Acaban de publicarnos en DYNA, revista indexada en el JCR, un artículo sobre la mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El artículo contribuye al campo de la evaluación de la sostenibilidad de los puentes en entornos agresivos mediante la aplicación de técnicas de toma de decisiones grupales en el ámbito de los criterios múltiples. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras.
El estudio evalúa cinco alternativas de diseño diferentes para un puente de hormigón expuesto a un entorno costero utilizando cuatro técnicas de toma de decisiones (ANP, TOPSIS, COPRAS y VIKOR). Los resultados indican que los hormigones que contienen pequeñas cantidades de humo de sílice funcionan mejor a lo largo de su ciclo de vida que otras soluciones que suelen aumentar la durabilidad.
La investigación contribuye al desarrollo de herramientas y métodos para evaluar la sostenibilidad de las infraestructuras y guiar las futuras acciones de diseño en diversas estructuras. Se alinea con el enfoque en promover las iniciativas de economía circular y el cumplimiento de los requisitos ambientales y sociales específicos en las licitaciones de proyectos públicos
Abstract:
The construction industry is increasingly recognized as critical in achieving Sustainable Development Goals. Construction activities and infrastructure have both beneficial and non-beneficial impacts, making infrastructure design a focal point of current research investigating how best to contribute to sustainability as society demands. Although methods exist to assess infrastructures’ economic, environmental, and social life cycle, the challenge remains in combining these dimensions into a single holistic indicator to facilitate decision-making. This study applies four decision-making techniques (ANP, TOPSIS, COPRAS, and VIKOR) to evaluate five different design alternatives for a concrete bridge exposed to a coastal environment. The results indicate that concretes containing even small amounts of silica fume perform better over their life cycle than other solutions usually considered to increase durability, such as water/cement ratio reduction or concrete cover increase.
Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Marine Science and Engineering, revista indexada en el JCR. Se trata de la evaluación del coste del ciclo de vida con ayuda de métodos no destructivos de un puente de hormigón en ambiente costero. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El artículo evalúa el uso de métodos no destructivos de detección de daños, específicamente la técnica de densidad espectral de potencia (PSD), para reducir el impacto ambiental durante la reparación y el mantenimiento de un puente costero de hormigón. Los resultados muestran una reducción del 23% en los impactos ambientales cuando se utiliza el enfoque PSD durante la vida útil del puente.
La investigación evalúa las capacidades no destructivas y el enfoque dinámico de la técnica PSD para predecir la cantidad y la ubicación de los daños en la evaluación del ciclo de vida (LCA) del puente. Esta evaluación ayuda a los especialistas e ingenieros en el campo de la seguridad y el mantenimiento de los puentes.
Abstract:
Recently, using economic damage identification techniques to ensure the safety of bridges has become essential. But investigating the performance of those techniques for various conditions and environments and, in addition, a life cycle assessment (LCA) through these methods depending on the situation and during the life of a structure could help specialists and engineers in this field. In these regards, analyzing the implementation of a technique for the restoration and maintenance stages of costly structures such as bridges can illustrate the effect of each damage detection method on the LCA. This research assessed non-destructive abilities and a dynamic approach to predict the amount and location of damages in the LCA. For this purpose, the power spectral density (PSD) technique’s performance by different approaches in identifying corrosion damages for a coastal bridge and the effectiveness of using this technique on reducing the environmental impact compared with a conventional method were evaluated. The results demonstrate a reduction of the environmental impacts by approximately 23% when using the PSD during the bridge’s service life. In conclusion, the PSD approach does well in anticipating the damage quantity and location on a coastal bridge, which reduces the environmental impacts during the repair and maintenance.
Keywords:
Sustainability; non-destructive damage identification technique; life cycle assessment (LCA); environmental impacts assessment; concrete coastal bridge; corrosion; power spectral density method (PSD)
Acaban de publicarnos un artículo en Journal of Civil Engineering and Management, revista indexada en el primer cuartil del JCR. El artículo propone un procedimiento para evaluar la huella de carbono en la construcción de un puente basándose en la teoría de la resiliencia. La investigación proporciona modelos teóricos y datos sobre los impactos de la resiliencia ambiental y los modelos de gestión de la resiliencia de los proyectos, lo que contribuye al control dinámico y a la evaluación del desarrollo sostenible de las estructuras de puentes a gran escala en el futuro. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
El artículo contribuye al campo de la construcción de puentes al abordar la evaluación del impacto ambiental durante la etapa de construcción de puentes a gran escala, utilizando un enfoque multidisciplinario. Establece un sistema modelo teórico de resiliencia al impacto ambiental, proporcionando modelos teóricos detallados y datos de experiencia analítica avanzada para los impactos de la resiliencia ambiental y modelos de gestión de la resiliencia de proyectos.
