El blog de Víctor Yepes

Concepto y clasificación de las cimentaciones

Figura 1. Cargas sobre un cimiento superficial (Yepes, 2016)

La cimentación de una estructura es aquello que la sustenta sobre el terreno. Generalmente, está enterrada y transmite al terreno su propio peso y las cargas recibidas, de modo que la estructura que soporta sea estable, la presión transmitida sea menor a la admisible y los asientos se encuentren limitados (ver Figura 1). La cimentación consta de dos partes, el elemento estructural encargado de transmitir las cargas al terreno, o cimiento, y la zona del terreno afectada por dichas cargas, o terreno de cimentación. La cimentación debe resistir las cargas y sujeta la estructura frente a acciones horizontales como el viento y el sismo, conservando su integridad. La interacción entre el suelo y la estructura depende de la naturaleza del propio suelo, de la forma y tamaño de la cimentación y de la flexibilidad de la estructura.

Por cierto, el material de este artículo forma parte del curso que puedes seguir en línea, en el siguiente enlace: https://ingeoexpert.com/cursos/curso-de-procedimientos-de-construccion-de-cimentaciones-y-estructuras-de-contencion-en-obra-civil-y-edificacion/

Las cimentaciones se diseñan para no alcanzar los estados límites últimos o de servicio. Los primeros llevan a la situación de ruina (estabilidad global, hundimiento, deslizamiento, vuelco o rotura del elemento estructural), mientras que los segundos limitan su capacidad funcional, estética, etc. (por ejemplo, movimientos excesivos). Se denomina capacidad portante a la máxima presión que transmite una cimentación sin alcanzar el estado último, mientras la presión admisible es aquella que no se alcanza en ningún estado límite, ya sea último o de servicio, presentando un coeficiente de seguridad respecto a la capacidad portante.

Otros problemas a considerar son la estabilidad de la excavación, los problemas de ataques químicos al hormigón, la posibilidad de heladas, el crecimiento de vegetación que deteriore la cimentación, los agrietamientos y levantamientos asociados a las arcillas expansivas, la disolución cárstica, la socavación, los movimientos del nivel freático, los daños producidos a construcciones existentes (Figura 2) o futuras, las vibraciones de maquinaria o los efectos sísmicos sobre el terreno, especialmente cuando existe posibilidad de licuación.

Los procedimientos constructivos influyen notablemente en el comportamiento de una cimentación. Hay que tener en cuenta que la construcción de la cimentación altera el terreno circundante, lo cual puede modificar algunas de las hipótesis de cálculo. A modo de ejemplo, los pilotes perforados descomprimen el terreno influyendo en la resistencia por fuste. La hinca de pilotes en limos y arenas sueltas saturadas aumenta la presión intersticial, lo que disminuye temporalmente la capacidad del pilote e incluso causar la licuación del terreno.

Figura 2. Descalce de una cimentación vecina durante la excavación. Imagen: E. Valiente

La cimentación puede clasificarse atendiendo a la profundidad a la que se realiza (ver Figura 3). Así, si llamamos D a la profundidad a la que se encuentra el contacto entre la cimentación y el terreno y B la dimensión menor de la cimentación, estas se pueden clasificar en:

Cimentación superficial o directa:

D/B < 4

D < 3 m

Cimentación semiprofunda o pozos:

4 ≤ D/B ≤ 8

3 m ≤ D ≤ 6 m

Cimentación profunda o pilotaje:

D/B > 8

D > 6 m

Figura 3. Clasificación de las cimentaciones en función de la profundidad de apoyo (Yepes, 2016)

Existen distintos tipos de cimentaciones superficiales, tal y como se aprecia en la Figura 4.

Figura 4. Algunos tipos de cimentaciones superficiales. Imagen elaborada a partir de: http://www.generadordeprecios.info/

En la Tabla 1 se ha asignado a cada cimiento directo el tipo de elemento estructural al que sirve de cimentación.

Os dejo a continuación un vídeo explicativo donde se recoge todo lo anteriormente expuesto. Espero que os sea útil.

También podéis ver este vídeo de José Ramón Ruíz, de la UPV:

Os dejo también una presentación de Marcelo Pardo al respecto:

Referencias:

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.

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

Cursos:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Editorial Revista Digital Estructurando nº 3 año 2014

Con el nuevo año ha nacido la Revista Digital Estructurando. Creo que es una muy buena noticia y no tengo más que congratularme por ello. Con este motivo, me invitaron a escribir un editorial que encabezase el nº 3 de la revista. Os remito a la misma en este enlace y además o paso el texto que escribí con dicho motivo: http://estructurando.net/revista-estructurando-no-3-ano-2014/

«Cuando José Antonio Agudelo me propuso escribir un pequeño texto para la revista Estructurando, revisando el año 2014, rápidamente me percaté de cómo pasa el tiempo y cuántas cosas pasan sin apenas darnos cuenta.

Lo primero que debo hacer, sin duda, es agradecer la labor de divulgación técnica realizada por Estructurando desde su creación, ya en el año 2012. Sin duda, se trata de uno de los blogs de referencia en el ámbito de las estructuras en lengua española. Dicho año coincide con el lanzamiento del “Blog de Víctor Yepes”, cuya primera entrada tuvo lugar el 5 de marzo de ese año. Me quedan menos de 10 entradas para llegar a las 1000. ¡Quién lo iba a decir! Por tanto, ambos blogs empezaron, de casualidad, el mismo año, y se han centrado en divulgar aspectos muy relacionados entre sí, la ingeniería de la construcción y las estructuras.

