El blog de Víctor Yepes

Evolución histórica de los materiales

Puente de lianas. https://www.pxfuel.com/es/search?q=bamb%C3%BA-+planta&page=68

La ingeniería civil no podría entenderse sin su relación con los materiales de construcción. Históricamente, el desarrollo y la evolución de las sociedades ha estado relacionada con la capacidad de sus miembros para producir y conformar los materiales necesarios para satisfacer sus necesidades. Los materiales de construcción han servido al hombre para mejorar su calidad de vida o simplemente para subsistir, y junto con la energía han sido utilizados por el hombre para mejorar su condición. Los prehistoriadores han encontrado útil clasificar las primeras civilizaciones a partir de algunos materiales usados: Edad de Piedra, Edad del Cobre, Edad de Bronce, Edad del Hierro. Esta última secuencia parece universal en todas las áreas, ya el uso del hierro requiere una tecnología más compleja que la asociada a la producción de bronce, que a su vez requiere mayor tecnificación que el uso de la piedra. A lo largo de la historia se han ido empleando distintos materiales en su construcción, evolucionando estos hasta la utilización actualmente de materiales compuestos formados por fibras de materiales muy resistentes. Madera, piedra, hierro, hormigón, ladrillo y aluminio han sido los materiales utilizados con más frecuencia en la construcción de todo tipo de estructuras. Actualmente se prueban nuevos materiales para construir puentes con mayor resistencia específica que el acero. Son los denominados materiales compuestos, formados por fibras unidas con una matriz de resina y que se vienen utilizando desde hace años en diversos tipos de industrias (aeroespacial, aeronáutica, automóvil, etc.).

En la tabla que os dejo a continuación, tomada de Milliarium, tenéis un pequeño cuadro cronológico de los materiales que se han utilizado en el caso de los puentes.

**Cronología de los materiales en la construcción de puentes**
	COMPRESIÓN	FLEXIÓN	TRACCIÓN
Prehistoria	Arcilla (tapial, adobe, ladrillo)	Madera	Cuerdas
Historia clásica	Piedra	Madera	Madera Grapas metálicas
Siglo XIX	Fundición	Madera	Cadenas de hierro
Primera mitad siglo XX	Hormigón en masa Acero laminado	Hormigón armado Acero laminado	Cables de acero
Segunda mitad siglo XX	Hormigones especiales Acero laminado	Maderas laminadas Hormigón pretensado Acero laminado Aleaciones ligeras	Cables de acero de alta resistencia, alto límite elástico y baja relajación

Sin embargo, la adopción de un nuevo material no ha supuesto un cambio inmediato y drástico en el diseño y concepción de las estructuras. A modo de ejemplo, cuando se utilizó por primera vez el hierro como material estructural en un puente en 1779, sobre el río Severn en Coalbrookdale (Inglaterra), su diseñador, Abraham Darby adoptó el mismo esquema estructural que los puentes de piedra.

El tema es, como veis, muy extenso como para explicarlo en un solo artículo. Por ello creo que lo mejor es que veamos un Polimedia del profesor David García Sanoguera donde nos explica dicha evolución histórica. Espero que os guste.

José Roselló Martí y el fallido ferrocarril entre Alicante y Alcoy

Puente de las Siete Lunas, Alcoy (Alicante)

Alcoy (Alicante) es la ciudad de los puentes. Es, posiblemente, uno de los pueblos donde han nacido más ingenieros de caminos, entre los que me incluyo. El post de hoy va dedicado a una obra de ingeniería fallida, la línea de ferrocarril entre Alicante y Alcoy. El proyecto de esta línea de ferrocarril corrió a cargo del ingeniero de caminos José Roselló Martí , destinado en 1927 a la 3ª jefatura de Estudios y Construcciones de Ferrocarriles del Sureste de España, donde se encargó de la redacción del proyecto del viaducto sobre el rio Polop y los de los barrancos de Siete Lunas, Barchell, Uxola y Zinc, en Alcoy.

A finales de los años 20 del siglo XX se pudo materializar, tras no pocas dificultades, el trazado de la línea férrea que uniría Alicante y Alcoy. El último proyecto lo redactó Roselló el 13 de julio de 1929. De esta línea destacan los numerosos puentes y túneles que se tuvieron que hacer y que hoy sirven como ruta verde para el turismo de interior en estas comarcas.

