Siempre que intentamos hacer algo, nunca nos sale exactamente igual. Por ejemplo, si corremos 100 metros lisos y tuviésemos un cronómetro que midiera con 100 decimales de precisión, sería muy improbable que hiciésemos dos series en el mismo tiempo. Este concepto universal de la variabilidad es muy importante en los procesos productivos y en la calidad. Veamos qué significa.
El enemigo de todo proceso es la variación, siendo la variabilidad inevitable. Cuando se fabrica un producto o se presta un servicio, es materialmente imposible que dos resultados sean exactamente iguales. Esto se debe a múltiples motivos, algunos evitables y otros no. Por un lado, existen múltiples causas comunes, aleatorias y no controlables, que hacen que el resultado cambie siguiendo habitualmente una distribución de probabilidad normal. Se dice que dicho proceso se encuentra bajo control estadístico, siendo este el enfoque que sobre el concepto de calidad propugna Deming y que vimos en un artículo anterior. Por otra parte, existen unas pocas causas asignables que ocurren de forma fortuita y que podemos detectar y corregir. Ocurren de forma errática y, por fortuna, se solucionan fácilmente. Las causas comunes son difíciles de erradicar porque requieren un cambio en el proceso, la máquina o el sistema que produce los resultados, y ese cambio es responsabilidad de la gerencia. Kaoru Ishikawa decía que el 85 % de los problemas en un proceso eran responsabilidad de la gerencia, comentario que fue mal recibido por parte de la alta dirección de las empresas.
Para aclarar y entender estos conceptos, os dejo un Polimedia explicativo, de poco más de siete minutos, que espero os guste.
En los trabajos ejecutados en zanjas se producen frecuentemente accidentes graves o mortales debidos al desprendimiento de tierras. Podemos considerar, con carácter general, peligrosa toda excavación que, en terrenos corrientes, alcance una profundidad de 0,80 m y 1,30 m en terrenos consistentes.
El Colegio Oficial de Aparejadores y Arquitectos Técnicos de Madrid nos ofrece el siguiente documento (enlace) donde se definen las líneas generales de las medidas de seguridad y procedimientos de trabajo, que garanticen la seguridad de los trabajadores que tienen que llevar a cabo labores en el interior de zanjas y pozos, haciendo hincapié en los sistemas de entibación, como garantes de la estabilidad de las paredes de la excavación. Otro documento de interés es el NTP 278: Zanjas: prevención del desprendimiento de tierras, del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo.
Os dejo un vídeo que grabé para mis estudiantes donde hago una introducción a las entibaciones.
A continuación os presento un vídeo del profesor José Ramón Ruiz, de la UPV, donde se explican los conceptos básicos de las entibaciones y las diferencias entre entibaciones cuajadas, entibaciones semicuajadas y entibaciones ligeras.
En este vídeo podemos ver alguna de las recomendaciones más importantes relacionadas con la seguridad en la ejecución de zanjas y entibaciones.
Igual os sorprende este vídeo sobre entibaciones realizado de forma original.
Referencias:
GARCÍA VALCARCE, A. (dir.) (2003). Manual de edificación: mecánica de los terrenos y cimientos. CIE Inversiones Editoriales Dossat-2000 S.L. Madrid, 716 pp.
GONZÁLEZ CABALLERO, M. (2001). El terreno. Edicions UPC, Barcelona, 309 pp.
IZQUIERDO, F.A. (2001). Cuestiones de geotecnia y cimientos. Editorial Universidad Politécnica de Valencia, 227 pp.
LAMBE, T.W.; WHITMAN, R.V. (1996). Mecánica de suelos. Limusa, México, D.F., 582 pp.
MINISTERIO DE FOMENTO (2002). Guía de Cimentaciones. Dirección General de Carreteras.
Lucio del Valle y Arana (1815-1874) fue un ingeniero de caminos y arquitecto muy influyente en su época. Dedicó su vida a las obras públicas, entre las que destacan la carretera de Madrid a Valencia por las Cabrillas, el Canal de Isabel II, la gran reforma de la Puerta del Sol y los faros metálicos del delta del Ebro. Finalmente, acabó sus días como director de la Escuela de Ingenieros de Caminos.
Este artículo lo vamos a dedicar a la carretera de Valencia a Madrid por las cuestas de Contreras, en particular al puente sobre el Cabriel. El camino de las Cabrillas, también conocido como camino de las Cabrillas, tenía fama de ser intransitable y peligroso a causa de los bandoleros, si bien era paso obligado entre Valencia y Castilla. D. Lucio dedicó 10 años a estos trabajos, desde finales de 1840, cuando terminó la carrera. Solucionó el proyecto del trazado con pendientes no superiores al 5 % de inclinación y una anchura viaria mínima de 13 m, apto para el tránsito de carruajes, para lo cual tuvo que realizar un trazado zigzagueante que se extendía por varios kilómetros en la provincia de Cuenca.
