Densidad espectral de potencia en la detección de daños por ataque de cloruros en un puente en ambiente marino

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Structural Engineering and Mechanics, revista indexada en el JCR. En este caso se ha analizado el rendimiento del método de la densidad espectral de potencia para detectar daños por ataque de cloruros en un puente de hormigón situado en un ambiente marino. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El deterioro causado por la penetración de cloruros y la carbonatación desempeña un papel importante en una estructura de hormigón en un entorno marino. La corrosión por cloruros en algunas estructuras en ambientes costeros puede ser peligrosa en caso de colapso repentino. Por lo tanto, como novedad, esta investigación estudia la capacidad de un método no destructivo de detección de daños denominado Densidad Espectral de Potencia (PSD) para diagnosticar daños causados únicamente por iones cloruro en estructuras de hormigón. Además, se investigó la precisión de este método para estimar la cantidad de daños anuales causados por el cloruro en diversas partes y posiciones expuestas al agua de mar. Para ello, se modeló y analizó numéricamente el puente de Arosa, en España, que conecta la isla con el continente a través del agua de mar. Como primer paso, se calculó la posición de puente de cada elemento, junto con el porcentaje de corrosión por cloruros en las armaduras. A continuación, se predijo la existencia, localización y momento de los daños en toda la parte de hormigón del puente en función de la cantidad de corrosión de las armaduras cada año. El método PSD se utilizó para controlar la pérdida anual del área de la sección transversal de las armaduras, los cambios en las características dinámicas, como la rigidez y la masa, y cada año de la vida útil de la estructura del puente mediante ecuaciones de sensibilidad y el algoritmo de mínimos cuadrados lineales. Este estudio demostró que la utilización de diferentes enfoques del método PSD basados en la corrosión por cloruros de las armaduras y la asunción de errores del 10% en el análisis del software pueden ayudar a predecir la ubicación y la cantidad casi exacta de las zonas dañadas a lo largo del tiempo.

Se puede solicitar una copia del artículo a los autores a través del siguiente enlace: https://www.researchgate.net/publication/367283962_Hadizadeh-Bazaz_et_al_2023

Abstract:

The deterioration caused by chloride penetration and carbonation plays a significant role in a concrete structure in a marine environment. The chloride corrosion in some marine concrete structures is invisible but can be dangerous in a sudden collapse. Therefore, as a novelty, this research investigates the ability of a non-destructive damage detection method named the Power Spectral Density (PSD) to diagnose damages caused only by chloride ions in concrete structures. Furthermore, the accuracy of this method in estimating the amount of annual damage caused by chloride in various parts and positions exposed to seawater was investigated. For this purpose, the RC Arosa bridge in Spain, which connects the island to the mainland via seawater, was numerically modeled and analyzed. As the first step, each element’s bridge position was calculated, along with the chloride corrosion percentage in the reinforcements. The next step predicted the existence, location, and timing of damage to the entire concrete part of the bridge based on the amount of rebar corrosion each year. The PSD method was used to monitor the annual loss of reinforcement cross-section area, changes in dynamic characteristics such as stiffness and mass, and each year of the bridge structure’s life using sensitivity equations and the linear least squares algorithm. This study showed that using different approaches to the PSD method based on rebar chloride corrosion and assuming 10% errors in software analysis can help predict the location and almost exact amount of damage zones over time.

Keywords:

Damage identification; Concrete bridge; Chloride attack; Steel corrosion; Power Spectral Density method (PSD); Non-destructive technique.

Reference:

HADIZADEH-BAZAZ, M.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2023). Power Spectral Density method performance in detecting damages by chloride attack on coastal RC bridge. Structural Engineering and Mechanics, 85(2):197-206. DOI:10.12989/sem.2023.85.2.197

Cálculo de la producción de una draga de succión en marcha aplicando el método BBL

Draga de succión en marcha. Fuente: http://tecnologia-maritima.blogspot.com.es/

Una draga hidráulica de succión en marcha o de arrastre es una embarcación autopropulsada y autoportante que draga de forma continua elevados volúmenes de material en aguas profundas, incluso admitiendo condiciones marítimas desfavorables. Este tipo de dragas suponen algo menos de la cuarta parte del parque mundial de dragas hidráulicas. En un artículo anterior tuvimos ocasión de explicar este tipo de dragas.