Lo segundo, resaltar la importancia de la divulgación seria de la ingeniería. Desgraciadamente, internet es muy grande y existen demasiadas páginas donde se tratan los aspectos técnicos de forma superficial, incluso incorrecta en conceptos muy básicos. Por este motivo se agradece el rigor y la seriedad que presenta Estructurando en sus publicaciones. Referentes como éste, de gran calidad, desgraciadamente se copian, replican e incluso tergiversan el contenido en páginas que plagian, cortan, pegan y, lo que es peor, sirven de guía a futuros ingenieros y profesionales en activo que, lejos de cotejar y comprobar los contenidos, los aplican sin más en obras que requieren del conocimiento y la experiencia de los especialistas para asegurar la seguridad y buen funcionamiento de las infraestructuras.

Del año 2014 son algunos de los artículos más leídos de Estructurado. Cabe resaltar “Una sencilla regla para predimensionar pilares de hormigón”. Se trata de un artículo breve, pero de gran interés para los calculistas en estructuras de edificación. Otra entrada muy consultada es la referente a “Un nuevo forjado reticular con huecos que ahorra un 20% de hormigón”. En ambos casos resulta de gran interés no solo leer el artículo en sí mismo, sino los comentarios que dejan los lectores al respecto. En este sentido, resulta conveniente avivar el pensamiento crítico del lector al respecto de los comentarios que se realizan. Casi todos son bienintencionados, pero algunos presentan graves errores conceptuales que podrían propagarse como la pólvora en un medio de difusión de tanto alcance como es éste.

Todo ello nos lleva a reflexiones de gran calado respecto a la influencia, positiva o negativa, de internet y de las redes sociales. ¿Hasta qué punto se deben censurar comentarios fuera de lugar, faltos de rigor o con errores conceptuales? ¿Se deben actualizar los artículos y entradas de este tipo de blog técnico? ¿Quién avala el contenido de lo que se dice en estos blogs? ¿Cómo se protege la propiedad intelectual de lo que se dice o comenta? ¿Hasta qué punto la publicidad no interfiere en la independencia del medio? ¿Qué responsabilidad tiene este tipo de blogs si se aplican conceptos o consejos erróneos o no aplicables a casos concretos? Como vemos, este tipo de preguntas inciden directamente con la ética de la comunicación y con la responsabilidad social que tiene la divulgación técnica y científica. La revisión de los contenidos por pares podría ser una buena forma de garantizar la calidad de la divulgación técnica de este tipo de herramientas de uso masivo. La creación de una asociación de páginas de divulgación técnica seria, con un código ético compartido, podría ser una buena idea para garantizar la labor social de este tipo de medios. Y como éstas, seguro que existen más ideas al respecto.

Estructurando es un buen ejemplo de blog de divulgación técnica. Basta leer y revisar sus artículos para comprender la importancia social que tiene este medio de comunicación y el rigor con el que se tratan los temas. Por tanto, animo a sus editores a continuar por esta línea y a mejorar, en la medida de lo posible, sus enfoques y contenidos. Si no existiera Estructurando, habría que inventarlo».

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Palas cargadoras

La norma ISO 6165:2012 define como cargadora a la máquina autopropulsada sobre ruedas o cadenas con un equipo montado en la parte frontal, cuya función principal es la operación de carga (utiliando una cuchara), con la que carga o excava mediante el movimiento de la máquina hacia delante. Por tanto, aparte de la cuchara frontal, su estructura, soporte y un sistema de brazos articulados capaz de cargar y excavar mediante su desplazamiento y el movimiento de sus brazos, y de elevar, transportar y descargar materiales.

Son máquinas diseñadas para la excavación, carga y pequeño transporte de material. Se denominan genéricamente palas cargadoras, aunque otros nombres podrían ser la de pala tractora o cargadora frontal. Se trata de un tractor al que se le acopla una cuchara que se llena por empuje de la máquina sobre el terreno, dotada de un dispositivo de elevación y otro de volteo para manipular las tierras. Estas máquinas tienen como funciones principales las de cargar en las unidades de transporte materiales sueltos o la alimentación de tolvas, acopiar productos, efectuar operaciones de excavación en terrenos no muy duros o compactos, elevación y manejo de cargas y acarreos a distancias pequeñas de materiales (no más de 30 o 50 m. si no se quiere bajar rápidamente su producción). Atendiendo a su sistema de desplazamiento, se dividen en palas cargadoras sobre neumáticos y sobre orugas.

Como una imagen vale más que mil palabras, os dejo unos vídeos para que veáis cómo trabaja esta máquina.

https://www.youtube.com/watch?v=z002KeNgdy4

Referencias:

AENOR (2012). UNE-EN ISO 6165 «Maquinaria para movimiento de tierras. Tipos básicos. Identificación, términos y definiciones».

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.

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

Cursos:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Tractor sobre ruedas: el turnadozer

El turnadozer es un tractor montado sobre neumáticos. A diferencia de los tractores montados sobre orugas, los buldóceres (bulldozers, en inglés), los turnadozers transmiten mayor presión específica sobre el terreno (0,35 MPa). Presentan una tracción de hasta 82 t, necesitan tracción a las cuatro ruedas y son más veloces que los buldóceres (hasta 60 km/h), por lo que presentarían cierta ventaja en el desplazamiento de tierras a mayores distancias (aunque entraría en competencia con las cargadoras). Sin embargo, no son aconsejables en terrenos rocosos por el desgaste y los cortes de neumáticos. Es por ello que no son muy frecuentes en las obras. En una de mis primeras obras tuve la ocasión de utilizar uno de ellos, debido a exigencias de uso del parque de maquinaria de la empresa, pero se usaba principalmente para labores auxiliares de limpieza de la zona de carga y en el mantenimiento de pistas y caminos de obra.

