El blog de Víctor Yepes

La técnica del bulonaje

Figura 1. Anclaje pasivo con bulón. http://cimentacionesyaplicaciones.blogspot.com.es

Un bulón o perno es un elemento normalmente metálico que tiene como objetivo reforzar y soportar rocas fracturadas o incompetentes para prevenir su rotura. Sería cualquier tipo de mecanismo de soporte que, insertado en el interior del terreno, le proporcionaría un aumento de rigidez o de resistencia a tracción y corte. El bulón, cuando el terreno quiere deformarse, introduce unos esfuerzos adicionales en el macizo que contribuyen a su estabilidad general. Se puede decir que «cosen» las discontinuidades del macizo rocoso, impidiendo deslizamientos y caídas de cuñas y bloques, y por otra parte aportan al tereno un efecto de confinamiento.

La longitud de un bulón, por razones constructivas, suele estar comprendida entre 1,5 y 10 m. Se colocan en el interior del terreno desde una superficie libre, a través de un taladro. Sin embargo, la fuerza que puede soportar cada bulón es relativamente reducida, lo cual implica una densidad de aplicación elevada. Es habitual el uso de barras de acero de 20 a 40 mm de sección, admitiendo cargas del orden de 10 a 25 t.

Figura 2. Perno sujetando cables y mallazo en las proximidades del embalse de Loriguilla (Valencia). Fotografía: V. Yepes (2021)

Podemos distinguir un bulón de un anclaje por cables en dos aspectos fundamentales:

Su longitud, que raramente supera los 10 m, siendo habitual longitudes comprendidas entre 2 y 5 m.
Su fuerza resistente. El bulón no se tesa como el anclaje a una fracción importante de su carga de rotura.

Figura 2. Perno de anclaje SPLITBOLT(C). Cortesía de Aceros Arquipa.

Los primeros bulones que se utilizaron en una cantera de pizarras de Angers, al norte de Gales, (1872) eran de madera seca, donde se clavaban perpendicularmente a los planos de esquistosidad para lograr el cosido. Por efecto de la humedad del terreno, se conseguía un anclaje continuo debido al hinchamiento higroscópico de la madera. En minería subterránea, el primer empleo de este sistema de sostenimiento se produce a finales del siglo XIX en una mina cercana al río Missouri, en Estados Unidos. Sin embargo, no es hasta finales de la Segunda Guerra Mundial, en Estados Unidos, cuando se produce la gran expansión de esta tecnología. Con el «Nuevo Método Austríaco«, la tecnología del bulonaje y del gunitado se convierte en pieza fundamental en la construcción de túneles.

Los elementos funcionales de un bulón son los siguientes:

Un dispositivo de aplicación y reparto de fuerzas sobre la superficie libre del terreno, que generalmente es una placa metálica de reparto, que se solidariza al sistema mediante una tuerca o anillo con su arandela.
Un elemento transmisor de esfuerzos desde la superficie al interior del terreno, que suele ser una barra o tubo cilíndrico, normalmente de acero, aunque también pueden ser de otros materiales como el poliester o la fibra de vidrio.
Un elemento o técnica de anclaje que solidariza el sistema en el interior del terreno. Así pueden existir bulones con anclaje puntual por cuña o por cabeza de expansión, o bien bulones con anclaje repartido, que puede ser mecánico (torsión del tubo, presión de aire, ajuste de barra) o químico (inyección de cemento o resina).

La técnica continúa empleándose con gran profusión debido a sus indudables ventajas:

Simpleza
Funcionalidad
Relativa economía frente a otros tipos de sostenimiento
Permite usarse como soporte temporal o permanente, y en función de ello, las características del bulón a emplear son muy diferentes
Permite reducir la sección transversal en las excavaciones
Admite total mecanización.

Hoy día el tipo de pernos de anclaje es muy variado. Os dejo un vídeo donde se explican sus variantes.

En este vídeo podemos ver el anclaje SPLITBOLT®, en un vídeo de Aceros Arequipa.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

http://www.dsiunderground.com/uploads/media/DSI_Underground_Systems_Trusses_Slings_US_01.pdf

Bieniawski, Z.T. (1990). Tunnel design by rock mass classifications. (link)

http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-080399-152659/unrestricted/WholeVersion.pdf

http://rezazt.tripod.com/sitebuildercontent/sitebuilderfiles/rockboltdesignreport.pdf

http://home.agh.edu.pl/~cala/hoek/Chapter5.pdf

¿Por qué los romanos fueron grandes ingenieros?

El puente de Alcántara sobre el Río Tajo.

A lo largo de estos meses hemos repasado aspectos históricos y constructivos de la ingeniería de todos los tiempos (Egipto, Mesopotamia, Grecia, por ejemplo), sin embargo aún no hemos dicho nada de Roma. Ello merece no sólo un post, sino varios (el puente de Alcántara debería contar, por méritos propios, con un post de oro). Es más, yo diría que es un atrevimiento por mi parte intentar contar en tan breve espacio lo más relevante de la ingeniería romana, puesto que, con total seguridad nos dejaremos cosas por el camino. Grandes ingenieros españoles como Fernández Casado abordaron con gran interés estos temas, y hoy día hay verdaderos especialistas en el tema, publicaciones, congresos, páginas web, etc. El propio arquitecto e ingeniero de Julio César, Marco Vitruvio nos ha legado el tratado sobre construcción más antiguo que se conserva De Architectura, en 10 libros (probablemente escrito entre los años 23 y 27 a. C.). Para resolver cómo abordar el problema de divulgar aspectos de interés sobre la ingeniería romana, lo mejor será hacer varias entregas, dejar cuestiones abiertas, dar enlaces a otras páginas web y recibir todas las sugerencias habidas y por haber de los amables lectores. Vamos allá.