La investigación destaca los beneficios de la construcción industrializada, que puede ahorrar materiales y reducir la contaminación ambiental en comparación con los métodos de construcción tradicionales. También elimina la dificultad de evaluar con precisión los factores dinámicos discretos en la construcción de puentes.
El estudio demuestra la aplicación de la teoría de la resiliencia al análisis del impacto ambiental de la construcción de puentes, proporcionando una base científica sólida para el control dinámico y la evaluación del desarrollo sostenible de las estructuras de puentes a gran escala en el futuro.
Los resultados de esta investigación pueden servir de base para la toma de decisiones en la industria de la construcción, en particular en lo que respecta a la optimización de los métodos de construcción y la minimización de la contaminación ambiental durante la fase de construcción de puentes a gran escala.
Abstract:
The construction and management of large-scale projects have the characteristics of complexity, dynamic and offline, and how to evaluate it is a research problem accurately. This study addresses this question through multidisciplinary cross-applied research. The research analyses and optimizes the environmental impact of the construction stage of superlarge bridges by establishing a theoretical model system of environmental impact resilience. The analysis shows that industrialized construction can save 56.31% of materials compared with traditional construction but increase the consumption of machinery and personnel by 11.18%. Ultimately, environmental pollution can be significantly reduced. This study breaks through the difficulty of accurately evaluating discrete dynamic factors. It has realized the application of multidisciplinary research to solve management optimization and design problems in the elastic and dynamic changes of super-large bridges during construction. This research provides rich theoretical models and advanced analytics experience data for environmental resilience impacts and project resilience management models, laying a solid scientific foundation for dynamic control and sustainable development assessment of statically indeterminate structures in the future.
Figura 1. Lavapiés ecológicos en la Comunitat Valenciana. Fotografía: V. Yepes
¿Es sostenible desde el punto de vista ambiental tener duchas con agua potable en nuestras playas? ¿Sería mejor la opción de unos lavapiés que utilizaran el agua del mar? Este es un tema que tuvo cierto debate en la Comunidad Valenciana y en el que, en su día, participé en su solución. De hecho, el agua que se consume en las playas valencianas con duchas era equivalente al consumo diario de agua potable de una ciudad de 80.000 habitantes (Yepes, 2005).
Sin embargo, el problema no es sencillo desde el punto de vista ingenieril, pues se debe asegurar la correcta captación del agua, su desinfección y el control de un sistema que, a todas luces, debe ser desmontable al situarse en una zona del dominio público. Además, el sistema se debe monitorizar para atender cualquier avería en el mínimo tiempo posible.
Pero, así y todo. ¿Son obligatorias las duchas de agua potable en las playas que quieran certificarse con algún distintivo de calidad? ¿Qué ocurre si se quiere remodelar un paseo marítimo y se quieren aplicar los fondos Next Generation de la Unión Europea? ¿Se pueden considerar las duchas como sostenibles? ¿En qué consiste su alternativa de lavapiés ecológicos? Os lo voy a intentar explicar en un vídeo que os he preparado.
Figura 2. Pantallazo del control telemático de los lavapiés ecológicos en la Comunitat Valenciana.
Os presento aquí un vídeo que preparé para un curso sobre gestión de playas. Este curso es una ampliación respecto a algunos cursos presenciales que he tenido la oportunidad de dirigir, el último, en Oporto (Portugal). En este caso, trata de la frecuentación y capacidad de carga de las playas. Espero que sea de vuestro interés.
También os dejo una conferencia que ofrecí, hace ya algún tiempo, donde hablaba de algunos de estos temas. Espero que siga vigente su contenido.
Figura 1. Contrachapado fenólico para encofrados. https://www.ulmaconstruction.es/es-es/encofrados/vigas-madera-tableros/vigas-tableros-madera/tableros-contrachapados-fenolicos
Los tableros contrachapados son una variedad de tablero de madera compuesta por la unión de finas chapas de madera reforzada, las cuales se pegan con las fibras dispuestas transversalmente una sobre otra, utilizando resinas sintéticas y aplicando fuerte presión y calor. Esta técnica confiere al tablero una gran estabilidad dimensional y resistencia, logrando un aspecto similar al de la madera maciza. Estos tableros son conocidos con diferentes nombres según la región geográfica, como multilaminado, triplay o madera terciada, y en países de habla inglesa, se les llama plywood.
En su proceso de fabricación, se dispone un número impar de chapas, que se ensamblan alternando las direcciones de la veta. Es decir, cada chapa está dispuesta en sentido perpendicular respecto a la siguiente o la anterior. Esto les confiere muchas de sus ventajas frente a otras clases de paneles. Por lo general, se emplean chapas con espesores de 2 a 3 mm, aunque cabe mencionar que pueden existir variantes en cuanto al grosor utilizado.
Dentro de los tableros multicapas hay diferencias, así por poner un ejemplo para un acabado especial, se podría emplear un tablero abedul-abedul de 15 capas y para uno normal, otro abeto-abeto de 8 capas.
