Puente de Hradeck, en Liubliana (Eslovenia). Imagen: V. Yepes (2018)
Con motivo de la Conferencia Internacional HPSM/OPTI 2018, que tuvo lugar en Liubliana (Eslovenia), tuve la oportunidad de visitar la ciudad y sus puentes. Me llamó la atención el puente de Hradeck.
Se trata de uno de los pocos puentes de hierro fundido que sobrevive en Europa. El primer puente de este tipo, el de Coalbrookdale (Inglaterra), se construyó entre 1777 y 1779. Este puente, construido después, se inauguró el 18 de octubre de 1867, aunque a lo largo de los años se ha cambiado hasta dos veces de su posición original. Este puente, que sustituyó al antiguo Puente de Zapatero de madera, presenta una longitud total de 30,8 m y un ancho de 6,42 m. Su proyectista fue Johann Hermann. El puente está compuesto de elementos prefabricados de perfil triangular, que se transportaron a Liubliana y se conectaron en obra con tornillos. En el año 2011 se trasladó el puente a su ubicación actual, siendo su uso actual sólo para peatones y ciclistas.
Os dejo un vídeo sobre el puente, que espero que os guste.
Os dejo a continuación, en abierto, un estudio paramétrico que hemos realizado sobre pasarelas de hormigón postesado de sección en cajón. Espero que os sea de interés.
Referencia:
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
ABSTRACT:
This paper presents a study of the parametric variability of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. SAMO2 algorithm is used for the parametric study. This algorithm combines SA with a mutation operator, to find the economic solutions. A span-length parametric study analyzes the characteristics for the best design of a three-span deck in which the main span ranges from 30 to 60 m. The depth and the number of strands were adjusted according to span length, while the thickness of the slabs presented the same optimum values in all cases. Results show that the amount of steel and volume of concrete per square meter of deck shows a good correlation with the main span length. This study demonstrates that by increasing the main span length by one meter, the total cost per square meter of the deck increases by 6.38 euros on average. Thus, this paper shows the relationship between the span length and geometrical and steel variables to produce and build a cost-efficient pedestrian bridge.
Colapso puente en Cerdeña. https://pxhere.com/es/photo/600583
En artículos anteriores ya hemos mencionado la necesidad de aumentar progresivamente los fondos para el mantenimiento y conservación de las infraestructuras. Estos fondos deben aplicarse de una manera eficiente, buscando la toma de decisiones basadas en los aspectos técnicos y económicos, teniendo también en cuenta los factores sociales y ambientales. Aquí vamos a prestar especial atención a los puentes.
La gestión de puentes se define, por tanto, como el conjunto de acciones a llevar a cabo para garantizar la seguridad y calidad de servicio de las estructuras gestionadas y optimizar el uso de recursos disponibles. No obstante, esta gestión no debe limitarse a la fase de servicio del puente, y debe establecerse tan pronto como sea posible, preferiblemente en la fase de diseño, proyecto y ejecución.
Los sistemas de gestión de puentes, según se puede extraer de las aplicaciones desarrolladas en los diferentes países que ya los tienen implementados, se plantean como herramientas cada vez más desarrolladas como resultado de la evolución de las computadoras y su capacidad de procesamiento. Generalmente presentan una estructura modular, con una serie de elementos comunes, que forman los siguientes módulos básicos:
Inventario
Inspección y evaluación
Apoyo a las decisiones y la gestión. Matrices de decisión
Catálogo de daños
Componentes de un sistema de gestión de puentes (Austroads, 2002)
Estos sistemas deben ayudar al gestor a tomar decisiones basadas en la información recopilada durante las inspecciones y determinación de la condición de los puentes, simulando varios escenarios de acción para poder predecir el nivel de conservación futuro de cada elemento y optimizar los recursos económicos para realizar acciones que prolonguen la vida útil de los puentes de la red y mantengan un nivel de servicio adecuado. En la siguiente figura se muestra esquemáticamente el planteamiento conceptual de los efectos de la aplicación de estrategias de conservación en mantenimiento, frente a políticas de no inversión:
Concepto de vida útil y su gestión. León González (2008)
Los modelos de evolución del deterioro futuro de elementos plantean una previsión de la degradación, basándose en diferentes teorías probabilísticas. Hay modelos deterministas, modelos según evolución planificada de daños o probabilístico, basado en el estado actual del elemento y probabilidad de una tasa predeterminada de deterioro en el tiempo y modelos de valoración de costes que tienen en cuenta un análisis económico a lo largo del ciclo de vida de los puentes gestionados.