Un vídeo antiguo sobre esta máquina, que espero os guste.

Aquí tenéis otro vídeo ilustrativo:

En este otro podemos ver un turnadozer con múltiples ejes de ruedas.

Referencias:

YEPES, V. (2014). Maquinaria de movimiento de tierras. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 204. Valencia, 158 pp.

Cursos:

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

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Apisonadoras estáticas de rodillos lisos

Figura 1. Apisonadora estática de rodillo liso tipo triciclo. Imagen: V. Yepes

Las apisonadoras estáticas son los compactadores más antiguos, constituidas por rodillos metálicos lisos revestidos mediante una gruesa chapa de acero. Se caracterizan por la presión estática que ejercen sobre el terreno, considerándose un área de contacto que depende del diámetro de los cilindros, del peso de la máquina y del tipo de suelo. Sin embargo, el efecto de la compactación estática alcanza muy poca profundidad, por lo que no son eficientes. Es por ello que hoy en día no se fabrican compactadores estáticos de rodillos, sino que son los vibratorios los que, en ausencia de vibración, se usan de forma estática para determinadas aplicaciones, como puede ser el planchado o sellado de la última capa compactada de suelo en una jornada o en las primeras pasadas de compactación de aglomerados asfálticos.

La densificación del suelo que provocan los rodillos lisos se reduce considerablemente a medida que éste profundiza en la tongada que se compacta y dicho efecto de compactación se produce de arriba hacia abajo.

En la compactación de suelos, estas máquinas serían adecuadas para arenas y gravas bien graduadas, limos y arcillas de baja plasticidad, en tongadas de 10-20 cm y 4-8 pasadas, pero no lo son en arenas uniformes, arenas limosas y arcillas blandas. Cuando se utiliza en arcillas y limos plásticos, es común que al cabo de cierto número de pasadas lleguen a presentarse fracturas o grietas en la parte superior de la tongada, debido a la rigidez que esta zona adquiere por excesiva compactación en comparación con la zona inferior de la misma capa. En este caso, queda la capa inferior con una rigidez y una compacidad más baja.

Existen dos tipos básicos: triciclo y tándem, pues no es habitual el uso del rodillo liso remolcado. Sus velocidades varían hasta 10-12 km/h.

Tipo triciclo

Consta de un cilindro delantero dividido normalmente en dos mitades con giro independiente para facilitar los cambios de dirección, y dos cilindros traseros en el eje motor de gran diámetro. Los rodillos delantero y traseros se encuentran solapados, con una anchura de compactación de unos 2 m. La distribución por eje del peso, es generalmente del 70% hacia el eje motriz (trasero) y el 30% hacia el eje direccional (delantero). La energía de trabajo se puede variar lastrándolo con agua. Sus pesos oscilan entre 7 y 20 t. Los motores diésel que los propulsan tienen una potencia media de 40 kW. La velocidad máxima de estas apisonadoras está entre 8 y 10 km/h.

El rodillo triciclo se utiliza en compactación de caminos de macadán, bacheos e incrustación de gravilla en tratamientos superficiales, no utilizándose ya en compactación de aglomerados y, menos aún, de terraplenes.

Tipo tándem

Lo componen dos cilindros, el delantero de dirección, y el trasero tractor, aunque a veces ambos son tractores. El movimiento direccional se obtiene con un ángulo entre los ejes de los dos rodillos. El ancho de compactación suele ser inferior a los 1,60 m. El peso normal oscila entre 5 y 15 t. La potencia de su motor diésel varía entre 25 y 125 kW. La velocidad máxima de estas apisonadoras está entre 8 y 15 km/h.

Las apisonadoras estáticas de rodillo liso son secundarias en las obras de tierra, ya que la presión transmitida al terreno es muy superficial debido a la reducida área de contacto -generatriz del cilindro. Se crea una costra rígida en superficie, por lo que muchas veces sirve la máquina para el sellado y cierre de una tongada. Otra de sus limitaciones, es que la carga transmitida siempre es constante, no adaptándose a la capacidad resistente que va adquiriendo el suelo con cada una de las pasadas.

El rodillo tándem ha quedado casi exclusivamente relegado al aglomerado, empleándose en algunos casos como compactador y en otros, simplemente como alisador, ya que con frecuencia la fase principal de compactación del aglomerado la realiza el compactador de neumáticos.

Referencia:

YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428. ISBN: 978-84-9048-603-0.

Cursos:

Curso de compactación superficial y profunda de suelos en obras de ingeniería civil y edificación.

Curso de gestión de costes y producción de la maquinaria empleada en la construcción.

Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

Balance personal de 2018 en el ámbito docente e investigador

El 31 de diciembre suele ser una buena fecha para reflexionar lo que ha sido el año. Todo pasa muy rápido, demasiado rápido, las cosas cambian y las noticias del año que acaba suelen ser agridulces cuando se mira la prensa o la televisión. Desde el punto de vista de la ingeniería, me impactaron mucho los desastres del puente de Morandi en Génova y el hundimiento de una pasarela en Vigo, ambos casi simultáneos ocurridos en agosto, aunque son muchos más los desastres naturales y los relacionados con la ingeniería, el territorio y el cambio climático. Hoy toca realizar el balance del 2018 y destacar aquellos logros que hacen que haya merecido la pena el paso de este año. Como siempre, me centraré en el ámbito docente e investigador.