Puente del Cabriel, en la carretera Madrid-Valencia, por las Cabrillas. José Martínez Sánchez (fotógrafo). Hacia 1866. Copia a la albúmina. WikipediaPuente del Cabriel, frente aguas abajo de la presa. Imagen: V. Yepes, 2015
El problema era salvar la garganta del río Cabriel, de 159 m de anchura y unos 50 m de profundidad, para lo cual pensó inicialmente en un puente colgante. Sin embargo, el proyecto final fue una obra de sillería situada en un punto más bajo. La posibilidad de abaratar costes al contar con 1200 presidiarios influyó en la decisión. Su construcción comenzó en 1846 y finalizó en 1851. El puente actual, apodado por el propio D. Lucio como el «ciempiés», tiene numerosos pilares a modo de patas y es ligero, pues su espesor no supera los 2,5 m. Tiene una longitud de 86,80 m, una anchura de 6,40 m en el tramo central y 8,90 m en los dos tramos de acceso, y consta de siete arcos de medio punto de 28 m de altura máxima, con una luz de 16,7 m en el arco central y 8 m en los tres arcos de cada lado. No obstante, la envergadura del arco principal y la relación ancho de pila/luz del arco, de 1/2,5, son dimensiones superadas anteriormente por muchos puentes romanos, como el de Alcántara, construido casi dos mil años antes. Según Javier Manterola (2015), este puente y el puente de piedra de Logroño (1882) suponen un anacronismo en una época en la que el hierro y el acero ya se habían impuesto, revolucionando la forma de construir los puentes, y en la que empezaban a utilizarse el cemento Portland y el hormigón. Solo Seyourné, con su enorme habilidad y talento, prolongó el anacronismo de los puentes de piedra hasta 1911, con el puente de los Catalanes, en Toulouse.
El aspecto actual del puente se mantiene desde la década de 1930, con la obra original del siglo XIX y las mejoras efectuadas por el Circuito Nacional de Firmes Especiales (carretera asfaltada y peraltada, con el vallado en algunos tramos). Esto se debe a que primero el tráfico se desvió por la parte alta del embalse y luego por el actual viaducto de Contreras. Una lápida en mármol en el puente nos recuerda: «D. LUCIO DEL VALLE, INGENIERO DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS, PROYECTÓ Y DIRIGIÓ ESTA CARRETERA Y TODAS SUS OBRAS DESDE 1841 A 1851».
El ingeniero militar francés Charles-Augustin de Coulomb (1776) fue el primero en estudiar el problema de las presiones laterales del terreno y estructuras de retención. Este autor introduce una simplificación importante para calcular el empuje: se limitó a usar la teoría de equilibrio que considera que una cuña de terreno en rotura imitada por el trasdós y por un plano que pasa por el pie del muro como un cuerpo en movimiento para determinar la presión lateral limitante. La presión limitante horizontal en fallo en extensión o compresión se determinan a partir de Ka y Kp respectivamente. Se supone que la superficie de deslizamiento es plana, el drenaje del muro funciona bien y que no hay presiones intersticiales en el terreno. Aunque con simplificaciones, esta teoría permite calcular problemas en los cuales el paramento no es vertical y la superficie de relleno tiene cualquier forma.
Para que se pueda estudiar de forma cualitativa el efecto del empuje, se aporta un Laboratorio Virtual. El objetivo de este objeto de aprendizaje consiste en entender cómo varía el empuje activo horizontal sobre un muro aplicando la teoría de Coulomb. Éste coeficiente varía en función del ángulo de rozamiento interno del terreno, del ángulo de rozamiento de terreno y muro, y de la inclinación del muro. Supondremos un relleno horizontal sobre el muro.
Coulomb C.A., (1776). Essai sur une application des regles des maximis et minimis a quelques problemes de statique relatifs a l’architecture. Memoires de l’Academie Royale pres Divers Savants, Vol. 7
El puente primigenio de San Pablo se construyó entre 1538 y 1589 por orden del canónigo Juan del Pozo para comunicar el Convento de San Pablo y el casco urbano de Cuenca, a su paso por el río Huécar. Elefante de cinco patas, como le llamó Pío Baroja, este puente era de piedra con cinco arcos apoyados sobre cuatro pilares, de los que aún quedan algunos restos. El hecho de que llevara tantos años construir dicho puente explica la cantidad de maestros que pasaron por la dirección de sus obras, como Francisco de Luna, Andrés de Vandelvira, Juan Gutiérrez de la Hoceja, Juan de Palacios, Hernando de Palacios y, finalmente, Juan de Meril. Sin embargo, el hundimiento progresivo de las pilas provocó la rotura sucesiva de los arcos. El puente de piedra se vino abajo en 1786, en la parte más próxima a la catedral, y aunque fue reparado por el arquitecto Mateo López en 1788, no se logró impedir el desmoronamiento del segundo arco. Su último episodio ocurrió en 1895, lo que llevó a tomar la decisión de su total demolición.