La ingeniería tiene un gran desarrollo y perfección en Roma como lo demuestra la construcción de abastecimientos de agua o poblaciones con toda la infraestructura de canales y acueductos que ello conlleva, el saneamiento de las ciudades, las defensas y las vías de comunicación (calzadas y puentes) que tanta importancia tuvieron en el Imperio. Puede decirse que mientras Grecia fue Arquitectura, Roma fue Ingeniería (Fernández, 2001).

Sin embargo, los ingenieros romanos tuvieron más que ver con sus antiguos colegas de Egipto y Mesopotamia que con sus predecesores griegos. Los romanos tomaron ideas de los países conquistados para usarlas en la guerra y las obras públicas. Fueron pragmáticos, empleando esclavos y tiempo para sus obras. Las innovaciones romanas en ciencia fueron, comparativamente, más limitadas que las de los griegos; sin embargo, contaron con abundantes soldados, administradores, dirigentes y juristas de gran nivel. Los romanos fueron capaces de poner en práctica muchas de las ideas que les habían precedido y se convirtieron, con toda probabilidad, en los mejores ingenieros de la antigüedad. Quizá no fueron originales, pero aplicaron su técnica ampliamente a lo largo de todo un imperio. Los ingenieros romanos fueron superiores en la aplicación de las técnicas, entre las cuales son notables los puentes que usaron en vías y acueductos. Para juzgar la extensión de los conocimientos técnicos entre las legiones romanas basta leer en los Comentarios de César la descripción de la construcción de puentes de pilotes que tendían sus ejércitos sobre los ríos helados y los terrenos pantanosos.

Existen datos históricos que prueban el conocimiento y empleo de diversos tipos de hormigones en civilizaciones tan antiguas como la egipcia (3000 a.C.), la griega o la cartaginesa. Sin embargo, como en tantas otras ocasiones, es con los romanos cuando la utilización del hormigón en sus más variadas aplicaciones ha dado lugar a innumerables obras, muchas de las cuales -o sus vestigios- han alcanzado nuestro siglo dando fe de ello. Este material les permitía levantar estructuras laminares monolíticas de gran luz, para cúpulas y bóvedas. El hormigón romano se hacía a base de cal mezclada con arena volcánica, llamada puzolana. Se aplicaba en capas, con un material de relleno o árido, como tejas rotas, entre dos superficies de ladrillo que formaban la cara exterior e interior. Al contrario que el hormigón moderno, no iba armado y requería contrafuertes exteriores, al no poder resistir esfuerzos de tracción. Además, no era tan fluido como el actual, lo cual limitaba la complejidad de los encofrados. El hormigón romano constituía un sistema constructivo económico, rápido y eficaz. El encofrado lo construían grupos reducidos de carpinteros expertos; el hormigón se fabricaba y ponía en obra mediante grandes grupos de trabajadores no especializados.

Pasemos ahora, brevemente, a los puentes. Una palabra tan familiar hoy día como «Pontífice» tiene su origen en la designación de los ingenieros constructores de puentes, carácter semántico que insiste en el contenido sagrado del trabajo de estos técnicos. Los romanos construyeron muchos puentes de caballete con madera, uno de los cuales se describe con detalle en la obra citada anteriormente de Julio César. Sin embargo, los puentes romanos que se mantienen en pie suelen sustentarse en uno o más arcos de piedra, como el puente de Martorell cerca de Barcelona, en España y el Ponte di Augusto en Rímini, Italia. El Pont du Gard en Nimes, Francia, tiene tres niveles de arquerías que elevan el puente a 48 m sobre el río Gard, con una longitud de 261 m; es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano y fue construido en el siglo I a.C. La utilización de arcos de medio punto derivó más tarde en la de arcos apuntados.

Ningún ingeniero hispanorromano excede en renombre al autor del puente de Alcántara. Por la importancia de su obra, de filiación incontrovertible, y por el monumento que honra su memoria, Cayo Julio Lacer ha quedado como representante arquetípico de los antiguos ingenieros españoles. La inscripción que dejó en el arco conmemorativo situado sobre la calzada es explícita acerca de sus intenciones: Pontem Perpetui Mansurum in Saecula: Dejo un puente que permanecerá por los siglos.

Además de los notables puentes de los acueductos, visibles en Europa y Asia y de los cuales son ejemplos famosos el acueducto de Segovia, y el Pont du Gard, cerca de Nimes, con 50 m de altura y 300 de largo, son altamente notables las famosas vías imperiales como la Via Appia y la Via Flaminia, que atraviesan Italia longitudinalmente. La Vía Appia, que se inicio en 312 a.C., y fue la primera carretera importante recubierta de Europa. Al principio, la carretera medía 260 km e iba desde Roma hasta Capua, pero en 244 a.C., se alargó hasta Brindisi, siendo entonces una obra de prestigio tal, que la aristocracia flanqueó con monumentos funerarios ambos lados del camino a la salida de Capua. Además, tal era la densidad de tráfico pesado en aquella época que el propio Julio César prohibió que ningún vehículo de cuatro ruedas circulara por las calles de Roma, medida moderna a la vista de nuestros problemas actuales. En la cumbre del poder romano la red de carreteras cubría 290,000 km. desde Escocia hasta Persia.