Lo primero que me gustaría destacar es el 50 aniversario de nuestra Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia. Va a ser difícil llegar a ver el centenario, pero con un poco de suerte, dentro de 25 años podremos ver cómo ha cambiado la Escuela y la profesión. Este año, muy especial en cuanto a fechas, también ha sido el año en que mi hija Lorena terminó de forma brillante el Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos. También es momento de recordar a algunos que nos dejaron. Un recuerdo para los profesores Carlos A. Brebbia y David Billington.

En cuanto a la difusión de la ingeniería, he participado este año en varios programas de radio. En Radio Nacional, en el programa «Esto me suena» me han realizado varias entrevistas donde tuve la ocasión de divulgar aspectos menos conocidos por el público en general de la ingeniería civil. Esta colaboración ya viene siendo habitual desde el año 2016. Este año hemos hablado sobre cómo se construyeron los arcos a lo largo de la historia, sobre las tuneladoras, del viaducto sobre el río Almonte de Garrovillas de Alconétar y otra más sobre la seguridad de nuestros puentes. También me entrevistaron en À Punt Ràdio hablando de los algoritmos heurísticos basados en el jazz que hemos desarrollado en nuestro grupo de investigación como ayuda en la decisión de qué infraestructuras son las prioritarias a la hora de invertir. Esta noticia tuvo eco en numerosos medios de comunicación escrita. En Radio Alcoy también tuve la ocasión de hablar sobre la reparación del puente Fernando Reig, y allí hablé de la necesidad de reconocer a los autores de las obras de ingeniería. Además, de los desastres de Génova y Vigo tuve ocasión de hablar en un artículo denominado «Más allá de Génova y Vigo: la crisis de las infraestructuras es un problema global«, que se publicó en «The Conversation» y que luego se reprodujo en numerosos medios de comunicación escrita. Por último, no quiero olvidar mi labor de difusión a través de mi blog personal. Este año he escrito 130 entradas en el blog sobre diversos temas. Es un blog que ha crecido un 43,9% en número de usuarios respecto al año anterior. En este año 2018 han sido 428 mil usuarios los que han utilizado el blog, lo cual empiezan a ser cifras a tener en cuenta.

En cuanto a las publicaciones de artículos científicos en revistas indexadas, 2018 ha sido un buen año. He publicado 10 artículos internacionales en revistas indexadas en el JCR (Journal of Cleaner Production, Sustainability y Environmental Impact Assessment Review), de las cuales 8 corresponden a revistas en el primer cuartil y 2 a las del segundo cuartil. De las 8 del primer cuartil, 7 son revistas del primer decil. Pero, además, a fecha de hoy, ya nos han publicado tres artículos en revistas de impacto para el año 2019 (Engineering Structures, Journal of Cleaner Production y Environmental Impact Assessment Review), las tres del primer cuartil. Además, hemos publicado en 2018 también un par de artículos en revistas internacionales (Journal of Construction Engineering, Management & Innovation y Technologies). Asimismo, destaco mi contribución como Editor Invitado, junto con el profesor José Mª Moreno, al número especial «Optimization for Decision Making» de la revista Mathematics; así como Editor Asociado en el número especial «Advanced Optimization Techniques and Their Applications in Civil Engineering«, de la revista Advances in Civil Engineering. Todo esto no hubiera sido posible sin mis alumnos de doctorando y colegas del grupo de investigación. También debo reseñar el reconocimiento recibido por el Publons Peer Review Awards 2018, donde se reconoce estar durante el periodo 2017-2018 en el 1% de los revisores en el ámbito “Engineering”. El resultado ha sido que, a fecha de hoy, mi índice Hirsch de producción científica, según la Web of Science, es h=21, mientras que ese mismo índice en Google Académico es h=34.

En cuanto a Congresos, tuve la oportunidad de asistir a dos congresos donde, además de presentar ponencias, he pertenecido a los Comités Científicos. Del 11 al 13 de julio de 2018 asistí al HPSM/OPTI 2018 (International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials), celebrado en Liubliana (Eslovenia). La comunicación presentada se publicará en 2019 en la revista International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements). Por otra parte, del 28 al 31 de octubre asistí al IALCCE 2018 (The sixth International symposium on Life-Cycle Civil Engineering), que tuvo lugar en Gante (Bélgica). Este congreso fue especialmente importante porque Tatiana García Segura, a la que dirigí su tesis doctoral, recibió el Junior Award IALCCE 2018, que premia al mejor investigador, con una edad menor a 42 años. Es la primera vez que un español gana este galardón, lo cual es un hito para la Escuela de Ingenieros de Caminos de Valencia y para la Universitat Politècnica de València. Sobre el tema de playas inteligentes me invitaron a impartir una conferencia magistral en el III Congreso Internacional de Calidad Ambiental en Playas Turísticas, organizado por la Universidad de la Guajira en Colombia, del que también formo parte del Comité Científico Internacional; dicho congreso se celebra entre el 21 y el 23 de marzo de 2018. Debido a problemas de agenda, se me invitó a impartir la charla por teleconferencia. Otros congresos donde participé este año han sido el Congreso Nacional de Innovación Educativa y Docencia en Red IN-RED 2018, Valencia; el ICERI2018,the 11th annual International Conference of Education, Research and Innovation, en Sevilla; y el VIBRArch Valencia 1 Bienial Research of Architecture, en Valencia.