Los contrachapados se emplean en la construcción, especialmente para superficies de encofrados en contacto directo con el hormigón. En cuanto al encolado de estos encofrados, las resinas fenólicas soportan el ataque de microorganismos y tanto al agua fría como caliente.
Este tablero contrachapado de superficie lisa es altamente resistente y versátil, permitiendo una mayor cantidad de usos repetidos que los tableros convencionales, además de ofrecer un excelente acabado para el hormigón visto.
El contrachapado fenólico ha ganado una creciente popularidad en la industria de la construcción debido a sus propiedades mecánicas excepcionales y su notable resistencia a la intemperie. Ampliamente empleado en la construcción de puentes, muros y techos, este material ofrece una amplia gama de aplicaciones en encofrados.
Compuesto por múltiples capas de hojas de madera impregnada con resina fenólica, un material sintético extremadamente resistente, el contrachapado fenólico se une mediante un adhesivo robusto y es sometido a presión y calor para formar una hoja rígida y duradera. Como resultado, supera con creces tanto a la madera como al contrachapado en términos de resistencia y durabilidad, lo que lo convierte en una elección insuperable en numerosas aplicaciones de construcción.
Figura 2. Tablero contrachapado fenólico. https://www.alsina.com/es-la/productos-y-soluciones/componentes-y-fenolicos/
Entre las ventajas destacadas de estos paneles se encuentran sus dimensiones lo suficientemente grandes, sin juntas, lo que permite una colocación y retirada económicas; su variedad de espesores disponibles; sus propiedades físicas consistentes; la economía que ofrece debido a sus múltiples usos; las superficies lisas, lo que reduce el coste del acabado final de los paramentos; y su bajo coste de fabricación. Como inconvenientes se puede indicar que solamente permiten leves curvaturas.
El gran éxito del tablero contrachapado para encofrado se debe a varias razones fundamentales:
Ahorro de madera: Gracias a la reducción de medidas, se minimizan las pérdidas de material.
Rápido armado: Los operarios están familiarizados con el sistema utilizado en construcciones anteriores, lo que agiliza el montaje.
Menos personal especializado: La facilidad de uso permite que personal semiespecializado pueda ensamblar los encofrados estandarizados, reduciendo la necesidad de mano de obra especializada.
Prefabricación y estandarización: La fabricación en grandes series y el empleo de grúas ligeras para su manejo permiten un ahorro significativo de tiempo y mano de obra en la construcción.
Ventajas en entornos congestionados: La posibilidad de fabricar las unidades del encofrado en la fábrica, en lugar de hacerlo en la obra, es especialmente beneficiosa en lugares de construcción con limitaciones de espacio.
Plazos de entrega más cortos: La estandarización, prefabricación y reducción en el trabajo de acabado contribuyen a plazos de entrega más rápidos y menor gasto en intereses.
Los contrachapados presentan variaciones según su tipo, que incluyen la especie de madera utilizada, la calidad de las chapas (donde generalmente se especifica la calidad de las caras exteriores pero no siempre de las interiores), el espesor tanto de las chapas como del conjunto y el tipo de encolado utilizado. Estos parámetros influyen en las propiedades y usos específicos de cada tipo de contrachapado.
Según su uso o ambiente de utilización, se clasifican según las normas UNE-EN 335-1 y UNE-EN 314-2 para la calidad del encolado en:
Interior (Encolado 1): Fabricados empleando colas y resinas de urea-formaldehído.
Exterior Cubierto o semiexterior (Encolado 2): Se utilizan resinas de urea formaldehído melamínico.
Exterior (Encolado 3): En este tipo de ambientes, se requiere combinar maderas con buena resistencia natural a la humedad y podredumbre, junto con colas fenólicas.
Otro aspecto importante es la madera utilizada, pues diferentes tipos de madera otorgan distintas propiedades técnicas al contrachapado final. Por ejemplo, un contrachapado de abedul tendrá características diferentes al de okume. Además de la elección de la madera, es relevante considerar la calidad de la misma. Las fichas técnicas suelen hacer mención a la calidad de la cara, contracara y chapas interiores, ya que las necesidades varían según si el tablero se usará en construcción o en la fabricación de mobiliario.
En los encofrados, se utilizan dos tipos de contrachapados: uno diseñado para exteriores y otro para interiores. El contrachapado para exteriores se fabrica con una cola completamente impermeable y está destinado a lugares expuestos a condiciones climáticas adversas y humedad. Por otro lado, el contrachapado para interiores también es resistente a la humedad, aunque no es completamente impermeable. Se emplea en situaciones donde la exposición al mal tiempo y humedad no será excesiva. De esta manera, se asegura que cada tipo de contrachapado se emplea en el entorno adecuado, optimizando su rendimiento y durabilidad según las condiciones específicas de uso.