Los ingenieros romanos mejoraron significativamente la construcción de las carreteras, tanto como herramienta al servicio del mantenimiento del poder imperial como por el hecho de que una carretera bien construida implicaba menores costes de mantenimiento a largo plazo. Esta idea de coste del ciclo de vida, tan vigente hoy día, ya era sobradamente conocida por los ingenieros romanos, pues sus carreteras podían durar cien años sin necesitar grandes reparaciones. Es apenas hasta fechas recientes que la construcción de carreteras ha vuelto a la base de “alto costo inicial – poco mantenimiento”.

Las calzadas romanas podía estar enlosadas (stratus lapidibus), afirmadas (iniecta glarea) o simplemente explanadas y sin firme (terrenae). Las sucesivas capas de firme: el statumen o cimiento de piedra gruesa, el rudus, de piedra machacada y el nucleus, de tierra. En ocasiones se disponía de la suma cresta, de grava cementada con cal, o incluso con enlosado. En este tipo de secciones se constata muchas veces una capa inicial compuesta de canto grueso, con grandes bolos en los flancos, a modo de caja y asiento de las capas superiores. Las calzadas romanas eran construidas con zahorras naturales como material básico. Cada capa tiene en torno a 15 cm, entre otras razones porque la energía de compactación que podía aplicarse en aquella época era casi nula y se reduciría al uso del agua sumado a un simple planchado con un rodillo más o menos pesado. El empleo de cal en la estabilización de suelos, terraplenes y capas de firme es también frecuente, y se debería sobre todo a la imposibilidad de dotar al material de la densidad adecuada con aporte exterior de energía de compactación. Era el factor tiempo y el agua los que realizaban la compactación. Las vías romanas estaban dotadas sistemáticamente de firme, y además adecuado tanto al tráfico rodado como al de caballerías. Incluso cuando se asentaban directamente sobre el sustrato rocoso debían de disponer de una capa mínima de rodadura compuesta por material pétreo de grano fino. Según Moreno (2001), muchos de los caminos empedrados que se imputan a los romanos no poseen las características técnicas que las vías romanas poseían, infravalorándose en numerosas ocasiones la capacidad técnica de los ingenieros romanos. Para aquellos que queráis profundizar más en la ingeniería y técnica constructiva de las vías romanas, os recomiendo la referencia de Moreno (2004) y la página: http://www.viasromanas.net/

Nos dejamos para otros artículos aspectos de la ingeniería romana relacionados con la hidráulica, las obras marítimas, las cimentaciones o los grandes edificios.

Referencias:

ADAM, J.P. (2002). La construcción romana. Materiales y técnicas. Editorial de los Oficios, 2ª edición, León.

FERNÁNDEZ, M. (2001). Ingeniería militar e ingeniería civil, dos ingeniería íntimamente vinculadas. Revista de Obras Públicas, 3.413: 47-57.

FERNÁNDEZ CASADO, C. (1983). Ingeniería hidráulica romana. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid.

MORENO, I. (2001). Características de la infraestructura viaria romana. OP ingeniería y territorio, 56: 4-13.

MORENO, I. (2004). Vías romanas. Ingeniería y técnica constructiva. Ed. Ministerio de Fomento CEDEX-CEHOPU.

YEPES, V. (2009). Breve historia de la ingeniería civil y sus procedimientos. Universidad Politécnica de Valencia.

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

¿Cómo varía la trayectoria de una carga sobre un cable?

En el artículo de hoy vamos a dar un ejemplo de una herramienta que se denomina «laboratorio virtual» y que se usa como objeto de aprendizaje en la Universidad Politécnica de Valencia. Consiste en un pequeño programa en línea que sirve a nuestros alumnos para aprender a visualizar cómo varían las magnitudes de un problema en función de las variables de entrada. Evidentemente es algo muy sencillo, pero pienso que práctico cuando se quiere potenciar el conocimiento explicativo de los estudiantes.

En el caso que os presento, se trata de conocer cómo varía la trayectoria de una carga que se desplaza sobre un cable, lo cual es útil en la definición de gálibos y cálculo de la tensión máxima en el cable basándose en las coordenadas de un punto conocido de la misma. Se denomina flecha a la distancia entre la recta que une los apoyos y el cable. Basta que pinchéis sobre el cuadro «dibujar» para ver los resultados.

El enlace es el siguiente: https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Cable/

Referencias:

YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2017). Máquinas, cables y grúas empleados en la construcción. Editorial de la Universitat Politècnica de València. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

Comercialización de los productos de construcción

El 1 de julio de 2013 entró en vigor el nuevo reglamento europeo por el que se establecen condiciones armonizadas para la comercialización de productos de construcción. Seguridad de los trabajadores, accesibilidad para personas con discapacidad, eficiencia energética o utilización sostenible de los recursos naturales son algunas de las novedades que contempla el nuevo documento.

La aplicación del Reglamento UE Nº 305 del Parlamento Europeo y del Consejo por el que se establecen condiciones armonizadas para la comercialización de productos de construcción supone que todo producto de construcción que vaya a ser comercializado en la Unión Europea y que se encuentre dentro del ámbito de aplicación del Reglamento tenga que llevar el marcado CE.

El objeto del Reglamento es definir las condiciones para comercializar los productos de construcción estableciendo reglas armonizadas sobre cómo expresar las prestaciones de estos productos en relación con sus características esenciales, y al mismo tiempo dando las instrucciones sobre cómo fijar el marcado CE en esos productos.