En cuanto a proyectos de investigación competitivos, este año iniciamos el proyecto DIMALIFE (Diseño y mantenimiento óptimo robusto y basado en fiabilidad de puentes e infraestructuras viarias de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos, BIA2017-85098-R), el cual tiene una duración prevista de tres anualidades y cuenta con la financiación necesaria para un contrato predoctoral FPI. Este es un proyecto donde soy investigador principal. Además, también empezamos el proyecto RTC-2017-6148-7-AR (Sistema integral de mantenimiento eficiente de pavimentos urbanos) donde participo como investigador. En cuanto a tesis doctorales, están muy avanzadas las de Jorge Salas, Ignacio Navarro y Vicent Penadés. Estas tres tesis se leerán, con toda seguridad, a lo largo del 2019.

En el ámbito docente, me gustaría destacar el Curso de Creatividad que impartí en marzo de este año en la universidad de La Rioja a personal docente y el Curso de Planificación y Gestión de Playas que impartí y dirigí en la Universidad de Oporto en junio. Pero, quizás sin duda, uno de los hitos de este año fue la puesta en marcha, por primera vez, de un curso MOOC (gratuito, masivo y online) denominado «Introducción a los encofrados y las cimbras en obra civil y edificación«, que este mismo año ya va por la tercera edición y ha tenido casi 4000 alumnos inscritos. Todo un éxito inesperado que espero poder repetir en un futuro próximo con otros temas. En cuanto a premios recibidos, destaco el Premio Docencia en Red 2017/2018, recibido en el contexto del Plan de Docencia en Red de la Universitat Politècnica de València por la elaboración de material educativo en formato digital.

Por último, me gustaría destacar las visitas de investigación recibidas por parte de profesores de prestigio internacional como ha sido el caso del profesor Gizo Partskhaladze, (Georgia) que nos ha visitado ya por tercera vez. También hemos recibido al profesor Moacir Kripka, catedrático de estructuras en la Universidade de Passo Fundo, en Brasil.

En definitiva, 2018 se puede calificar de un buen año en estos aspectos universitarios. Espero que 2019 siga siendo al menos, la mitad de bueno que éste. A continuación paso un listado de alguna de las cosas que he podido terminar este año.

INVESTIGADOR PRINCIPAL EN PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN COMPETITIVOS:

Diseño y mantenimiento óptimo robusto y basado en fiabilidad de puentes e infraestructuras viarias de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos. DIMALIFE. [Reliability-based robust optimum design and maintenance of high social and environmental efficiency of bridges and highway infrastructures under restrictive budgets]. BIA2017-85098-R.

ARTÍCULOS INDEXADOS EN EL JCR:

SALAS, J.; YEPES, V. (2019). MS-ReRO and D-ROSE methods: assessing relational uncertainty and evaluating scenarios’ risks and opportunities on multi-scale infrastructure systems. Journal of Cleaner Production, (accepted, in press).
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2019). Accelerated optimization method for low-embodied energy concrete box-girder bridge design. Engineering Structures, 179:556-565. DOI:10.1016/j.engstruct.2018.11.015
NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2019). Reliability-based maintenance optimization of corrosion preventive designs under a life cycle perspective. Environmental Impact Assessment Review, 74:23-34. DOI:1016/j.eiar.2018.10.001
GARCÍA-SEGURA, T.; PENADÉS-PLÀ, V.; YEPES, V. (2018). Sustainable bridge design by metamodel-assisted multi-objective optimization and decision-making under uncertainty. Journal of Cleaner Production, 202: 904-915. DOI:1016/j.jclepro.2018.08.177
NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2018). Life cycle impact assessment of corrosion preventive designs applied to prestressed concrete bridge decks. Journal of Cleaner Production, 196: 698-713. DOI:10.1016/j.jclepro.2018.06.110
NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Social life cycle assessment of concrete bridge decks exposed to aggressive environments. Environmental Impact Assessment Review, 72:50-63. DOI:1016/j.eiar.2018.05.003
DEDE, T.; KRIPKA, M.; TOGAN, V.; YEPES, V.; RAO, R.V. (2018). Advanced optimization techniques and their applications in civil engineering. Advances in Civil Engineering, 2018: 5913083. DOI:1155/2018/5913083
PONS, J.J.; PENADÉS-PLÀ, V.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Life cycle assessment of earth-retaining walls: An environmental comparison. Journal of Cleaner Production, 192:411-420. DOI:1016/j.jclepro.2018.04.268
SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2018). A review of multi-criteria assessment of the social sustainability of infrastructures. Journal of Cleaner Production, 187:496-513. DOI:1016/j.jclepro.2018.03.022
NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Life cycle cost assessment of preventive strategies applied to prestressed concrete bridges exposed to chlorides. Sustainability, 10(3):845. DOI:3390/su10030845
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3):685. DOI:3390/su10030685
SALAS, J.; YEPES, V. (2018). Urban vulnerability assessment: Advances from the strategic planning outlook. Journal of Cleaner Production, 179:544-558. DOI:1016/j.jclepro.2018.01.088
SALAS, J.; YEPES, V. (2018). A discursive, many-objective approach for selecting more-evolved urban vulnerability assessment models. Journal of Cleaner Production, 176:1231-1244. DOI:1016/j.jclepro.2017.11.249
SIERRA, L.A.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; PELLICER, E. (2018). Bayesian network method for decision-making about the social sustainability of infrastructure projects. Journal of Cleaner Production, 176:521-534. DOI:1016/j.jclepro.2017.12.140