Los sistemas de gestión de puentes deben aportar criterios objetivos para determinar en qué momento compensa tomar la decisión de llevar a cabo medidas de conservación, teniendo en cuenta los beneficios de la inversión y los riesgos de que los deterioros puedan crecer con el tiempo y suponer costes de reparación mucho más elevados.
Esquema de funcionamiento del sistema de gestión de puentes (Ministerio de Fomento, 2012)
Por tanto, aunque no es tarea sencilla, pues siempre hay un cierto condicionamiento del contexto económico por el que pueda atravesar la administración gestora, que pudiera tener que restringir el gasto por debajo de límites que garantizasen la optimización de las labores de gestión, se proponen las siguientes etapas generales descritas en diferentes metodologías de sistemas de gestión de puentes:
1º. Definición de los elementos estándar en un puente
2º. Inventario y creación de una base de datos de puentes y elementos existentes.
3º. La identificación mediante labores de inspección de puentes de las anomalías de cada elemento y el desarrollo modelos para predecir el futuro deterioro.
4º. Desarrollo de acciones de conservación y mantenimiento para cada conjunto de elementos y cada una de las tipologías de anomalía detectadas.
5º. Desarrollo de modelos de optimización y toma de decisiones.
En general, existe un avance importante, llevado a cabo en los últimos años en países desarrollados, en lo que a las etapas de inventariado y creación de bases de datos se refiere, existiendo lagunas y líneas de acción pendientes en lo que se refiere a las etapas finales de implementación de sistemas de gestión (modelos de predicción y toma de decisiones), siendo esta última la línea de investigación que ayudará a la optimización de los recursos disponibles, como culminación del desarrollo de la técnica en cuanto a gestión, conservación y mantenimiento de los puentes.
En las referencias os dejo algunos artículos de nuestro grupo de investigación relacionada con la gestión de los puentes a lo largo de su ciclo de vida, con la optimización multiobjetivo y la toma de decisión multicriterio.
Referencias:
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety.Engineering Structures, 125:325-336. DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.07.012.
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M. (2017). Multi-Objective Design of Post-Tensioned Concrete Road Bridges Using Artificial Neural Networks.Structural and Multidisciplinary Optimization, 56(1):139-150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0
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:10.3390/su10030845 (link).
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. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2018.05.003
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. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110
PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2016). A review of multi-criteria decision making methods applied to the sustainable bridge design.Sustainability, 8(12):1295. DOI:10.3390/su8121295
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:10.3390/su10030685 (link)
PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V. (2017). Life-cycle assessment: A comparison between two optimal post-tensioned concrete box-girder road bridges.Sustainability, 9(10):1864. doi:10.3390/su9101864 (link)
SIERRA, L.A.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2017). Method for estimating the social sustainability of infrastructure projects.Environmental Impact Assessment Review, 65:41-53. DOI: 10.1016/j.eiar.2017.02.004
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. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.12.140
SIERRA, L.A.; YEPES, V.; PELLICER, E. (2017). Assessing the social sustainability contribution of an infrastructure project under conditions of uncertainty.Environmental Impact Assessment Review, 67:61-72. DOI:10.1016/j.eiar.2017.08.003 (link)
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: 10.1016/j.jclepro.2018.03.022.