Más información sobre Marcado CE de productos de construcción en la web http://www.aenor.es/aenor/certificacion/seguridad/seguridad_marcadoce_dpc.asp, en la página del Ministerio de Industria, Energía y Turismo http://www.f2i2.net/legislacionseguridadindustrial/ReglamentoProductosConstruccion.aspx y además en la del Ministerio de Fomento http://www.fomento.gob.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/MARCADOCE_EUROCODIGOS/ce/ ANDECE (Asociación Nacional de la Industria del Prefabricado de Hormigón) también está difundiendo en su página y en diversos artículos este tema: http://www.andece.org/index.php/reglamentacion-general/reglamento-productos-construccion.

Os paso un vídeo de AENOR donde explica este aspecto de la comercialización de los productos de construcción.

¿Cómo se pueden utilizar las playas turísticas?

En varios artículos anteriores se ha comentado la importancia de las playas, su zonificación, algunos criterios para su excelencia y otros aspectos medioambientales. Todos estos comentarios se refieren a las playas turísticas de uso masivo, y no a las playas naturales protegidas, que deben tener un tratamiento totalmente diferenciado. En esta ocasión vamos a recoger información dispersa que existe sobre el régimen de utilización de las playas, pues si bien existe un Reglamento de Costas que desarrolla la ley de 1988 en España, también es cierto que existe información dispersa que también consideramos de interés a la hora de planificar los usos de las playas. Hemos puesto en el apartado de referencias algunos documentos que consideramos de interés a este respecto. Espero que os sea útil.

La playa constituye uno de los activos medioambientales más importantes de los recursos costeros. Es un bien económico escaso, complejo e irreproducible, un elemento natural, un espacio de equilibrio ecológico y ambiental, frágil en sí mismo. No sólo acostumbra a ser la base de la actividad turística, de especial relevancia en muchos países, sino que es soporte de una gran riqueza biológica y es un instrumento eficaz a la hora de llevar a cabo una política de protección de costas.

El régimen de utilización de las playas según el Reglamento de Costas.

El régimen de utilización de las playas está recogido en detalle en el Reglamento de 1989 que desarrolla la Ley de Costas (en adelante RC-89), que establece es sus artículos 64 a 70, las siguientes limitaciones:

Las instalaciones que se ubiquen en las playas serán de libre acceso público, salvo que por razones de policía, de economía u otras de interés público, debidamente justificadas, se autoricen otras modalidades de uso. Las edificaciones de servicio se ubicarán preferentemente fuera de la playa, sobre el paseo marítimo o los terrenos colindantes. Cuando no fuera posible, se podrán situar adosadas al límite interior de la playa.
Las concesiones y autorizaciones de ocupación del dominio público por establecimientos expendedores de comidas y bebidas al servicio de la playa, ocuparán una extensión máxima de 150 m², si las instalaciones son fijas, de los cuales 100, como máximo serán cerrados, situándose con una separación mínima de 200 m de otras similares, tanto si están en el dominio público como si se encuentran en la zona de servidumbre de protección. Las desmontables ocuparán como máximo 20 m² y se colocarán con una separación mínima de 100 m de cualquier otra instalación fija o desmontable.
Todas las conducciones de servicio deberán ser subterráneas y existirá un sistema de saneamiento que garantice la eliminación de las aguas residuales, así como la ausencia de malos olores. Nunca se permitirán sistemas de drenaje o absorción que puedan afectar a la arena de las playas o a la calidad de las aguas de baño.
Tampoco se permitirá, salvo imposibilidad material debidamente justificada, la existencia de tendidos aéreos paralelos a la costa.
La ocupación de la playa por instalaciones de cualquier tipo, incluyendo las correspondientes a servicios de temporada, no podrá exceder, en conjunto, de la mitad de la superficie de aquélla en pleamar (45% en la OIB-94, sin tener en cuenta, para el cálculo de esta superficie, los terrenos dunares). La distribución de tales instalaciones se establecerá por la Administración autonómica competente en materia de ordenación del litoral o, en su defecto, se realizará de forma homogénea a lo largo de la playa.
Quedarán prohibidos el estacionamiento y la circulación no autorizada de vehículos, así como los campamentos y acampadas. Dichas prohibiciones se aplicarán a todo el dominio público marítimo-terrestre, salvo la de estacionamiento y circulación de vehículos, que afectará solamente a las playas.
Cuando no exista planeamiento, la ocupación de la playa por instalaciones y servicios de temporada deberán:

a) Dejar libre permanentemente una franja de 6 m como mínimo, desde la orilla en pleamar.

b) Las longitudes de los tramos libres de ocupación deberán ser, como mínimo, equivalentes a las que se prevé en explotación, sin que estas últimas puedan superar los 100 m, salvo que la configuración de la playa aconseje otra distribución.

c) Las zonas de lanzamiento y varada de embarcaciones se situarán preferentemente en los extremos de la playa o en otras zonas donde se minimice su interferencia con otros usos comunes y en conexión con los accesos rodados y canales balizados.