La mayor parte de los viaductos se construyeron con tres elementos: arcos de medio punto de hormigón armado de 30 m de luz, arcos de hormigón en masa de 12 m de luz y vigas rectas de hormigón armado de 17,60 m. El más grande y espectacular de los viaductos es el que salva el río Polop, situado al pie del Parque Natural de la “Font Roja”. Posee 230 m. de longitud y una altura máxima sobre el cauce de 46 m. Consta de cinco arcos de 30 m. de luz de hormigón armado y tres arcos de avenida de 12 m. de luz, más pequeños, de hormigón en masa. Las bóvedas tienen todas 3,60 m de anchura, 0,90 m de espesor en la clave y 1,40 m. en los arranques. Los tímpanos están aligerados por arquillos de 4 m. y arriostrados transversalmente por tirantes del mismo material. Dispone de miradores en los arcos pares.

Se utilizaron cerchas semirrígidas para el armado de los arcos, pues aún no se habían publicado los modelos oficiales de puentes para ferrocarril. Consistía este sistema en el empleo de estructuras rígidas de acero, dimensionadas para sostener el peso propio de la bóveda durante la construcción. Colgado de las cerchas, y bien sujeto a las cabezas inferiores de las mismas, se colocaba un encofrado de madera siguiendo el intradós de la bóveda. Se complementaba este entablonado con unas paredes laterales de madera hasta la altura del trasdós, quedando así establecido el encofrado de las bóvedas, pudiendo de este modo suprimirse costosas cimbras y andamios. A esta armadura se le añadía las armaduras en aquellas zonas necesarias para resistir la flexión que ocasionaban las sobrecargas móviles de servicio del puente.

Asistimos, en las primeras décadas del siglo XX, al predominio de los puentes de hormigón armado en España, que poco a poco fueron desplazando a los puentes metálicos por su mayor economía frente al alto precio del acero y menores gastos de mantenimiento. El predominio del hormigón fue posible al desarrollo en nuestro país de la técnica con figuras como Juan Manuel Zafra o José Eugenio Ribera.

A continuación os dejo el enlace a la página de la Revista de Obras Públicas donde el propio autor nos explica la obra con mayor detalle. http://ropdigital.ciccp.es/detalle_articulo.php?registro=15217&anio=1929&numero_revista=2533

Valoración de la competencia transversal Pensamiento Crítico por los alumnos de GIOP (2015)

RESUMEN: La Universitat Politècnica de València ha puesto en marcha el proyecto institucional para la acreditación de las competencias transversales de los estudiantes egresados de la UPV. Se han establecido trece competencias transversales que abarcan las del conjunto de las principales agencias acreditadas. Estas competencias se evalúan en las nuevas titulaciones de Grado, asignándose para ello distintas asignaturas troncales o de especialidad. La competencia transversal denominada «Pensamiento Crítico», para nivel de dominio I, se adjudica a la asignatura Tipologías y Procedimientos de las Construcciones que se cursa en 2º curso. La presente comunicación muestra los resultados de la percepción que tienen los alumnos que cursan dicha asignatura respecto al pensamiento crítico basado en los fundamentos de las tipologías constructivas. Se ha elaborado para ello una encuesta anónima utilizando para su valoración una escala Likert con 11 preguntas. Se ha realizado un análisis factorial mediante el método de componentes principales y se ha propuesto un modelo de regresión múltiple para explicar las variables más importantes. Los resultados han permitido el diseño de actividades basadas en metodologías activas para la evaluación del Pensamiento Crítico.

Palabras clave: Pensamiento crítico; Competencias transversales; Actitud crítica; Emitir juicio; Opiniones argumentadas.

Referencia:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2016). Valoración de la competencia transversal «Pensamiento Crítico» por los alumnos de GIOP (2015). XIV Jornadas de Redes de Investigación en Docencia Universitaria. Investigación, innovación y enseñanza universitaria: enfoques pluridisciplinares. Universidad de Alicante, 1 de julio, pp. 2824-2840.