OTROS ARTÍCULOS:

YEPES, V.; PÉREZ-LÓPEZ, E.; GARCÍA-SEGURA, T.; ALCALÁ, J. (2019). Optimization of high-performance concrete post-tensioned box-girder pedestrian bridges. International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements, (accepted, in press).
YEPES, V.; PÉREZ-LÓPEZ, E.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2018). Parametric study of concrete box-girder footbridges. Journal of Construction Engineering, Management & Innovation, 1(2):67-74. doi:10.31462/jcemi.2018.01067074
ALCALÁ, J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Embodied energy optimization of prestressed concrete slab bridge decks. Technologies, 6(2):43. doi:10.3390/technologies6020043 (link)

CONGRESOS:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; YEPES, V. (2018). Problems in the adoption of BIM for structural rehabilitation. VIBRArch Valencia 1 Bienial Research of Architecture, Valencia (Spain), 18th-19th October 2018.
NAVARRO, I.J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Heuristics in engineering education. A case study application to sustainable bridge management systems. Proceedings of ICERI2018,the 11th annual International Conference of Education, Research and Innovation, Seville (Spain), 12th-14th November 2018, pp. 9788-9797. ISBN: 978-84-09-05948-5
NAVARRO, I.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). Multi-criteria decision making techniques in civil engineering education for sustainability. Proceedings of ICERI2018,the 11th annual International Conference of Education, Research and Innovation, Seville (Spain), 12th-14th November 2018, pp. 9798-9807. ISBN: 978-84-09-05948-5
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2018). Kriging-based heuristic optimization of a continuous concrete box-girger pedestrian bridge. Sixth International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering (IALCCE 2018), Ganth (Belgium), October 2018, pp. 2753-2759. ISBN: 9781138626331
YEPES, V. (2018). La transición de playas certificadas a playas inteligentes. III congreso Internacional de Calidad Ambiental en Playas Turísticas (CAPT 2018). Marzo, Universidad de la Guajira (Colombia).
YEPES, V. (2018). Correspondencia jerárquica entre las competencias y los resultados de aprendizaje. El caso de “Procedimientos de Construcción”. Congreso Nacional de Innovación Educativa y Docencia en Red IN-RED 2018, Valencia, pp. 1-15. ISSN 2603-5863

TRABAJOS FIN DE MÁSTER

CALDERÓN, S. (2018). Estudio sobre BIM integrado. Análisis del caso práctico de la ampliación de la Tercera Compuerta en la Esclusa de Beatriz y Ensanchamiento del Canal de Lek (Holanda). Máster Universitario en Planificación y Gestión de la Construcción.
RÓDENAS, A. (2018). Comparativa Ambiental y Económica de Pantallas de Contención de Tierras para Edificación Mediante el Análisis del Ciclo de Vida. Máster Universitario en Planificación y Gestión de la Construcción.
TRONCOSO, P.T. (2018). Gestión de la Economía Circular en la Producción de Mezcla Asfáltica en Chile. Máster Universitario en Planificación y Gestión de la Construcción.
TRIANA, C.R. (2018). Gestión de Innovación de las Empresas del Sector de la Construcción en Colombia. Máster Universitario en Planificación y Gestión de la Construcción.

VÍDEOS EDUCATIVOS (POLIMEDIAS)

Definición de cimbra autolanzable. 7 minutos, 11 segundos.
Clasificación de las cimbras autolanzables. 6 minutos, 38 segundos.
Cimbra autolanzable frente a otros procedimientos constructivos. 9 minutos, 13 segundos.
Parámetros para seleccionar una cimbra autolanzable. 6 minutos, 50 segundos.
Elementos de una cimbra autolanzable. 7 minutos, 57 segundos.
Cimbra autolanzable bajo tablero. 7 minutos, 33 segundos.
Cimbra autolanzable sobre tablero. 8 minutos, 4 segundos.
Construcción de puentes mediante lanzador de vigas. 8 minutos, 0 segundos.

¿Cómo se distribuyen las presiones en el suelo al paso de un compactador?

Un aspecto de gran interés práctico en la compactación es conocer cómo se distribuyen las presiones bajo la superficie por la que pasa el compactador. Si en vez de considerar las tensiones y deformaciones uniformemente distribuidas por todo el material, tal y como hemos visto en los ensayos descritos en entradas anteriores, nos centramos en lo que ocurre bajo la superficie donde se aplica la carga, comprobaremos que los efectos de la carga únicamente se soportan por una porción del suelo bajo ella.

Boussinesq desarrolló, para un suelo homogéneo, isótropo y elástico, la distribución de las tensiones bajo placas cargadas (en 1885 obtuvo una solución para los esfuerzos debidos a una carga aplicada en dirección normal a la superficie de un semiespacio elástico semi-infinito). Se forma un bulbo de presiones bajo la placa, de forma que la presión a determinada profundidad es proporcional a la presión de contacto (Figura 2).

Figura 2. Distribuciones de presiones según Boussinesq

Asimismo, la forma y el tamaño de la placa influyen en el bulbo de presiones. A igualdad de carga y superficie, una placa cuadrada produce mayores presiones a medida que aumenta la profundidad. También se observa que, para una presión de contacto dada, cuanto más ancha es la placa de carga, mayor es la profundidad alcanzada para la misma compresión. Ello explica que un compactador de neumáticos (Figura 1) -cuya huella se aproxima a un círculo- es más eficaz en cuanto a penetración que un compactador de cilindro liso (Figura 3), estando cargados por igual, y a igual superficie total de contacto.