El contrachapado para exteriores se presenta con una o ambas caras revestidas por una capa dura y resistente de resinas fundidas impermeables, lo que garantiza una mayor durabilidad del pulido de las superficies y permite su reutilización en numerosas ocasiones. Los tableros de encofrado están recubiertos en ambos lados con una película fenólica, lo que les proporciona una superficie muy fina y también incrementa ligeramente su resistencia. Algunos constructores y fabricantes protegen las esquinas y los cantos usando perfiles de metal. Para prevenir la adhesión del hormigón al encofrado y asegurar un desencofrado sin dañar la superficie del hormigón o el encofrado, es completamente necesario aplicar pinturas de protección, aceitar los tableros o recubrirlos con películas fenólicas o film fenólico.
La medida más comúnmente utilizada en la industria de los tableros es el estándar de 244×122 cm, aunque también se encuentran tableros de 244×210 cm, especialmente para fines de construcción. En cuanto al espesor, varía entre 5 y 50 mm, siendo los espesores más frecuentes los mismos que para otros tableros, como 10, 12, 15, 16, 18 y 19 mm. Los espesores estándar del tablero contrachapado de encofrado son de 12 mm, que se utilizan en construcciones normales. Para construcciones más pesadas, se emplean tableros de 15-18 y 21 mm. Es importante destacar que los contrachapados con un espesor menor a 12 mm se reservan para aplicaciones en elementos especiales, como revestimientos de encofrados construidos con otros materiales o en superficies curvas, debido a que las láminas delgadas de madera contrachapada tienden a curvarse con relativa facilidad.
El contrachapado permite lograr curvas sencillas de forma fácil, obteniendo excelentes resultados cuando se cuenta con una superficie continua con la curvatura precisa para apoyar los paneles. En casos donde existan puntos críticos con curvaturas complicadas, se prefieren dos planchas delgadas superpuestas en lugar de una sola con el mismo grosor total. Además, si es necesario trabajar con radios de curvatura aún más pequeños, es posible lograrlos utilizando contrachapado para exteriores y aplicándoles previamente un tratamiento de humedecimiento y vaporización.
Para facilitar el despegado del encofrado, es necesario impregnar los tableros con una grasa especial o un agente similar. Para una mayor durabilidad, se puede aplicar una primera capa de pintura de aluminio. Este tratamiento asegura que el encofrado pueda retirarse sin dañar ni el hormigón ni la superficie del tablero. Es importante limpiar todos los residuos de hormigón y quitar los clavos antes de apilar los tableros para evitar el deterioro normal de la madera. Con un manejo adecuado, es posible emplear los mismos tableros un número elevado de veces. Incluso cuando están dañados y no son aptos para encofrar, todavía tienen un alto valor de recuperación para suelos, rampas o techos.
Los tableros fenólicos tienen una capacidad máxima de carga que puede variar dependiendo de las circunstancias. En situaciones normales, pueden soportar hasta 80 cargas, pero si se busca un acabado más cuidado, este número se reduce a 50. En condiciones especiales, la capacidad máxima puede disminuir aún más, llegando incluso a 20 o menos cargas. No obstante, la durabilidad del tablero fenólico depende no solo del espesor de la capa de revestimiento, que puede variar desde 540 hasta 120 g/m2, sino también del trato al que se le someta. Si se maneja con relativo cuidado, está bien sellado y se evita clavar en exceso, su vida útil será la adecuada.
Es crucial evitar el uso de un tablero inadecuado, pues esto podría ocasionar fallos superficiales en el hormigón. Un falso ahorro en esta partida podría generar costos adicionales mucho mayores para reparaciones o, en ocasiones extremas, incluso requerir demoliciones y nuevas construcciones.
Para prolongar la vida útil de los tableros, se deben seguir algunas recomendaciones durante su almacenamiento. En primer lugar, es fundamental evitar el contacto directo con agua y la exposición al sol. Al apilar los tableros sobre el suelo, es esencial comprobar que no haya presencia de agua ni barro en la zona de almacenamiento. Además, se debe evitar guardar los tableros en lugares excesivamente secos o con temperaturas elevadas, ya que esto podría provocar deformaciones. Al seguir estas pautas, se garantiza una mayor durabilidad y rendimiento de los tableros fenólicos.
Os dejo algunos vídeos explicativos. Espero que os sean de interés.
También os dejo un catálogo de Alsina sobre productos fenólicos y componentes.
Figura 1. Apeo en fachada (Valencia). https://derribosdegeser.es/apeos-y-refuerzos-estructurales
La protección del patrimonio arquitectónico considera no solo el valor intrínseco de un edificio, sino también los valores que aporta al espacio público, especialmente la imagen exterior que ofrece la fachada. Las normas urbanísticas municipales muchas veces obligan a preservar dicha fachada y permiten demoler y reconstruir el resto de la estructura. Este es un proceso complejo que precisa del uso de apeos específicos que garanticen la seguridad y la estabilidad de estas fachadas mientras se procede a la demolición y reconstrucción del resto del edificio (Figura 1).