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Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety

ACCESO LIBRE AL ARTÍCULO:

The following personal article link, which will provide free access to your article, and is valid for 50 days, until September 14, 2016

http://authors.elsevier.com/a/1TROAW4G4Bhqk

Abstract: This paper presents a multiobjective optimization of post-tensioned concrete road bridges in terms of cost, CO₂ emissions, and overall safety factor. A computer tool links the optimization modulus with a set of modules for the finite-element analysis and limit states verification. This is applied for the case study of a three-span continuous post-tensioned box-girder road bridge, located in a coastal region. A multiobjective harmony search is used to automatically search a set of optimum structural solutions regarding the geometry, concrete strength, reinforcing and post-tensioned steel. Diversification strategies are combined with intensification strategies to improve solution quality. Results indicate that cost and CO₂ emissions are close to each other for any safety range. A one-euro reduction, involves a 2.34 kg CO₂ emissions reduction. Output identifies the best variables to improve safety and the critical limit states. This tool also provides bridge managers with a set of trade-off optimum solutions, which balance their preferences most closely, and meet the requirements previously defined.

Keywords

Multiobjective optimization;
CO₂ emissions;
Safety;
Post-tensioned concrete;
Box-girder bridge;
Multiobjective harmony search

Highlights

A multiobjective optimization of post-tensioned concrete road bridges is presented.
A computer tool combines finite-element analysis and limit states verification.
Output provides a trade-off between cost, CO₂ emissions, and overall safety factor.
Near the optima, a one-euro reduction represents a 2.34 kg CO₂ emissions reduction.
Results show the cheapest and most eco-friendly variables for improving safety.

Reference:

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.

Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos

Esta es la versión post-print de autor. La publicación se encuentra en: http://hdl.handle.net/10251/46928, siendo el Copyright de Elsevier.

El artículo debe ser citado de la siguiente forma:

Martí, JV.; Yepes, V.; Gonzalez-Vidosa, F.; Luz, AJ. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería. 30(3):145-154. doi:10.1016/j.rimni.2013.04.010.

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La visión personal de Javier Manterola de los puentes

El Grupo Español de IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering) organizó, en colaboración con la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Madrid – UPM, el Workshop on Bridge Design 2015, WoBD2015. Gracia a ello tenemos la ocasión de poder escuchar a Javier Manterola dando su visión personal sobre los puentes. Espero que os guste el vídeo.

Una revolución llamada BIM

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bim_revit.jpg

Alejandro López Vidal, director técnico de la Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón (ANDECE) nos ofrece un artículo publicado en la Revista Técnica CEMENTO HORMIGÓN, nº 974 (2016) sobre la revolución que supone el Building Information Modeling (BIM).

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Success factors for integration of sustainable practices at high performance building processes through AHP-based MCDM

Hanging gardens of One Central Park, Sydney. Wikipedia

Abstract: Much of the efforts towards low carbon built environment focus on the building energy performance and the relationship between occupant behavior and efficient supply facilities, arguing that impacts are higher during operational stage. However little progression has been The ongoing study aims to provide a simplifed method to decide upon constructive systems for structural slabs based on hierarchical multicriteria weights applied to a set of criteria through a value function: durability, resource depletion, climate impact, investment cost, user comfort and functional design. The main function of slabs as load distribution layers of the structural frame used to be the solely priority of design practice. Other functions of the building as a dynamic system interact within the environment and occupants along time. Currently dealing with sustainable materials and life cycle inventories we aim to provide with a reproducible method for early election of the type of slab by embedding environmental (resource efficiency) and social (durability and performance) criteria among the design criteria. First, we seek for a way to hierarchically distribute the criteria and sub-criteria among the goals against resource depletion and the diverse alternatives. AHP-based MCDM is chosen to build a multi-level hierarchical structure of objectives, criteria, subcriteria, and alternatives. The analysis outlines the expert preferences for factors of buildability and cost premium of implementation of high environmental value of project design. Further analysis will focus on interrelation among factors.

Keywords:

AHP-based MCDM, value function, environmental impact, construction cost, resource depletion, functionality, construction systems elicitation.

Reference:

MOLINA-MORENO, F.; YEPES, V. (2015). Success factors for integration of sustainable practices at high performance building processes through AHP-based MCDM. 23rd International Conference on Multiple Criteria Decision Making. 2nd-7th August 2015, Hamburg, Germany, 7 pp.