Puente de San Pablo (1892). Imagen procedente de los fondos de la Biblioteca Nacional de España
Vista actual del Puente de San Pablo. Imagen: V. Yepes, 2015.
Pasaron los años y fueron el obispo Wenceslao Sangüesa y el Seminario Conciliar de San Julián quienes tomaron la decisión de aportar los fondos para construir un nuevo puente de San Pablo. El actual puente es metálico y de madera. Su construcción comenzó en 1902, según el proyecto del ingeniero de caminos valenciano José María Fuster y Tomás, y fue erigido por George H. Bartle, cuya fundición, también valenciana, contaba con gran renombre por aquella época. El puente fue inaugurado el 19 de abril de 1903. El puente mide 60 m de longitud, está elevado 40 m y apoyado en los pilares de arranque de sillería del puente anterior y, en el centro, en un puntal de hierro. Parte del patrimonio de la ciudad de Cuenca, es uno de los mejores lugares desde los cuales observar las Casas Colgadas.
Detalle de la viga en celosía. Imagen: V. Yepes, 2015
Os dejo un vídeo de Florián Yubero sobre el puente.
Se entiende por suelo al seudosólido formado por un conjunto de partículas sólidas que forman una estructura en cuyo seno existen huecos ocupados por agua y aire en proporciones variables. El «peso específico de un suelo«, como relación entre el peso y su volumen, es un valor dependiente de la humedad, de los huecos de aire y del peso específico de las partículas sólidas. Para evitar confusiones, las determinaciones de los ensayos de laboratorio facilitan por un lado el «peso específico seco» y por otro la humedad. Fijémonos que este término es diferente de la «densidad del suelo«, que establece una relación entre la masa y el volumen. También suele utilizarse un valor adimensional denominado, “peso especifico relativo”, definido como el cociente entre el peso específico del suelo y el peso específico del agua a una temperatura determinada. Los valores típicos de gravedades específicas para los sólidos del suelo son entre 2.65 y 2.72. En la figura que sigue se observan los componentes de un suelo, con las notaciones sobre sus pesos y volúmenes, lo cual permite definir parámetros que caracterizan el estado físico de dicho suelo.
Estos conceptos son básicos y muy conocidos para los alumnos de cursos de geotecnia de grados de ingeniería civil. Sin embargo, para facilitar el proceso de aprendizaje, os facilito a continuación un enlace a un pequeño laboratorio virtual donde el alumno puede comprobar por sí mismo cómo varía el peso específico seco en función de la humedad y del peso específico de las partículas sólidas. Las instrucciones son muy sencillas: se debe seleccionar el rango máximo de humedad y del contenido de huecos de aire, en tanto por cien, con valores comprendidos entre 0 y 100, y también el peso específico de las partículas sólidas en kN/m³. No se admiten valores negativos.
El conocimiento de las características del terreno es un requisito previo indispensable para cualquier proyecto u obra de ingeniería civil o edificación. Para ello es necesario acometer la redacción de un estudio geotécnico, cuyos objetivos serán definir la tipología y las dimensiones de los cimientos y obras de contención, así como determinar los problemas constructivos relacionados con los materiales o con el agua presente. La extensión y el nivel de información necesarios en un reconocimiento geotécnico dependen directamente del proyecto u obra que se vaya a realizar, así como de las características del terreno donde se sitúa. En el estudio geotécnico se plasman los resultados de la campaña realizada, su interpretación y las conclusiones derivadas de su análisis, que generalmente toman la forma de recomendaciones para el proyecto y la construcción de la obra.
En el siguiente enlace os dejo un artículo donde se explica qué es y en qué consiste un estudio geotécnico. En este otro podréis ver cómo se ha realizado.
Para entender mejor cómo se realiza este estudio, os dejo un objeto de aprendizaje a cargo del profesor José Ramón Ruíz Checa, de la Universitat Politècnica de València. El vídeo trata sobre los conceptos básicos de un estudio geotécnico, en particular sobre la programación de su redacción y contenido. Espero que os resulte de interés.
Glosario de términos clave
Estudio geotécnico: Proceso de investigación y análisis de las características del terreno en un solar para determinar su comportamiento ante las cargas de una edificación.
Programación del reconocimiento: Fase previa al estudio geotécnico que implica establecer un protocolo de actuación, recabar información y planificar la ubicación de los puntos de reconocimiento.
Solar: Terreno donde se proyecta realizar una construcción.
Puntos de reconocimiento: Ubicaciones específicas dentro del solar donde se realizan ensayos o sondeos para obtener información sobre el subsuelo.