En los últimos años, se han incrementado significativamente este tipo de intervenciones, por lo que este tipo de apeos han llamado la atención y ha crecido la sensibilidad para que su empleo sea seguro. Estas estructuras de apeo, aunque sean temporales, deben proyectarse, calcularse y ejecutarse con el mismo nivel de detalle que cualquier otro tipo de estructura permanente. Además, al sustentar un elemento tan relevante en condiciones no previstas originalmente, que a menudo ha sido afectado por alteraciones o daños significativos, es fundamental llevar a cabo estudios pormenorizados que aborden estos aspectos con especial atención y cuidado.
Hemos asistido a una continua mejora en este tipo de intervenciones. Se refleja tanto en el cuidado con el que se resuelve el problema, empleando sistemas tradicionales de sustentación mediante estructuras tubulares interconectadas, como en el aumento de intervenciones basadas en estructuras de perfiles laminados diseñadas y construidas específicamente para este propósito. Además, se ha introducido en el mercado sistemas industrializados de estructuras para este tipo de apeos.
La estabilización del interior de la fachada (Figura 2) consiste en una estructura modular compuesta por vigas y tensores conectados mediante uniones atornilladas. Este sistema cuenta con diferentes niveles de correas y puntales, diseñados para unir los muros y solidarizar el movimiento entre ellos. Es importante que estos muros tengan la capacidad de soportar las cargas horizontales a las que estarán expuestos, pues la función del arriostramiento es asegurar una conexión sólida entre ellos, para que trabajen de manera conjunta y eficiente. La ingeniería de esta conexión posibilita la compatibilización de los desplazamientos horizontales entre el conjunto de muros y rigidizadores. Como resultado, parte de la carga se deriva hacia los otros muros arriostrados, lo que disminuye significativamente la tensión sobre el muro en estudio. Esto conlleva una reducción del riesgo de deformaciones y fisuraciones excesivas, contribuyendo a una mayor durabilidad y seguridad de la estructura.
Figura 2. Sistema de estabilización de fachada interior. https://www.incye.com/estabilizadores-de-fachada/interiores/
El proceso de apeo de la fachada involucra varias fases. En primer lugar, es importante obtener un profundo conocimiento previo de los elementos afectados por el apeo, lo que abarca tres aspectos esenciales: las características constructivas de la fachada y su relación con el resto del edificio, el estado de conservación y posibles daños, así como un estudio detallado del suelo y subsuelo donde se asentará el apeo. La siguiente etapa implica definir el propio apeo y establecer las medidas de seguridad necesarias, atendiendo a las particularidades específicas de la fachada y las lesiones presentes, considerando las acciones concretas requeridas, así como aspectos generales relacionados con la estabilización, como excentricidades de carga, pandeo, fuerzas del viento y sismicidad. Por último, la ejecución de las obras incluye medidas preliminares, como calado de forjados y tabiques para permitir el paso de elementos del apeo, junto con la implementación de apuntalamientos y consolidaciones específicas según el estado intrínseco de la fachada. Posteriormente, se construye la estructura de sustentación de la fachada y se procede a la demolición del interior del edificio para, finalmente, vincular el nuevo edificio de manera segura a la antigua fachada.
Figura 3. Apeo en fachada (Ayora). Imagen: V. Yepes (2022)
Aquí tenéis algunos vídeos que, espero, os interesen:
Os paso un documento donde se describen los estabilizadores de fachada, de la profesora Inmaculada Oliver Faubel, de la Universitat Politècnica de València.
Hoy 19 de julio de 2023 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D. David Martínez Muñoz titulada “Optimal deep learning assisted design of socially and environmentally efficient steel concrete composite bridges under constrained budgets“, dirigida por Víctor Yepes Piqueras y José V. Martí Albiñana. La tesis recibió la máxima calificación de sobresaliente «cum laude» y presenta la mención internacional. Presentamos a continuación un pequeño resumen de la misma.
Resumen:
El diseño de infraestructuras está fuertemente influido por la búsqueda de soluciones que tengan en cuenta el impacto en la economía, el medio ambiente y la sociedad. Estos criterios están muy relacionados con la definición de sostenibilidad que hizo la Comisión Brundtland en 1987. Este hito supuso un reto para técnicos, científicos y legisladores. Este reto consistía en generar métodos, criterios, herramientas y normativas que permitieran incluir el concepto de sostenibilidad en el desarrollo y diseño de nuevas infraestructuras. Desde entonces, se han producido pequeños avances en la búsqueda de la sostenibilidad, pero se necesitan más a corto plazo. Como plan de acción, las Naciones Unidas establecieron los Objetivos de Desarrollo Sostenible, fijando el año 2030 como meta para alcanzarlos. Dentro de estos objetivos, las infraestructuras se postulan como un punto crítico. Tradicionalmente, se han desarrollado métodos para obtener diseños óptimos desde el punto de vista del impacto económico. Sin embargo, aunque en los últimos tiempos se ha avanzado en la aplicación y utilización de métodos de análisis del ciclo de vida completo, aún falta un consenso claro, especialmente en el pilar social de la sostenibilidad. Dado que la sostenibilidad engloba diferentes criterios, que en principio no van necesariamente de la mano, el problema de la búsqueda de la sostenibilidad se plantea no solo como un problema de optimización, sino también como un problema de toma de decisiones multi-criterio.