Para calcular la producción de una draga de succión en marcha podemos aplicar el método BBL (Bray, Bates y Land, 1997), que estima los rendimientos de las dragas aplicando factores de reducción que representan pérdidas de tiempo sobre la producción teórica.

A continuación os paso un problema resuelto que espero que os sea de utilidad.

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Referencias:

BRAY, R.N.; BATES, A.D.; LAND, J.M. (1997). Dredging: A handbook for engineers. 2nd edition, Willey, 434 pp.

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2010). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 2010.4038. Valencia, 74 pp.

SANZ, C. (2001). Manual de equipos de dragado. Ed. Carlos López Jimeno, Madrid, 323 pp.

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Conceptualización de puerto deportivo y turismo naútico

Puerto deportivo en Calpe -Comunidad Valenciana. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Puerto_deportivo_en_Calpe_-Comunidad_Valenciana_-_panoramio.jpg

Los puertos deportivos (marinas, en inglés) son elementos relacionados con el turismo náutico. Se ha definido como un puerto utilizado exclusiva o principalmente por embarcaciones de recreo, que presta servicios a dichas embarcaciones y a sus usuarios, y que permite establecer un tránsito entre agua y tierra en términos de confort. Mientras que los puertos comerciales están pensados para acortar la estancia portuaria de las embarcaciones, los puertos deportivos están concebidos para el ocio, por lo que se intenta proporcionar una estancia agradable, buscando un carácter de permanencia más que el mero tránsito de embarcaciones y tripulaciones.

Ya son varios los artículos desarrollados entorno a este concepto en la tesis doctoral en curso de Ricardo Martín. En este caso, se ha introducido el concepto dentro de la plataforma Encyclopedia , de acceso abierto y que se puede consultar en el siguiente enlace: https://encyclopedia.pub/14769

Os dejo a continuación la entrada completa en formato pdf, por si la queréis descargar.

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Referencias:

MARTÍN, R.; YEPES, V. (2021). Bridging the gap between landscape and management within marinas: A review. Land, 10(8), 821; https://doi.org/10.3390/land10080821

MARTÍN, R.; YEPES, V.; GRINDLAY, A. (2020). Discovering the marina’s cultural heritage and cultural landscape. 8th International Symposium Monitoring of Mediterranean Coastal Areas. Problems and Measurements Techniques, pp. 95-104. Firenze University Press. DOI: 10.36253/978-88-5518-147-1.11

MARTÍN, R.; YEPES, V. (2019). The concept of landscape within marinas: Basis for consideration in the management. Ocean & Coastal Management, 179: 104815. DOI:10.1016/j.ocecoaman.2019.104815

MARTÍN, R.; YEPES, V. (2017). El paisaje en la planificación y gestión de los puertos deportivos en Andalucía. Revista de Obras Públicas, 164 (3593):38-55. (link)

 

I Jornadas de la gestión de las arenas en el litoral español

Próximamente se van a desarrollar dos sesiones de las I Jornadas de la gestión de las arenas en el litoral español. Se trata de un evento organizado por el Comité de Ingeniería y Gestión de la Costa de la Asociación Técnica de Puertos y Costas (ATPyC). A estas jornadas me han invitado para impartir una charla denominada “Valor económico de la costa: su peso en la economía española“, que tendrá lugar el 29 de abril de 2021, a las 10:45 horas.

Los interesados ​​pueden inscribirse a través de la web http://atpyc.com/eventos/i-jornadas-de-la-gestion-de-las-arenas-en-el-litoral-espanol/ . La inscripción es válida para las dos sesiones. La sesión se realizará a través de la plataforma Webex. Posteriormente la organización enviará el enlace de acceso a todos los inscritos.