Un revestimiento constituye una barrera que impide el paso y el acceso de los agentes agresivos exteriores en el hormigón. Se trata de capas finas, de unas micras hasta 3 mm de espesor, de diferentes productos, que pueden ser pinturas o micromorteros de diferentes composiciones químicas. Los agentes agresivos de los que el revestimiento debe realizar una protección son, entre otros, los siguientes:
El agua, por lo que el revestimiento debe ser impermeable
Líquidos agresivos, por lo que el revestimiento debe ser resistente químicamente
Cloruros y otros iones, que normalmente vienen disueltos en agua
Dióxido de carbono, por lo que el revestimiento debe ser una barrera a dicho gas
Se utilizan como revestimiento productos diferentes según el tipo de protección que se quiera realizar. Los productos más habituales son las resinas epoxi, las resinas de brea-epoxi, las emulsiones bituminosas, las pinturas acrílicas, las impregnaciones de siloxanos, los micromorteros de cementos y los micromorteros de epoxi-cemento.
Resinas epoxi
La resina epoxi constituye un revestimiento formado por dos componentes termoendurecibles. Son muy interesantes como revestimiento del hormigón porque presentan una gran adherencia, buenas resistencias mecánicas, magnífica resistencia química, elevada impermeabilidad a líquidos y gases y una buena resistencia a la abrasión y a los golpes. Las resinas epoxi puras presentan las mejores características, pero debido a la dificultad existente en su aplicación por la elevada viscosidad, se emulsionan con agua o se disuelven con disolventes orgánicos.
Resinas de brea-epoxi
La unión de la brea -que es un producto dúctil y elástico-, con la resina epoxi -que presenta una excesiva rigidez-, produce un revestimiento de mayor flexibilidad y menor coste que la resina epoxi, si bien con unas características menores en cuanto a la resistencia química y mecánica. Así y todo, resulta un producto adecuado para determinados usos.
Pinturas bituminosas
Las emulsiones bituminosas se componen de betún asfáltico, agua y un agente emulsionante. Son pinturas que se pueden aplicar a brocha, rodillo o proyección mecánica. Estos productos se caracterizan por su gran impermeabilidad al agua, su facilidad de aplicación y colocación, su buen comportamiento en contacto con el terreno y su bajo coste.
Pinturas acrílicas
Se trata de resinas acrílicas emulsionadas en agua o con disolventes orgánicos a fin de mejorar su fluidez y aplicabilidad. Se trata de unas pinturas que se suelen utilizar para evitar la carbonatación del hormigón. Entre sus características principales destaca su excelente impermeabilidad tanto al agua, al dióxido de carbono y a los cloruros, su buen aspecto estético y su permeabilidad al vapor de agua.
Impregnaciones a base de siloxanos
Son impregnaciones que, sin llegar a formar una película continua, se introducen en los poros del hormigón e impiden la entrada de las gotas de agua al cambiar su tensión superficial. Este carácter hidrófugo hacen a estas impregnaciones adecuadas para proteger al hormigón de los ataques por cloruros, pues éstos viajan disueltos en el agua.
Micromorteros de cemento
Son mezclas de cemento, arena fina y resinas sintéticas (normalmente acrílicas). Forman un revestimiento de 2-3 mm impermeables y con una buena resistencia a la abrasión. Dejan una superficie muy cerrada y adecuada para una posterior aplicación de otra pintura de revestimiento. Son adecuados estos revestimientos para hormigones que puedan estar sumergidos de forma no permanente, incluso en entornos donde ataquen los cloruros.
Micromorteros de epoxi-cemento
Son como los anteriores, pero sustituyendo las resinas acrílicas por resinas epoxi. En este caso, además de aditivo, las resinas epoxi actúan como ligante junto al cemento. Ello permite una gran impermeabilidad y resistencia mecánica, y unas resistencias químicas aceptables. Para un ataque químico medio suele bastar una capa de 2 mm. Además, también son recomendables en combinación con posteriores aplicaciones de pinturas de resinas epoxi.