Tanto las tensiones como las deformaciones disminuyen rápidamente con la profundidad de la tongada a compactar. Así en un neumático de una anchura D, con una presión de contacto con la superficie de P_C, transmite a 0,5 D solo 0,6 P_C, a una distancia D transmite 0,3 P_C y al llegar a 2D únicamente nos llega 0,09 P_C. El tamaño del bulbo nos indica qué partes de la masa del suelo serán afectadas por la carga aplicada de forma significativa, tanto en profundidad como en extensión lateral. La Tabla 1 proporciona los valores aproximados de la profundidad y ancho de los bulbos de presión de 0,2q y 0,1q.

Tabla 1. Bulbos de presión bajo el terreno

Como existe una presión por debajo de la cual las deformaciones dejan de ser permanentes (se puede tomar como idea unos 0,2 MPa), por ser de tipo elástico, es fácil comprender que la presión en superficie, al ir disminuyendo, encontrará una línea divisoria por debajo de la cual no es posible compactar el terreno.

Debido a que para cada carga, existe una deformación remanente límite, independiente del número de ciclos, se obtendrá una profundidad límite de capa para cada compactador y para cada peso unitario especificado. Se puede calcular dicho espesor límite interpolando entre varios valores de deformación límite y grosor de capa, para un compactador prefijado. Las relaciones entre los pesos unitarios iniciales, especificada y las deformaciones son las descritas mediante la siguiente ecuación, basada en que el peso unitario de cada capa crece en la misma relación que disminuye la altura:donde:

ε = deformación unitaria

δ = deflexión

h = grosor de la tongada

γ₀ = peso unitario inicial

γ_esp = peso unitario especificado

Referencia:

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¿Cómo influye el tiempo y la velocidad de aplicación de la sobrecarga en la compactación?

La influencia del tiempo de actuación de la sobrecarga se observa con facilidad en un ensayo edométrico, tal y como hemos visto en una entrada anterior. Si se aplica una carga constante, la deformación aumenta con el tiempo pero tiende asintóticamente a una deformación unitaria, tal y como se ve en la Figura 2. Al mismo tiempo, se puede comprobar la pérdida de humedad por las paredes de la probeta.

Si la prueba se repite aplicando la misma carga con una probeta mayor, se comprueba que se llega a idéntica deformación unitaria, pero éstas al principio son más lentas, tardando más en salir el agua.

Figura 2. Variación de la deformación del suelo con el tiempo de aplicación de la carga

En cuanto a la influencia de la velocidad de aplicación de la sobrecarga y las deformaciones obtenidas se constata cómo la máxima se retrasa respecto a la aplicación efectiva de la máxima presión, debido a los fenómenos descritos con anterioridad. En este caso la carga se aplica de forma creciente hasta llegar a su máximo, disminuyéndola de forma análoga.

A su vez, si dicho esfuerzo se aplica con rapidez, la deformación máxima alcanzada será menor. Sin embargo, al incrementar la velocidad de traslación se puede dar un mayor número de pases por hora de trabajo, existiendo una velocidad idónea, compromiso entre ambos efectos contradictorios. Por consiguiente, y a efectos prácticos, se consideran dos vías para aumentar el efecto de la compactación: o bien incrementar la carga aplicada, o disminuir la velocidad del compactador. Estas circunstancias serán importantes en los terrenos finos, y menos en terrenos granulares.

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Diagramas de carga-deflexión en la compactación mecánica de suelos

La compactación mecánica está basada en las relaciones entre las tensiones y las deformaciones o deflexiones causadas por una carga compresora.

Si se analiza el ensayo realizado sobre una probeta de suelo cilíndrica, permaneciendo la superficie lateral libre y en cuya base superior aplicamos una carga mediante una chapa metálica, con un valor que vaya aumentando a velocidad constante, se obtiene el diagrama de carga-deflexión como el de la Figura 2. En este ensayo, una vez alcanzado determinado valor en la carga, la probeta rompe. Asimismo, la pendiente de la curva cargas-asientos correspondiente a cada ciclo permite calcular el módulo de deformación del suelo.

Figura 2. Tensión-deformación en una probeta con paredes laterales libres

La curva permite comprobar ciertos fenómenos significativos. El primero de ellos es que si al llegar al punto 3 dejamos de aumentar la carga, sigue la probeta deformándose hasta estabilizarse en el punto 4 al cabo de cierto tiempo. Este efecto es acusado en suelos plásticos y húmedos por su dificultad en evacuar el aire y el agua. El segundo fenómeno es que si a partir de un punto tal como el 1 descargamos a la misma velocidad que veníamos cargando, la probeta recupera parte de su deformación, hasta llegar a 2 cuando ya no existe tensión. Si a partir de este punto repetimos el proceso, la nueva curva se aproxima a la original hasta ser tangente con ella. Estas dos ramas, de compresión y de descompresión, no se confunden, sino que forman un lazo nominado de histéresis.

Si este experimento se realiza con un terreno natural, y otro recompuesto de la rotura de los anteriores ensayos, y ambos se vuelven a testar con la misma humedad, se observa que a igualdad de cargas, los suelos recompuestos o amasados rompen antes y sufren mayor deformación. Análogamente, si experimentamos a mayores velocidades de incremento de carga, las deformaciones son menores ya que no da tiempo suficiente a evacuar aire y agua de la muestra.