Os dejo a continuación el programa completo:

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Plataformas flotantes de carácter lúdico en las playas

¿Cabe hablar de ingeniería turística? En esta entrada os doy detalles de una actuación singular desarrollada en las playas turísticas. Se trata de la instalación y explotación integral de unas plataformas flotantes de carácter lúdico situadas en lugares de comportamiento tan complejo y dinámico como la proximidad de las rompientes de olas. Os explico brevemente cómo se desarrollan todas las tareas realizadas desde el momento en que surgió la idea, hasta los detalles de instalación, mantenimiento, seguridad, etc. que garantizaron una explotación integral de las mismas.

 

El problema más importante que hay que resolver es el medio hostil que es el litoral marítimo, y especialmente en una zona de disipación de energía como es la rompiente de las olas.  A este respecto señalar que uno de los condicionantes básicos en la ubicación de las plataformas es que estas no se deben instalaran a más de 200 m de la línea de playa, pues a partir de este límite, podrían interferir a la seguridad del tráfico marítimo. Este factor es altamente restrictivo en la elección de la ubicación, ya que, para el correcto funcionamiento de la plataforma, necesita de al menos 2,5 m. de profundidad, haciendo prácticamente imposible encontrar, en algunas playas de máximo interés turístico, puntos donde converjan la batimetría óptima con la profundidad idónea, la distancia máxima a la línea de playa y la orientación correcta en cuanto a mareas y vientos predominantes se refiere.

A continuación os dejo un vídeo explicativo sobre las plataformas flotantes de carácter lúdico en las playas.

Aquí os dejo un vídeo sobre el montaje de este tipo de plataformas.

Referencia:

YEPES, V.; NÚÑEZ, F. (1994). Plataformas flotantes de carácter lúdico en las costas de la Comunidad Valenciana. Un ejemplo de ingeniería turística. Revista de Obras Públicas, 3335: 51-59.

Patrimonio y paisaje cultural de los puertos deportivos

Os presento un trabajo donde se explora el patrimonio cultural de los puertos deportivos y se profundiza en la relación entre su patrimonio y el paisaje cultural. El paisaje y el patrimonio son elementos relevantes en estas áreas y podrían ser ventajas competitivas en la gestión de estas instalaciones marítimas. Como instalaciones para actividades marítimas de ocio, hay muchas posibilidades de identificar su patrimonio cultural y su paisaje cultural. A través del análisis de estos conceptos se desarrolla en este estudio la relación propuesta entre el binomio patrimonio/paisaje cultural y los puertos deportivos. De esta forma, se identifican algunos elementos a considerar dentro del patrimonio cultural de los puertos deportivos y su paisaje cultural, no solo relacionados con la conservación y la reutilización de elementos del pasado. También se proponen tres modelos de relación, que van desde la integración, hasta el fortalecimiento y la evolución.

Este trabajo se presentó en el 8th International Symposium “Monitoring of Mediterranean Coastal Areas. Problems and Measurement Techniques“, y ha sido editado como libro (Bonora, L.; Carboni, D.; De Vincenzi, M., edts.) por la Universidad de Florencia. Os dejo a continuación la referencia.

Referencia:

MARÍN, R.; YEPES, V.; GRINDLAY, A. (2020). Discovering the marina’s cultural heritage and cultural landscape. 8th International Symposium Monitoring of Mediterranean Coastal Areas. Problems and Measurements Techniques, pp. 95-104. Firenze University Press. e-ISBN: 978-88-5518-147-1  DOI: 10.36253/978-88-5518-147-1.11

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Vertido de material dragado mediante el sistema rainbowing

El vertido del material dragado por una draga de succión en marcha se puede realizar a través de una tubería o bien bombeándolo a distancia con una tobera curva. Es el llamado método “rainbowing” y que es muy utilizado en regeneración de playas o cuando se quiere restaurar el terreno detrás de un dique. La limitación está en que la pulpa (material + agua) no puede alcanzar más de 100 m de distancia.