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Appraisal of infrastructure sustainability by graduate students using an active-learning method

Appraisal of infrastructure sustainability by graduate students using an active-learning method

Abstract:

Currently many university programs in the construction field do not take sustainability into account from a holistic viewpoint. This may cause a lack of sensitivity from future professionals concerning sustainability. Academics in construction must endeavor to instill a culture of sustainability in the curricula of their students. Therefore, this study proposes an active-learning method that allows graduate students in the construction field to take into consideration infrastructure sustainability from a variety of perspectives in a participatory process. The students applied an analytical hierarchical process to determine the appraisal degree of each criterion. A cluster statistical analysis was carried out, aiming to identify the profiles that influence decision-making. This method was applied to two classes of graduate students enrolled in the Master of Planning and Management in Civil Engineering at the Universitat Politècnica de València. This method identified a correlation between the profiles toward sustainability and the characteristics of the chosen infrastructure. It was also found that the method fulfills educational purposes: most of the students obtained more than 65% of the target learning outcomes. This approach promotes awareness and sensitivity to different points of view of the sustainability in a participatory context. It can be replicated in other contexts so as to obtain appraisals regarding various criteria that help enhance decision-making.

Highlights

Proposal of a method that allows students to consider infrastructure sustainability.
Participatory learning method that promotes integral sustainability.
Students profiles’ identification influencing decision making toward sustainability.
The profiles of evaluators influence the prioritization among alternatives.

Reference:

PELLICER, E.; SIERRA, L.A.; YEPES, V. (2016). Appraisal of infrastructure sustainability by graduate students using an active-learning method. Journal of Cleaner Production, 113:884-896. DOI:10.1016/j.jclepro.2015.11.010

Os dejo a continuación la versión autor del artículo:

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La improvisación musical como inspiración en el diseño sostenible de pasarelas peatonales

Analogía entre la improvisación musical y la optimización en ingeniería. Fuente: http://www.hindawi.com/journals/jam/2012/147950/fig1/

El proceso de improvisación musical supone una organización coherente de los sonidos y los silencios que da los parámetros fundamentales de la música, que son la melodía, la armonía y el ritmo. La simulación del proceso de improvisación musical puede servir a los calculistas de estructuras como inspiración en el diseño de algoritmos que permitan optimizar, por ejemplo, un puente. En esta comparación, el conjunto de músicos se podría asimilar a las variables de decisión; el rango de afinación, al rango de valores; la armonía; la estética, a la función objetivo; la práctica, a la iteración y la experiencia, a la matriz de memoria. A este algoritmo heurístico se le denomina harmony search.

En este post os dejo el resumen, la referencia y el enlace a un artículo que acaban de publicarnos en la revista Engineering Structures donde aplicamos esta metodología en la optimización sostenible del diseño de una pasarela peatonal formada por una viga cajón postesada. Esta investigación está financiada dentro del Proyecto HORSOST (BIA2011-23602) financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

Resumen: Este artículo tiene como objetivo el diseño sostenible de puentes viga peatonales de hormigón postesado de sección en cajón. Para ello se utiliza un algoritmo heurístico híbrido de búsqueda armónica (hybrid harmony search) con la aceptación por umbrales para encontrar la geometría y los materiales necesarios para que la suma de los costos y la huella de carbono sea lo más baja posible, cumpliendo con todas las restricciones de seguridad estructural y durabilidad. Para ajustar los parámetros del algoritmo se utilizó la metodología del diseño de experimentos. Se realizó asimismo un estudio paramétrico en pasarelas de 90 a 130 m de luz. Los resultados encontrados indican que la optimización con ambas funciones objetivo conducen a resultados similares en coste, si bien con soluciones diferentes. Los resultados sugieren que la reducción en las emisiones de CO2 conllevan mayores cantos, más pretensado y menores resistencias características del hormigón empleado. La metodología presentada supone una propuesta detallada de las reglas de predimensionamiento de este tipo de estructuras teniendo en cuenta un enfoque medioambiental.

Palabras clave: Diseño sostenible, hormigón postesado, viga en cajón, pasarelas, optimización, búsqueda armónica.

Referencia: GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; PÉREZ-LÓPEZ, E. (2015). Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92:112-122. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.03.015 (link)