of three. The results show a somewhat lower success rate than an utterly random response. Among the questions asked, one stands out for having been answered correctly by more than 96% of the participants. It refers to climate change’s effect on the planet’s temperature. The study concludes that students do not have a clear and up-to-date view of contemporary problems. However, the results obtained in this study reflect the need to incorporate actions in the training of our students that allow them to be aware of their limitations when interpreting complex issues. From this new perspective, students would be more receptive to understanding the mechanisms that have led them to assimilate these unfounded and widely shared social beliefs through overexposure to current media. Therefore, there is a need for postgraduate students to improve competence related to knowledge of contemporary problems.

Keywords:

Civil engineering, virtual teaching, COVID-19, Likert-scale, postgraduate education.

Reference:

YEPES, V.; BRUN-IZQUIERDO, A.; YEPES-BELLVER, L. (2022). Analysis of civil engineering postgraduate students’ perception about contemporary issues. 16th annual International Technology, Education and Development Conference (INTED 2022), 7th-8th March 2022, pp. 579-586, Valencia, Spain. ISBN: 978-84-09-37758-9

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