A continuación os presento un vídeo para que veáis cómo se realiza dicha impulsión.

Referencias:

CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2006). Temas de procedimientos de construcción. Equipos de dragado. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2006.4038.

Contención del agua mediante ataguías celulares

Figura 1. Ataguía celular para la construcción de isla artificial de conexión puente-túnel del Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge. http://www.americanpiledriving.com/wordpress/2011/12/12/

Las ataguías celulares son estructuras de contención utilizadas con profundidades importantes, formadas por cilindros huecos contiguos, normalmente tablestacas de acero unidas, que soportan los empujes mediante la fricción de su base (Figura 1).

Estos cilindros son relativamente grandes, con diámetros típicos de 12 a 20 m. Se utilizan en la construcción de presas, muelles (Figura 2), pilas de puentes y recintos en general donde debe trabajarse en seco.

Los recintos construidos con ataguías celulares se pueden construir sobre terrenos firmes o de calidad media. Los depósitos de suelos blandos hasta gran profundidad pueden ser inadecuados.

Figura 2. Muelle de recintos de tablestacas. http://www.puertos.es/es-es/BibliotecaV2/ROM%200.5-05.pdf

En el caso de corrientes importantes, por ejemplo en un gran río, es importante conocer el campo de velocidades entorno a la zona donde se colocarán las ataguías celulares. En este caso, la propia ataguía reduce la sección del río y provoca un aumento de la velocidad del agua, con la posible erosión del fondo del cauce, en especial hacia las esquinas, por lo que conviene redondearlas.

Las celdas se rellenan con un material del mayor peso específico posible, normalmente una mezcla de arenas y gravas. En el caso de desmontar las celdas, antes debe extraerse el material de relleno. En cambio, si se rellenan de hormigón quedan como estructuras permanentes, como es el caso de la construcción de diques en obras portuarias.

El ancho medio de una ataguía celular sobre roca oscila entre el 70 y el 80% de la altura del agua exterior que retiene (Figura 3). En el caso de estar sobre suelos arenosos, al igual que ocurre con las ataguías de tablestacas de doble pared, debe tener un espaldón en el interior. Con grandes calados de agua, estas ataguías de doble pared se pueden rellenar de hormigón y sostenerse por puntales, lo cual ahorra un espacio considerable y permiten asegurar una buena impermeabilización con anchos muy pequeños.

Figura 3. Sección de ataguía celular de doble pared de tablestacas

Existen distintas configuraciones de recintos que se construyen con formas circulares de tablestacas planas, creando celdas independientes que después se unen mediante arcos de tablestacas con formas especiales. En la Figura 4a se observan arcos circulares conectados por diafragmas rectos; en la Figura 4b vemos celdas circulares conectadas por arcos circulares; en la Figura 4c vemos la estructura tipo trébol, que consta de grandes celdas circulares subdivididas por diafragmas rectos. Las ataguías de tabiques rectos requieren menos tablestacas que las celdas circulares, aunque el relleno debe hacerse con cuidado para que los tabiques de separación no sufran presiones descompensadas. Con los recintos circulares, se pueden rellenar las celdas de forma independiente. Con los recintos de diafragmas, han de hacerse los rellenos simultáneamente, utilizándose un mayor número de tablestacas. Su posible ventaja radica en menores esfuerzos en la tablestaca para un mismo calado.

Figura 4. Configuraciones de ataguías celulares

Las ataguías celulares se deben diseñar para ofrecer seguridad estructural en distintos aspectos:

  • Se debe evitar el vuelco y su puesta fuera de alineación
  • Debe estar al abrigo del deslizamiento
  • Debe presentar seguridad a la rotura por cortante en el relleno interior de la célula
  • Las juntas no deben romperse, teniendo en cuenta la corrosión
  • Las almas de las tablestacas deben presentar un factor de seguridad razonable frente a la rotura
  • No deben haber distorsiones ni deformaciones fuera de límites aceptables

La ventaja de construir las ataguías celulares con tablestacas es que precisan poco andamiaje, bastando unas guías superiores e inferiores para hacer descenderlas (Figura 5). Se pueden construir desde tierra, de forma que cada célula terminada sirve de plataforma de trabajo para hincar en la siguiente (Figura 6). Sobre lechos rocosos irregulares, las longitudes de las tablestacas se adaptan al perfil de la roca. Sobre suelos arenosos o de grava, se dispone de un banco de tierra interior (Figura 3) para conseguir que la longitud de la filtración sea suficiente para evitar el colapso por surgencia.