Sondeos mecánicos: Método de investigación del subsuelo que implica perforaciones para obtener muestras o realizar ensayos in situ.
Pruebas de penetración: Ensayos que miden la resistencia del terreno a la penetración de un elemento, proporcionando información sobre su compacidad y resistencia.
Nivel freático: Nivel superior del agua subterránea en el solar.
Estrato indeformable: Capa de terreno con alta rigidez y resistencia, considerada adecuada para soportar cimentaciones.
Pilote: Elemento estructural alargado que se introduce en el terreno para transmitir las cargas de la estructura a estratos más profundos y resistentes.
Confirmación del estudio: Proceso de validación y verificación de los datos y conclusiones del estudio geotécnico antes del inicio de la obra.
Planimetría: Representación gráfica en un plano de las características horizontales del terreno y la ubicación de los puntos de reconocimiento.
Altimetría: Representación gráfica de las elevaciones del terreno y la profundidad de los puntos de reconocimiento.
En esta entrada os dejo un vídeo de unos 5 minutos donde explico brevemente qué podéis encontrar en un blog pensado exclusivamente para la docencia de la asignatura «Procedimientos de Construcción«, perteneciente a los grados de ingeniero civil y de obras públicas (http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/). Como podéis ver, este blog se encuentra bajo el paraguas institucional de la Universitat Politècnica de València. Espero que os interese y que hagáis buen uso de él. Detrás hay una fuerte dedicación en la elaboración y búsqueda de material útil a los estudiantes.
El transporte de hormigón por tubería ha adquirido gran importancia en los últimos años. Esto se debe al general aumento de la mecanización en las obras y al mayor uso del cemento en estructuras y demás elementos. Este impulso se debe especialmente a la mejora de la tecnología de las máquinas y a nuevas evoluciones que hacen que el transporte de hormigón sea más económico.
Este tipo de transporte tiene una repercusión económica beneficiosa en las obras. Un hormigón que se pueda transportar sin dificultad a través de tuberías responde a las exigencias generales de la construcción en lo que respecta a su trabajabilidad y a sus características resistentes.
Las técnicas de transporte de hormigón por tubería comenzaron a emplearse a principios del siglo XX, en sus dos modalidades: Por impulsión neumática y, poco tiempo después, por impulsión mediante bombas de accionamiento mecánico.
La difusión de esta forma de transporte se ha manifestado de forma más clara en la mejora de los sistemas de bombeo hidráulico, cuyo resultado ha sido el notable aumento de unidades estacionarias y móviles registradas en los últimos años, sobre todo de estas últimas (autobombas) cuyo empleo es cada vez mayor en obra civil y en edificación. Por el contrario, la impulsión neumática de hormigón ha tenido un desarrollo menor y su utilización se ha limitado a aplicaciones más específicas (hormigón proyectado) o a obras en las que la existencia de una instalación de aire comprimido está, además, justificada por otros fines.
El sistema de transporte de hormigón por tubería aumenta el rendimiento y supone un importante ahorro de mano de obra, pero solo es factible con un hormigón de mayor calidad que el habitual. Los componentes y la dosificación del hormigón deben proporcionar la consistencia necesaria para que circule de manera continua sin que se produzca segregación en ningún momento.
Os dejo a continuación una explicación al respecto de la UPV que espero que os sea de interés.
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Referencias:
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
La Dirección Académica del Máster en Planificación y Gestión de la Ingeniería Civil, por medio de la E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos de Valencia y con el patrocinio de la Cátedra Juan Arizo Serrulla, está organizando una Jornada de “Estrategias de Innovación en la Construcción: Ejemplos Internacionales” dirigida a empresarios y profesionales del sector de la construcción, así como a los alumnos y egresados del Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil. La Jornada está prevista para el 14 de Mayo de 2015, a las 9:30 h, en el Salón de Actos del edificio 4H (2ª planta) de acuerdo con el programa que se adjunta. Conjuntamente con la Jornada, se ha organizado el Primer Concurso de Trabajos Fin de Máster sobre “Innovación en Gestión de la Construcción” en el que pueden participar todos los egresados y alumnos del Máster Universitario en Planificación y Gestión en Ingeniería Civil (en el caso de alumnos, no es necesario que estén actualmente matriculados en el Trabajo Fin de Máster); los participantes presentarán un Resumen Ejecutivo y un Póster sobre su Trabajo Fin de Máster, con las características definidas en las bases que se adjuntan. Hay un premio de 500 Euros para el mejor trabajo presentado.
Siempre que intentamos hacer algo, nunca nos sale exactamente igual. Por ejemplo, si corremos 100 metros lisos y tuviésemos un cronómetro que midiera con 100 decimales de precisión, sería muy improbable que hiciésemos dos series en el mismo tiempo. Este concepto universal de la variabilidad es muy importante en los procesos productivos y en la calidad. Veamos qué significa.