El objetivo principal de esta tesis doctoral es proponer diferentes metodologías para la obtención de diseños óptimos que introduzcan los pilares de la sostenibilidad en el diseño de puentes mixtos acero-hormigón. Como problema estructural representativo se sugiere un puente viga en cajón de tres vanos mixto. Dada la complejidad de la estructura, en la que intervienen 34 variables discretas, la optimización con métodos matemáticos resulta inabordable. Por ello, se recomienda el uso de algoritmos metaheurísticos. Esta complejidad también se traduce en un alto coste computacional para el modelo, por lo que se implementa un modelo de redes neuronales profundas que permite la validación del diseño sin necesidad de computación. Dada la naturaleza discreta del problema, se proponen técnicas de discretización para adaptar los algoritmos al problema de optimización estructural. Además, para mejorar las soluciones obtenidas a partir de estos algoritmos discretos, se introducen métodos de hibridación basados en la técnica K-means y operadores de mutación en función del tipo de algoritmo. Los algoritmos utilizados se clasifican en dos ramas. La primera son los basados en trayectorias como el Simulated Annealing, Threshold Accepting y el Algoritmo del Solterón. Por otra parte, se emplean algoritmos de inteligencia de enjambre como Jaya, Sine Cosine Algorithm y Cuckoo Search. La metodología de Análisis del Ciclo de Vida definida en la norma ISO 14040 se usa para evaluar el impacto social y medioambiental de los diseños propuestos. La aplicación de esta metodología permite evaluar el impacto y compararlo con otros diseños. La evaluación mono-objetivo de los diferentes criterios lleva a la conclusión de que la optimización de costes está asociada a una reducción del impacto medioambiental y social de la estructura. Sin embargo, la optimización de los criterios medioambientales y sociales no reduce necesariamente los costes. Por ello, para realizar una optimización multi-objetivo y encontrar una solución de compromiso, se implementa una técnica basada en la Teoría de Juegos, recomendando una estrategia de juego cooperativo. La técnica multi-criterio empleada es la Teoría de la Entropía para asignar pesos a los criterios para la función objetivo agregada. Los criterios considerados son los tres pilares de la sostenibilidad y la facilidad constructiva de la losa superior. Aplicando esta técnica se obtiene un diseño óptimo relativo a los tres pilares de la sostenibilidad y a partir del cual se mejora la facilidad constructiva.
En ocasiones nos encontramos con rutinas y costumbres arraigadas en la redacción y revisión de proyectos de construcción. A lo largo del tiempo, estas prácticas se vuelven habituales y ni siquiera nos cuestionamos su validez, simplemente las seguimos porque “se hace así de toda la vida”. Es el típico argumento “ad antiquitatem” o apelación a la tradición, que implica que algo debe ser correcto o bueno porque es antiguo o tradicional, o porque es “como siempre han sido las cosas”. Sin embargo, es evidente que se trata de una falacia argumentativa.
Un ejemplo de esta situación es el frecuente “copiar y pegar” de artículos de los Pliegos de Prescripciones Técnicas Particulares de un proyecto, o cuando se justifican los precios sin tener conocimiento de las razones detrás del límite del 6% para el coeficiente K de costes indirectos en obras terrestres. Lo mismo ocurre con documentos como el Cuadro de Precios N.º 2 que, indagando en su historia, esta se desvanece en la oscuridad remota del pasado y no se sabe muy bien cuál es su origen. De alguna de estas cosas ya hemos hablado en algunos artículos anteriores.
Pero otras veces, hay que remontarse a Órdenes, Circulares o Notas Internas del Ministerio correspondiente, que son las que en un pasado distante dictaron, con mayor o menor fortuna, las formas y los contenidos en la forma de redactar los proyectos de construcción. Sin embargo, de manera mimética y sin autocrítica, seguimos aplicándolas como siempre. En ocasiones, surgen dudas razonables sobre si estas normativas, o parte de ellas, siguen en vigor o han sido reemplazadas por otras con un estatus legal diferente. Si buscáis un listado de la normativa aplicable sobre proyectos, podéis acudir a la página siguiente: http://carreteros.org/normativa/proyectos/proyectos.htm, aunque se trata de un enlace que podría no estar actualizado o sea incompleto.