El Tribunal Constitucional dejó sin contenido ciertos artículos que tienen que ver con la gestión y explotación de las playas, que si bien se eliminaron de la competencia estatal, no se han atribuido a ninguna otra administración. Los artículos 71-74 del Reglamento, que desarrolla el artículo 34 de la LC-88, dictaban normas sobre la utilización y la explotación de las playas. Quedan, pues, sin regular aspectos tales como la localización de infraestructuras e instalaciones, el régimen de utilización de las playas, la seguridad humana en los lugares de baño y demás condiciones generales sobre uso de aquéllas y sus instalaciones, etc. No obstante lo anterior, para que el citado uso se realice en las condiciones debidas, la LC-88 establece que la competencia municipal abarca la vigilancia del cumplimiento de las normas e instrucciones dictadas por la Administración del Estado sobre salvamento y seguridad de las vidas humanas, lo que no deja de significar una importante carga en los presupuestos municipales.

El régimen de utilización de las playas según otras normas y recomendaciones.

Otras normas inciden en la planificación del régimen de utilización de la playa. Algunas de ellas permanecen vigentes por no haber sido derogadas expresamente ni entrar en contradicción con otras de rango superior. Otras, aún no siendo de obligado cumplimiento, pueden ayudar a la ordenación de los usos. Se van a repasar algunas de ellas en lo aplicable a la utilización turística de la playa.

La Orden Ministerial de 31 de marzo de 1976 (Ministerio de Gobernación) incidía en las condiciones que debían cumplir los establecimientos de comidas o bebidas situados en playas, vías públicas y lugares de esparcimiento. A parte de características técnicas sobre condiciones de explotación, de uso, etc. cabe destacar la prohibición de eliminación de residuos a partir de fosas sépticas construidas en el dominio público de las playas. No se podrán ubicar estos establecimientos en las zonas activa y de reposo de las playas.

La Orden de la Dirección General de Puertos y Costas de 21 de julio de 1986 trata de las normas para el establecimiento, delimitación y explotación de los servicios de temporada. Algunas recomendaciones interesantes desde el punto de vista de la zonificación son las siguientes:

Dejar pasos libres perpendiculares a la orilla con una anchura mínima de 3 m, en prolongación de cada acceso público y también cada 30 m como máximo en el sentido paralelo y perpendicular a la orilla.
Las zonas de toldos (sombrillas) y hamacas (tumbonas) en régimen de alquiler no deberán superar el 50% del total de la superficie de la playa. La zona náutica, para varada de embarcaciones, etc., no ocupará más de un 10% del total.
Todos los servicios serán públicos, no permitiéndose las acotaciones de espacio de paso público.
Todas las instalaciones serán desmontables, incluso sus cimentaciones, que serán prefabricadas.
Los establecimientos expendedores de bebidas deberán disponer de aseos, evacuando satisfactoriamente las aguas residuales, y nunca almacenándolas. Su emplazamiento será junto al borde interior de la playa y en todo caso a más de 20 m de la orilla en pleamar.
En zona de toldos o sombrillas y tumbonas, deberán disponerse éstas de forma paralela a la orilla. Cada dos filas deberán dejarse un paso libre de 3 m mínimo.

La Generalitat Valenciana aprobó el 26 de febrero de 1986 las “Normas Generales para el establecimiento de servicios de temporada en las playas de la Comunidad Valenciana” (RCV-87) que venían a establecer subsidiariamente condiciones de uso y explotación en ausencia de Planes de Ordenación de las playas. Podemos destacar las siguientes normas, que afectan a la ordenación y uso de las playas, en aquello que no contradice la vigente LC-88:

No se permite el vallado o acordonamiento que impida el libre paso a las instalaciones.
Los umbráculos o sombrajos tendrán una altura de 2,50 m siendo su cubierta de material perfectamente labrado y trabajado, proscribiéndose el empleo de materiales de desecho.
Se permite evacuar las aguas residuales de los merenderos a depósitos estancos de almacenamiento, con vaciados periódicos y evacuación al alcantarillado municipal. Deberán desmontarse al término de la autorización.
Cada titular de servicios de temporada o permanentes tendrá a su cargo la limpieza de la zona que se le señale por el Ayuntamiento.
Se dispondrán en número suficiente papeleras, separadas un máximo de 100 m, dotadas de soporte y cierre hermético.
El servicio de retirada y recogida de basuras en las playas se hará antes de las 10 horas o después de las 20 horas.
Si en la playa desemboca alguna calle o acceso de peatones, quedará libre de instalaciones de cualquier tipo su prolongación, en toda su anchura y con un mínimo de 5 m.
Además de los pasos anteriores, cada 20 m se dejará un paso de un mínimo de 5 m de anchura, libre también de todo tipo de instalaciones.
La zona de reposo y activa se le asigna una distancia de 35 m desde la orilla.
En la zona de reposo, sólo se pueden instalar toldos y asientos (sombrillas, tumbonas, hamacas, etc.), así como embarcaciones deportivas en las zonas autorizadas.
Detrás de la zona de reposo se instalarán el resto de servicio de temporada, pudiendo utilizar las áreas sobrantes para juegos de playa.
Con carácter orientativo, la zona de reposo libre será el 40% del total, la de toldos y asientos de alquiler, del 40% y la zona náutica, del 20%.