Figura 5. Ataguía celular para dique de Carena. https://www.soletanche-bachy.com/es

 

Figura 6. Ataguía celular para dique de Carena. https://www.soletanche-bachy.com/es

Uno de los mayores riesgos de colapso de las ataguías celulares es el fallo de cualquier unión. Por eso no se aconseja usar estas ataguías sobre terrenos con cantos u otros obstáculos que puedan abrir las tablestacas o la ruptura de las uniones.

A continuación os dejo algunos vídeos sobre el uso de las ataguías celulares. Espero que os sean de interés.

REFERENCIAS:

  • CASHMAN, P.M.; PREENE, M. (2012). Groundwater Lowering in Construction: A Practical Guide to Dewatering, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, 645 pp.
  • POWERS, J.P.; CORWIN, A.B.; SCHMALL, P.C.; KAECK, W.E. (2007). Construction dewatering and groundwater control: New methods and aplications. Third Edition, John Wiley & Sons.
  • PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W. (2016). Groundwater Control – Design and Practice, 2nd Edition. Construction Industry Research and Information Association, CIRIA Report C750, London.
  • PUERTOS DEL ESTADO (2005). Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias ROM 0.5-05. Ministerio de Fomento, Madrid, 537 pp.
  • TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A. de Ediciones, Bilbao, 825 pp.
  • YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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Necrológica: Ha fallecido el profesor José Javier Díez González

Homenaje a nuestros Directores de Escuela en el 50 Aniversario. De izquierda a derecha: D. José Aguilar Herrando, D. Francisco Ramos Ramis, D. José Soler Sanz, D. Eugenio Pellicer Armiñana, D. José Javier Diez González, D. Joaquín Andreu Álvarez, D. Vicent Esteban Chapapria y D. Francisco Pérez Puche

Ayer recibimos la triste noticia del fallecimiento de nuestro compañero José Javier Díez González, Catedrático de Puertos y Costas y también Director de nuestra Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia desde el 30 de mayo de 1981 hasta el 5 de marzo de 1984.

José Javier, nacido en La Robla (León) era en la actualidad Catedrático Emérito por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en las disciplinas de Puertos y Costas y de Oceanografía e Ingeniería de Costas, en la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, en la que inició sus actividades docentes e investigadoras en 1970 y obtuvo su doctorado como Ingeniero de Caminos en 1973. Fue asimismo profesor de esas materias en Valencia entre 1977 y 1984 y de Físico-Química en la facultad de Farmacia de la Universidad Complutense entre 1974 y 1977 y ha sido profesor visitante en varias universidades del Reino Unido, EE. UU., México, Argentina y Chile. José Javier es también Licenciado en Farmacia (1969) y Licenciado en Economía (1974); títulos ambos obtenidos en la Universidad Complutense de Madrid.

Os dejo a continuación una entrevista que le realizó la Asociación Meteorológica Española.

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Una breve introducción a la dinámica litoral de nuestras costas

Son muchas las actividades que está desarrollando la Escuela de Caminos, Canales y Puertos de la Universitat Politècnica de València con motivo de su 50 aniversario. Una de ellas es la elaboración de una serie de vídeos divulgativos de la Ingeniería Civil y su papel en la sociedad.

Para empezar tenemos este vídeo producido por  y editado por Diodo Media. En él se describe la dinámica litoral de nuestras costas. Esperamos que lo disfrutéis.