A modo de ejemplo, os presento varias normas que han dado origen a una parte de la justificación de precios en un proyecto. Espero que os resulten útiles y, al mismo tiempo, os invito a reflexionar si, después de varias décadas, aún tiene sentido su aplicación o si es necesario replantear su redacción y contenido. Es posible que conozcan otras normas antiguas que aún mantengan vigente parte de su articulado.
El cálculo de los rendimientos de los equipos no es un tema sencillo, pues son muchos los factores de producción de los que depende. No obstante, a veces necesitamos conocer, aunque sea de forma aproximada, la producción de la maquinaria, por ejemplo, para la justificación de los precios en un proyecto. Para resolver este problema, os propongo un método simplificado, pero que tiene en cuenta muchos de los factores que intervienen en la merma de la producción. Lo que es un error es considerar los rendimientos de los equipos que vienen dados en la justificación de precios de las bases de datos, pues son valores medios que, en numerosas ocasiones, se alejan peligrosamente de la realidad. Tampoco se deben usar los datos directamente proporcionados por los fabricantes, folletos, libros, internet, etc., pues son producciones que se alcanzan en casos ideales con maquinistas muy experimentados y en condiciones de trabajo que difícilmente se acercan a lo que realmente pasa en una obra.
MÉTODO SIMPLIFICADO PARA EL CÁLCULO DE LA PRODUCCIÓN DE LA MAQUINARIA
Se propone el siguiente procedimiento simplificado para atender a la reducción de producción de un equipo debido a las condiciones de trabajo, la influencia del tráfico, la congestión de la obra, otras contingencias y de las condiciones atmosféricas en la producción de un equipo.
La producción real estará afectada por factores de reducción de la siguiente forma:
Se entiende por producción máxima, o producción tipo de un equipo, Pmáx, aquella capaz de realizar en 54 minutos por cada hora de trabajo de forma ininterrumpida siguiendo un determinado método de trabajo y en unas condiciones determinadas. A falta de datos específicos, esta producción es la que habitualmente proporcionan los fabricantes de los equipos. Seguidamente, se detalla el cálculo simplificado de los factores de producción.
El factor de las condiciones de trabajo de la obra para una máquina fc en un tajo determinado se puede obtener de la siguiente tabla:
Condiciones de trabajo
fc
Óptima
1,00
Buena
0,95
Normal
0,85
Regular
0,75
Mala
0,65
El factor de retraso, fd, está relacionado con el mal tiempo o las interrupciones debidas al tráfico, congestión en la obra u otras contingencias, siendo su expresión la siguiente:
siendo
Donde
ft factor de reducción como consecuencia del tráfico, congestión en la obra u otras contingencias
TTD tiempo total de trabajo disponible
TPT tiempo perdido debido al tráfico, congestión en la obra y otras contingencias durante las horas de trabajo
fw factor de reducción por meteorología adversa
NTDA número total de días (horas) en los que las condiciones atmosféricas permiten trabajar
NTD número total de días (horas)
El factor de operación, fo, considera que el personal no trabaja al máximo rendimiento todas las horas, ni se pueden anticipar a imprevistos. En la tabla siguiente se muestra el factor sugerido en función de la calificación de los operadores y la organización de la obra.
Experiencia y motivación de los operadores
Muy buena
Buena
Mediana
Mediocre
Pobre
Organización de la obra
Muy buena
0,90
0,84
0,78
0,73
0,67
Buena
0,88
0,82
0,77
0,71
0,65
Mediana
0,86
0,80
0,75
0,69
0,64
Mediocre
0,84
0,79
0,73
0,67
0,62
Pobre
0,82
0,77
0,71
0,65
0,60
El factor de fallo mecánico, fb, depende de la antigüedad de la máquina. Durante el primer año no se considera reducción alguna, por lo que fb = 1,00. Pero por cada año transcurrido a partir de ese momento, se reduce de forma lineal el factor, hasta llegar a fb = 0,85 al finalizar la vida económica de la máquina.
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.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de planificación y control de obras. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 189. Valencia, 94 pp.
Figura 1. Rescate urbano. Fuente: UME Ministerio de Defensa España. https://rescateurbanousar.wordpress.com/category/apuntalamiento/
La misión principal de los apeos de urgencia es evitar un colapso repentino de una estructura dañada y garantizar la seguridad del personal que realiza operaciones en el edificio. Dado que las condiciones de trabajo son peligrosas, es necesario utilizar elementos fabricados con materiales ligeros y de rápida entrada en carga y fáciles de ensamblar. En esta etapa de la actuación, los apeos telescópicos metálicos son los más adecuados, aunque también se emplean apeos ligeros de madera o metal. También existen puntales con sistemas hidráulicos y neumáticos con bloqueo que permiten un “apuntalamiento remoto”. Sin embargo, no supone una solución de apeo definitiva.