Otras disposiciones más recientes como la OIB-94, obligatoria sólo en las Islas Baleares, nos aportan criterios generales que, son entre otros los siguientes (citaremos sólo los que no son reincidentes respecto a lo ya comentado):

En la zona activa sólo se permite la ubicación de concesiones náuticas o similares, siempre que no puedan ubicarse en otro lugar, sin exceder nunca el 10% de la longitud total de la playa. En la parte posterior a estas instalaciones y perpendicular a la zona de las mismas, existirá un recinto no ocupado igual a la menor de estas tres dimensiones: 20 m, el resto de la anchura total de la playa o el ancho de la zona activa.
En la zona de reposo sólo se permite la instalación destinada a la vigilancia de la playa.
Para fijar el número máximo de hamacas en la zona de reposo, una vez establecidos los recintos, se tendrán en cuenta los siguientes criterios: (a) la superficie ocupada por una hamaca estará entre 5 y 10 m², (b) el número máximo de sombrillas autorizadas, con carácter general, estará entre la mitad y un cuarto del número de hamacas y (c) las sombrillas autorizadas serán, preferentemente, de tipo polinesio y se ubicarán con la separación suficiente para permitir una adecuada limpieza, y el tránsito y comodidad de los usuarios.
Las instalaciones fijas que no puedan situarse fuera del dominio público marítimo-terrestre, podrán situarse en la zona de espacios libres, siempre que no sea colindante con un terreno urbanizado en el que exista ya oferta del producto o servicio que se pretenda dar al usuario de la playa. En este espacio, la ocupación máximo de todas las instalaciones, incluidas las actividades deportivas y lúdicas autorizadas, no podrá ser superior al 50%.
Tanto las zonas de pasos peatonales como de accesos de servicio de limpieza de playas no estarán ocupadas.
Para las instalaciones fijas y desmontables la altura máxima será, con carácter general, de 3-5 m contados desde el solado hasta el punto más alto de la edificación, no computándose a estos efectos los elementos aislados que ocupen en planta una superficie inferior al 5% de la superficie total y se coloquen sobre la cubierta. No obstante, para las instalaciones fijas se podrá prever otra distinta, por causas excepcionales debidamente justificadas.
Los materiales empleados en las instalaciones estarán integrados en el medio natural y la tipología de las construcciones para edificios, balnearios, vestuarios, etc… será la tradicional dentro del estilo del entorno o ajustada a las ordenanzas municipales, aunque el gobierno autónomo puede establecer un modelo tipo en todas las construcciones.

Independientemente de estas recomendaciones, se podrían apuntar otras que ordenasen la playa y el paseo marítimo:

a) En la medida de lo posible, cada 100 m disponer de un acceso a la arena en forma de escaleras y rampas para minusválidos (Trapero, 1988). En estos accesos deberían instalarse las duchas o lavapiés y las unidades de papeleras. Cada 500-1000 m debería habilitarse un acceso para la maquinaria de limpieza.

b) Se instalarán pasarelas de madera, como mínimo cada 100 m, junto con las duchas o lavapiés, y que comunicarán el paseo marítimo con la zona activa. Cuando la afluencia sea elevada, la separación se reducirá a 20-50 m.

c) Se dispondrán de espacios suficientes para la maniobra de las máquinas de limpieza de playa, para no interferir ni dañar los elementos: juegos, pasarelas, duchas, lavapiés, etc.

d) Las áreas lúdicas y deportivas se instalarán preferentemente entre el paseo marítimo y la zona activa.

e) Debe dejarse un resguardo de 3 m entre cualquier elemento instalado en la playa y el pretil del paseo marítimo para permitir el trabajo de las máquinas de limpieza y retirada de arenas.

Referencias

TRAPERO, J.J. (1988). El paseo marítimo, elemento urbano y de defensa del litoral. Ciudad y Territorio, 76-2: 70-104.

YEPES, V. (2002). Ordenación y gestión del territorio turístico. Las playas, en Blanquer, D. (dir.): Ordenación y gestión del territorio turístico. Ed. Tirant lo Blanch. Valencia, pp. 549-579.

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Cementos expansivos para el taqueo y la demolición

A mediados de los años setenta del siglo XX, un ingeniero y químico italiano, Rossano Vannetti, comienza el estudio y el desarrollo de la formulación moderna del cemento expansivo. A base de carbonatos de calcio, consigue desarrollar una formulación que le permite regular a voluntad el tiempo de reacción del producto, y por tanto, a base de catalizadores de la reacción, controlar los tiempos de rotura.

El cemento expansivo permite el taqueo y demolición sin emplear productos explosivos. Este método, consiste en llenar los barrenos practicados en los bloques de roca con un cemento, encartuchado o a granel mezcla de cal y silicatos, que al hidratarse aumenta de volumen y genera unas presiones expansivas del orden de unos 30 MPa, que provocan la rotura de los bloques siguiendo la malla previstas de las perforaciones.

La principal ventaja es la ausencia total de alteraciones ambientales y su mayor inconveniente el coste. Se utilizan normalmente donde no es posible realizar voladuras. Las cantidades consumidas oscilan entre los 3 kg/m3 en rocas blandas hasta los 8 kg/m3 en rocas duras. Normalmente, la proporción de agua que se añade al cemento es del 25% y los tiempos necesarios para que aparezca la rotura de la roca van desde los 30 minutos para algunos tipos hasta las 12 y 24 horas para otros. Aunque estos cementos son productos básicamente seguros, es preciso durante su manejo observar algunas recomendaciones:

Usar guantes y gafas protectoras, ya que, generalmente, son sustancias alcalinas con un pH muy alto y cualquier salpicadura puede producir daños en la piel y en los ojos.
Una vez cargados los barrenos no mirar en la dirección de éstos.
Colocar protecciones ligeras sobre la roca a fragmentar si existe riesgo de estallidos y proyecciones de pequeñas esquirlas» sobre todo si se lleva a cabo un taponado firme de los barrenos.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F.; ALCALÁ, J. (2012). Técnicas de voladuras y excavación en túneles. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. Ref. 530, 165 pp.