Cuando me propusieron ser editor especial de la cuenta oficial de la Universitat Politècnica de València de Instagram @cienciaUPV, no sabía muy bien qué tenía que hacer. Se trata de una iniciativa del Área de Comunicación de la UPV que tiene como objetivo divulgar la actividad científica desarrollada en la institución por parte de la comunidad docente e investigadora, compartiendo los beneficios de ese intenso trabajo para la sociedad y mostrando, al mismo tiempo, cómo es el trabajo que día a día llevan a cabo las personas que desarrollan su labor en la UPV.
Como principal novedad de esta cuenta, durante sus primeros meses de vida, el perfil estará gestionado por diferentes investigadores. De este modo, cada semana, una persona distinta -siempre ligada a la actividad científica en la UPV- tomará las riendas del perfil y podrá publicar aquellas imágenes y textos que desee. Siempre, con libertad editorial para el autor y propietario de la cuenta durante esos días, tratando de conferir ese enfoque personal y único al perfil.
De este modo, el personal docente e investigador (PDI) de la UPV mostrará cómo es su día a día, sus temas y líneas de investigación, los resultados obtenidos… siempre con una perspectiva que permita a los ciudadanos acercarse y aproximarse para conocer la importancia y necesidad para la sociedad de la investigación en la universidad pública. Por supuesto, y como no puede ser de otra forma en un medio social, también tendrán cabida las reflexiones, las experiencias y cualquier publicación de corte más personal.
La semana ha sido fructífera. Os dejo las entradas por si tenéis interés en darles un vistazo.
Imagen del «Silver Bridge» tras el colapso (1967). Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2500886
En general, las necesidades de los trabajos de mantenimiento y conservación han ido creciendo en todos los países desarrollados con redes de infraestructuras importantes. En principio, estas labores estaban enfocadas desde el punto de vista de resolver problemas de la estructura ya deteriorada, mediante reparaciones y acciones puntuales, para pasar, actualmente, en los sistemas de gestión más desarrollados, a tratarse de labores preventivas que eviten llegar a la situación de degradación última de la estructura, en la cual se disparan los costes de adecuación.
Mapa conceptual sobre sistemas de gestión de puentes. Elaborado por V. Yepes
Os dejo a continuación la presentación de una clase sobre mantenimiento de puentes que impartí recientemente en la asignatura «Gestión del mantenimiento de infraestructuras», del Grado en Ingeniería Civil de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Valencia.
Acaban de publicarnos un artículo en la revista Environmental Impact Assessment Review (primer decil del JCR), de la editorial ELSEVIER, en el que se realiza una valoración de las medidas preventivas consideradas en el proyecto a lo largo del ciclo de vida de un puente de hormigón sometido a un ambiente costero, donde los clorhídricos suponen una agresión que supone un mantenimiento de la infraestructura. En el artículo se analizan 15 diseños diferentes y se comprueba que no siempre ejecutar un mantenimiento mínimo supone menores impactos ambientales. Además, los tratamientos superficiales y la adición de humo de sílice supone una reducción del 70% en los impactos.
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. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.110
Abstract:
Chloride corrosion of reinforcing steel in concrete structures is a major issue in the construction sector due to economic and environmental reasons. Assuming different prevention strategies in aggressive marine environments results in extending the service life of the exposed structures, reducing the maintenance actions required throughout their operation stage. The aim of the present study is to analyze the environmental implications of several prevention strategies through a life cycle assessment using a prestressed bridge deck as a case study.
The environmental impacts of 15 prevention alternatives have been evaluated when applied to a real case of study, namely a bridge deck exposed to a chloride laden surrounding. The Eco-indicator 99 methodology has been adopted for the evaluation of the impacts. As some of the alternatives involve the use of by-products such as fly ash and silica fume, economic allocation has been assumed to evaluate their environmental impacts.