La principal diferencia entre un apeo de emergencia y uno programado radica en que, en el primer caso, no es posible realizar un estudio detallado de la distribución de cargas en la estructura ni diseñar el apeo de manera adecuada debido a la limitación de tiempo. Sin embargo, las condiciones técnicas deberían ser similares, lo que implica que el apeo de urgencia debe ser rápido y sencillo, permitiendo mejoras o extensiones posteriores a otras áreas o bajo diferentes criterios.
Se recomienda diseñar un apuntalamiento de urgencia que sea compatible con los trabajos de reparación o sustitución posteriores del elemento dañado. Sin embargo, lograr este nivel de precisión requiere una diagnosis precisa y la anticipación de si los trabajos futuros serán de reparación o sustitución, así como la técnica que se empleará. Esta tarea puede resultar complicada debido a la urgencia con la que se aborda, incluso si es realizada por un técnico que será responsable de la reparación posteriormente. Existe la posibilidad de que el técnico encargado del apuntalamiento de urgencia no sea el mismo que lleve a cabo la reparación, lo que podría generar discrepancias en los criterios de reparación.
En situaciones extremas, es posible que el apuntalamiento de urgencia sea ejecutado por bomberos u otros cuerpos de emergencia con el objetivo de salvar el edificio, incluso poniendo en riesgo su propia integridad. En este caso, su prioridad principal es proteger a las personas y asegurar rápidamente la estructura. Por lo tanto, aunque es deseable lograr una compatibilidad entre el apuntalamiento de urgencia y los trabajos posteriores, esto no siempre será posible, ya que se prioriza la rapidez y la seguridad de las personas.
Cuando se ejecuta un apeo, el proceso debe seguirse siempre de abajo hacia arriba, consolidando primero las partes inferiores y luego las superiores. Si se realiza el apuntalamiento desde el forjado dañado hacia el terreno, se someten los forjados a esfuerzos de flexión debido a las cargas adicionales del apuntalamiento, incluso si ya están apuntalados. Cuando se utiliza madera para el apeo, es crucial utilizar un material de buena calidad, seco y en buen estado. Se debe tener precaución al ajustar las cuñas, haciéndolo lentamente para que la carga se aplique gradualmente. Un ajuste excesivo puede ocasionar daños más graves a la estructura. Por lo tanto, un buen apeo, incluso en situaciones de urgencia, debe ser neutro, evitando levantar excesivamente la estructura mediante un apriete o acuñado excesivo de las piezas, pues esto podría causar lesiones más graves que las que se intentan corregir.
En el caso de utilizar puntales metálicos, es fundamental seleccionar el adecuado para alcanzar la altura deseada y asegurarse de que estén correctamente aplomados al colocarlos, de manera que transmitan las cargas de manera adecuada. Una vez finalizado el apeo, se recomienda colocar testigos de yeso para monitorear cualquier avance en la lesión que pueda requerir nuevas medidas de seguridad, y realizar revisiones periódicas.
Se puede reducir la gran flecha en el vano de un forjado mediante la colocación de una fila de puntales telescópicos. En el espacio bajo la cubierta, se instala un apeo enano compuesto por un pie derecho y un codal inclinado denominado tornapunta, que se coloca sin apretar, en lo que se conoce como posición “a la espera”. Estos elementos se aseguran mediante un pasador y descargan sobre una línea vertical de puntales y las cabezas de los tirantes. Para contrarrestar el empuje del codal hacia la sobrecarrera central, se fijan en ambos lados utilizando dos durmientes colocados sobre los tirantes, asegurándolos con tirafondos. En el caso de un muro socavado, se recomienda instalar otro codal de menor altura y con la menor inclinación posible para evitar su colapso. Para contrarrestar el empuje horizontal en la base, se realiza una excavación en el terreno donde se coloca un durmiente que asegura la base de la tornapunta.
Figura 2. Apuntalamiento con puntales. https://demodtres.com/servicios/apuntalamiento/
Existe un riesgo inminente de caída de alguna sección de cornisa hacia la vía pública, por lo tanto, es necesario delimitar un área de seguridad con vallas. En una etapa posterior, estas vallas deben reemplazarse por andamios con visera que permitan una circulación segura por el exterior. Entre las operaciones siguientes se incluye la instalación de un segundo conjunto de apeos, en consecuencia, los apeos actuales no deben obstaculizar ni impedir la instalación y ubicación de los siguientes. El orden y tipo de las operaciones posteriores dependerá del objetivo final previsto.
A continuación os dejo un documento de gran interés, elaborado por Pedro Sánchez Gálvez, donde se describen apeos y apuntalamientos de urgencia en edificios dañados por el sismo de Lorca el 11 de mayo del 2011.
También puede resultar de interés este documento sobre evaluación de daños en emergencias, de la Región de Murcia, donde desarrolla un capítulo completo sobre los apeos de emergencia.
Acaban de publicarnos en DYNA, revista indexada en el JCR, un artículo sobre la mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.