Construcción del puente de Rande en Vigo

Infografía sobre la ampliación del puente de Rande

El puente de Rande es un puente atirantado inaugurado en 1978 que une los municipios de Redondela y Moaña, márgenes del Estrecho de Rande, en la Ría de Vigo, evitando dar un rodeo de más de 50 km. Fue proyectado por el ingeniero italiano Fabrizio de Miranda, el español Florencio del Pozo (que también se encargó de la cimentación) y por Alfredo Passaro. En 1979 obtuvo el Premio Europeo a la Construcción metálica más destacada. Sin embargo, el puente se ha quedado pequeño y debe ampliarse, tal y como veremos en uno de los vídeos que os dejo en la entrada.

El puente en su tramo central es del tipo atirantado. El conjunto se completa con dos viaductos de acceso, formados por dos vigas de cajón continuas, una por cada calzado, de hormigón pretensado. La longitud total de los viaductos es de 863 metros. Por tanto, el puente mide 1.558 m. de longitud total entre el puente metálico más viaductos de acceso.

Las columnas que lo sostienen tienen una altura de 148 m. sobre el fondo marino. Consta de un tablero metálico con un ancho total de 23,46 m., que permite una doble circulación en cada sentido y que se encuentra a una cota de 50 m. sobre el nivel del mar. La luz libre entre las pilas centrales es de 400,14 m., que lo situaron en su momento en el segundo con más luz del mundo para ese tipo de puentes, entre las pilas centrales y las de tierra hay un tramo de 147,42 m. a ambos lados, dando un total de longitud para el puente central atirantado de 694,98 m.

El tablero está suspendido de cables rectos anclados en los bordes del mismo y en las cabezas de las pilas centrales. Las pilas centrales de hormigón armado tienen un altura de 128,10 sobre el nivel del mar y descansan sobre unas fundaciones que llegan a la cota menos 20, cimentadas directamente sobre la roca del fondo de la ría.

Os paso un vídeo, ya antiguo, de ACCIONA sobre la construcción de dicho puente, así como un vídeo actual sobre la presentación del proyecto de ampliación de este puente. Espero que os gusten.

Reflexiones sobre la competitividad de los destinos turísticos y la calidad

¿Qué opciones tiene España para salir de la crisis? Probablemente una de las bazas más fuertes con las que se cuenta es el turismo, fundamentado en las ventajas climáticas y la buena comunicación con el resto de Europa. Sin embargo, algo habrá que hacer mejor para evitar que esta oportunidad se convierta en una amenaza por culpa de una mala gestión, especialmente en el ámbito de la ordenación del territorio. Veamos, pues, es este post, algunas reflexiones relacionadas con los destinos turísticos, la competitividad y la calidad.

La globalización de los mercados turísticos, las estructuras de costes en los destinos emergentes o el abaratamiento del transporte ha provocado el aumento de la competencia y las posibilidades de elección de destino. La estrategia competitiva basada tan sólo en el precio desencadena dinámicas difíciles de romper, en las cuales una minoración en los costes conlleva mayores volúmenes de negocio que resultan inconciliables con la progresiva rivalidad de los destinos turísticos, que a su vez, traen consigo consecuencias ambientales y sociales inadmisibles en el marco de un desarrollo sostenible. La pluralidad de comportamientos de los consumidores, cada vez más dirigidos hacia ofertas diferenciadas y de mayor calidad, configura un horizonte donde la provisión de productos y servicios excelentes será un elemento decisivo del éxito empresarial, y la clave de su competitividad.

Si bien éste es el contexto en el que se desarrollaba, entre otras, la actividad turística, es conveniente destacar aspectos diferenciadores en relación a otros ámbitos económicos. Se distinguen dos niveles de competencia, uno formado por los establecimientos de una misma zona turística, y otro compuesto por los numerosos destinos turísticos. Es innegable que la competencia dentro de una zona distribuye cuotas de mercado entre las empresas en concordancia con los bienes y servicios ofrecidos. No obstante, con la eventualidad de una oferta poco transparente o diferenciada, el turista puede acceder a establecimientos que, si son incapaces de cubrir sus expectativas respecto a la prestación del servicio, ocasionan insatisfacciones que trascienden al conjunto del destino. Consecuentemente, a una empresa turística le interesa que su competencia directa, a nivel local, proporcione servicios de calidad.

Ahora bien, aún así resulta insuficiente. El destino es más que la suma de sus empresas turísticas, en él participan los servicios prestados por los agentes públicos, la actitud de los residentes, los comercios, los equipamientos e infraestructuras, etcétera. La insatisfacción generada por parte de algún componente del sistema turístico, o incluso ajeno a él, provoca percepciones negativas que se vinculan a la totalidad. Aplicar la estrategia de la calidad no sólo impacta sobre el cliente, quien, obviamente, saldrá beneficiado a través de un mejor cumplimiento de sus expectativas. El destino en su conjunto y cada empresa en particular obtendrá la mejora de su competitividad y rentabilidad.

Además de reconocer y propiciar los atributos apetecibles para el destino turístico, dado que se proporcionan unos servicios que en definitiva son “bienes de experiencia” al exigir su consumo para evaluar después la satisfacción del usuario, debe fomentarse la transparencia y comunicación de las características de los productos ofrecidos para eludir el hecho de que una información escasa e inadecuada sobre una zona turística desencadene la desincentivación de la demanda que, desconfiada, esté dispuesta a pagar menos, desatando una espiral en el deterioro creciente de la calidad ofertada.