Results from the life cycle analysis show that the environmental impacts of the chloride exposed structure can be reduced significantly by considering specific preventive designs, such as adding silica fume to concrete, reducing its water to cement ratio or applying hydrophobic or sealant treatments to its surface. In such scenarios, the damage caused to the environment mainly due to maintenance operations and material consumption can be reduced up to a 30–40% of the life cycle impacts associated to a conventional design. The study shows how the application of life cycle assessment methodologies can be of interest to reduce the environmental impacts derived from the maintenance operations required by bridge decks subjected to aggressive chloride laden environments.
Uno está acostumbrado a batallar como editor o revisor en revistas internacionales. Es una labor habitual para un profesor que se dedica a la investigación. Sin embargo, he recibido un encargo especial: ser editor invitado de @cienciaUPV, el perfil oficial en Instagram de la Universitat Politècnica de València dedicado exclusivamente a mostrar la actividad científica desarrollada por la institución.
La idea es muy sencilla y rompedora: cada semana, una persona distinta -siempre ligada a la actividad científica en la UPV- tomará las riendas del perfil y podrá publicar aquellas imágenes y textos que desee. Siempre, con libertad editorial para el autor y propietario de la cuenta durante esos días, tratando de conferir ese enfoque personal y único al perfil. A mí me ha tocado la semana del 18 al 24 de junio de 2018.
De este modo, el personal docente e investigador (PDI) de la UPV mostrará cómo es su día a día, sus temas y líneas de investigación, los resultados obtenidos… siempre con una perspectiva que permita a los ciudadanos acercarse y aproximarse para conocer la importancia y necesidad para la sociedad de la investigación en la universidad pública. Por supuesto, y como no puede ser de otra forma en un medio social, también tendrán cabida las reflexiones, las experiencias y cualquier publicación de corte más personal.
Esta idea supone un auténtico reto. Yo ya tengo una cuenta en Instagram @vyepesp, donde suelo subir imágenes relacionadas con la ingeniería, la arquitectura, paisajes, etc. Pero ahora el tema es diferente, se trata de difundir la investigación y las tareas habituales.
¿Por qué Instagram? El crecimiento exponencial de la plataforma Instagram en todo el mundo, con más de 800 millones de usuarios activos cada mes en la actualidad, invita a diversificar la presencia de nuestra institución en este medio social para intentar conectar con grupos de interés más específicos o poder incrementar el número de contenidos compartidos.
@cienciaUPV es una actividad financiada por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad. Se enmarca dentro del programa de actividades del proyecto ConCiénciate: UCC+i Universitat Politècica de València que llevará a cabo el Área de Comunicación de la UPV, a través de su Unidad de Cultura Científica e Innovación (UCC+i), hasta marzo de 2019.
El proyecto incluye un gran número de actividades de comunicación y divulgación científica, como el taller Cocinando con ciencia el futuro, que tendrá lugar este viernes 25 de mayo; el programa El Laboratorio del running, que se emite todas las semanas en UPVRadio; la serie Mujeres científicas, que arrancará el próximo mes de junio; o los talleres conCiencia Química, que se llevarán a cabo durante el próximo curso académico.
Por tanto, os espero. Invitamos a toda la comunidad universitaria a seguir al perfil, interaccionar con la cuenta y, sobre todo, enviar contenidos interesantes para que puedan ser difundidos y compartidos con el mayor número de personas posibles.
Se define como pavimento de hormigón en masa al constituido por un conjunto de losas de hormigón en masa separadas por juntas transversales, eventualmente dotado de juntas longitudinales; en el que el hormigón se pone en obra con una consistencia tal que requiere el empleo de vibradores internos para su compactación y maquinaria específica para su extensión y acabado superficial.
La ejecución del pavimento de hormigón incluye las siguientes operaciones:
Estudio y obtención de la fórmula de trabajo.
Preparación de la superficie de asiento.
Fabricación del hormigón.
Transporte del hormigón.
Colocación de elementos de guía y acondicionamiento de los caminos de rodadura para la pavimentadora y los equipos de acabado superficial.