El segundo tipo de ensayo propuesto sería someter la probeta cilíndrica a un proceso de cargas escalonado, de forma que permanezca constante la compresión durante un periodo de tiempo dilatado que garantice que se alcanza el alargamiento límite para dicha carga. A su vez, la probeta tendrá impedida su deformación lateral, siendo porosas las bases del cilindro, pudiendo así aplicar cargas de mayor magnitud. En este caso sólo existe deformación vertical siendo la lateral nula, hablándose entonces de deformación edométrica, por ser el edómetro el aparato en el cual se realiza este experimento. Por cierto, edómetro viene del griego «oidos«, hinchamiento, por ser la medida de la expansividad de los suelos en contacto en el agua, una de sus primeras aplicaciones.

En este caso, la curva obtenida presenta las mismas características que la anterior. Si no se descarga, la curva (0135) se denomina de compresión noval. Al descargar, nos movemos de forma lineal por la rama de descarga. Se llama presión de preconsolidación la máxima que ha sufrido el material en su historia, siendo por tanto que un suelo o está en la rama elástica o en la tensión de preconsolidación.

Se distinguen tres tipos de asientos al realizar un ensayo edométrico. La consolidación inicial es un asiento independiente del fenómeno de consolidación y que está asociado a deformaciones debidas al cierre de fisuras de la muestra, a rozamientos y huelgos del sistema de aplicación de la carga, etc. La consolidación primaria se rige por la teoría de la consolidación, es decir, existe un asiento debido a la expulsión del agua como consecuencia de la sobrepresión aplicada. Por último, la consolidación secundaria se debe a fenómenos viscosos y de reajuste de la estructura del suelo una vez las sobrepresiones se han anulado, y tampoco se debe al fenómeno de consolidación. La teoría de la consolidación está basada en el principio de Terzaghi, y plantea que un suelo saturado y poco permeable reacciona inicialmente a un cambio tensional como si no cambiara de volumen, generando sobrepresiones intersticiales. A medida que éstas se van disipando hacia los contornos drenantes, las tensiones totales transmitidas inicialmente se transforman, gradualmente, en presiones efectivas, y el suelo se deforma.

Se llaman suelos normalmente consolidados aquellos en los que la tensión efectiva actual es la máxima que han tenido en su historia, y suelos sobreconsolidados o preconsolidados los que han soportado en el pasado una tensión superior a la actual. Es evidente que cuanto antes se hablaba de un suelo remoldeado en anteriores ensayos, este es, por definición, sobreconsolidado.

A continuación os dejo un vídeo sobre el ensayo edométrico. Espero que os sea de interés.

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¿Mejor pocas pasadas de un compactador muy pesado?

Una pregunta que suelen hacerme es saber si resulta más económico compactar un terreno con un compactador pesado con pocas pasadas o un compactador menos pesado, pero con más pasadas. Es conocido que el número de pasadas y la profundidad de la capa de terreno a compactar dependerá no solo de las características de la máquina, sino también de la naturaleza del suelo y su humedad. La determinación de estos parámetros se puede realizar mediante un tramo de prueba. Sin embargo, en esta entrada quiero centrarme en el aspecto energético del problema. En efecto, voy a contar qué ocurre con los ciclos de carga-descarga sobre un terreno al que se le aplican deformaciones remanentes progresivas.

Si se consideran varios ciclos de carga y descarga, es interesante comprobar cómo los módulos de deformación de cada lazo de histéresis van aumentando progresivamente hasta alcanzar un valor de equilibrio. La densificación del terreno va provocando deformaciones remanentes progresivas, que llegan a un límite, en cuyo rango de presiones el suelo se comporta elásticamente (esto es cierto salvo en terrenos muy plásticos y con gran humedad).

En la Figura 2 se observa la variación de la deformación residual con el número de ciclos de carga-descarga.

Figura 2. Número de ciclos de carga-descarga con respecto a la deformación residual

Estos mismos ciclos de carga y descarga ocurren al pasar un compactador por encima de una capa que se desea compactar. Cada pasada constituye un ciclo completo de carga y descarga, con un terreno que se encuentra en una situación intermedia entre el confinamiento horizontal total y el libre, que son los dos experimentos descritos.

El proceso provoca deformaciones residuales cada vez menores, hasta llegar a una situación en el límite, donde las tensiones y deformaciones son lineales, y donde una carga mayor rompe el suelo, subiendo éste alrededor del compactador. Veamos en la Figura 3 las sucesivas relaciones entre tensiones y deformaciones que se producen en cada pasada de compactador. El área formada por los puntos OA₁B₁ es proporcional a la energía necesaria para obtener la deformación remanente OB₁. Por tanto, cuanto mayor sea la carga del compactador, menos pasadas serán necesarias para llegar a la deformación remanente deseada, es decir, al grado de densidad especificado. Ahora bien, dicha carga debe ser inferior a la de rotura del material.

Figura 3. Relación entre tensión y deformación con ciclos de cargas y descargas sucesivas

Se presentan dos formas de llegar a la deformación remanente necesaria: o bien con muchas pasadas de un compactador menos pesado, o bien con pocas pasadas de un compactador más pesado. En el límite la energía necesaria con una sola pasada sería proporcional a la curva OAB, mientras que con muchas pasadas sería proporcional aproximadamente a OA_NB_N. Ello podría hacer pensar que sería más económico muchas pasadas con un compactador pequeño que pocas con uno más grande. Esto no es del todo cierto ya que también se consume energía por rozamiento al trasladarse los equipos. Bajo una perspectiva energética, lo óptimo se encuentra en una situación intermedia.

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