No obstante, resulta conveniente romper con ciertas creencias fuertemente arraigadas tales como que la provisión de productos y servicios de mayor calidad siempre trae consigo un mayor coste. Esta consideración tiene lugar cuando se confunde la calidad con las prestaciones del producto, que no es otro que la satisfacción de las expectativas, gustos y necesidades de los consumidores.

La calidad implica “hacer las cosas como espera el cliente” a la primera. La eficacia y la eficiencia en los procesos de la prestación de los servicios turísticos reduce los costes, al no existir la necesidad de reiniciar, repetir o enmendar procesos ya realizados. Por consiguiente, y considerando que los esfuerzos de la unidad de negocio deben satisfacer a los consumidores en el momento y circunstancia previstos; así como que dicho cumplimiento se refiere a lo que, en realidad, son distintos niveles de exigencia por parte de los clientes; es posible, partiendo de un conocimiento apropiado de la demanda, mejorar la calidad del producto o servicio sin que, necesariamente, dicha cualificación incida en la partida de costes.

Otra opinión extendida ampliamente es aquella que asumía una relación estable entre el precio y la calidad, de manera que una mejora de ésta acarrea forzosamente un incremento del precio. Al darse por supuesto esta premisa, una elevación de los precios derivada de una calidad superior no podía ser mal acogida por el cliente. Ahora bien, la realidad es otra, dado que, siendo el consumidor consciente del aumento de la competencia y de los efectos de ésta sobre los precios, quiere cada vez más calidad a un precio similar, o en ocasiones hasta inferior. Se puede hablar, incluso, de un “umbral mínimo de calidad” por debajo del cual determinados segmentos de la demanda rechazan ciertos productos y servicios, independientemente del precio al que se ofrezcan.

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

¿Qué son las metaheurísticas?

¿Cómo se podrían optimizar en tiempos de cálculo razonable problemas complejos de redes de transporte, estructuras de hormigón (puentes, pórticos de edificación, túneles, etc.) y otro tipo de problemas de decisión empresarial cuando la dimensión del problema es de tal calibre que es imposible hacerlo con métodos matemáticos exactos? La respuesta son los métodos aproximados, también denominados heurísticas. Este artículo divulgativo trata de ampliar otros anteriores donde ya hablamos de los algoritmos, de la optimización combinatoria, de los modelos matemáticos y otros temas similares. Para más adelante explicaremos otros temas relacionados específicamente con aplicaciones a problemas reales. Aunque para los más curiosos, os paso en abierto, una publicación donde se han optimizado con éxito algunas estructuras de hormigón como muros, pórticos o marcos de carretera: (González et al, 2008).

Desde los primeros años de la década de los 80, la investigación de los problemas de optimización combinatoria se centra en el diseño de estrategias generales que sirvan para guiar a las heurísticas. Se les ha llamado metaheurísticas. Se trata de combinar inteligentemente diversas técnicas para explorar el espacio de soluciones. Osman y Kelly (1996) nos aportan la siguiente definición: “Los procedimientos metaheurísticos son una clase de métodos aproximados que están diseñados para resolver problemas difíciles de optimización combinatoria, en los que los heurísticos clásicos no son ni efectivos ni eficientes. Los metaheurísticos proporcionan un marco general para crear nuevos algoritmos híbridos combinando diferentes conceptos derivados de la inteligencia artificial, la evolución biológica y la mecánica estadística”.

Aunque existen diferencias apreciables entre los distintos métodos desarrollados hasta el momento, todos ellos tratan de conjugar en mayor o menor medida la intensificación en la búsqueda –seleccionando movimientos que mejoren la valoración de la función objetivo-, y la diversificación –aceptando aquellas otras soluciones que, aun siendo peores, permiten la evasión de los óptimos locales-.

Las metaheurísticas son susceptibles de agruparse de varias formas. Algunas clasificaciones recurren a cambios sucesivos de una solución a otra en la búsqueda del óptimo, mientras otras se sirven de los movimientos aplicados a toda una población de soluciones. El empleo, en su caso, de memoria que guíe de la exploración del espacio de elecciones posibles permite otro tipo de agrupamiento. En otras circunstancias se emplean perturbaciones de las opciones, de la topología del espacio de soluciones, o de la función objetivo. En la Figura se recoge una propuesta de clasificación de las heurísticas y metaheurísticas empleadas en la optimización combinatoria (Yepes, 2002), teniendo en común todas ellas la necesidad de contar con soluciones iniciales que permitan cambios para alcanzar otras mejores. Es evidente que existen en este momento muchas más técnicas de optimización, pero puede ser dicha clasificación un punto de partida para una mejor taxonomía de las mismas.

Taxonomía de estrategias empleadas en la resolución aproximada de problemas de optimización combinatoria sobre la base de soluciones iniciales. — Figura. Taxonomía de estrategias empleadas en la resolución aproximada de problemas de optimización combinatoria sobre la base de soluciones iniciales (Yepes, 2002)

Las metaheurísticas empleadas en la optimización combinatoria en podrían clasificarse en tres grandes conjuntos. Las primeras generalizan la búsqueda secuencial por entornos de modo que, una vez se ha emprendido el proceso, se recorre una trayectoria de una solución a otra vecina hasta que éste concluye. En el segundo grupo se incluyen los procedimientos que actúan sobre poblaciones de soluciones, evolucionando hacia generaciones de mayor calidad. El tercero lo constituyen las redes neuronales artificiales. Esta clasificación sería insuficiente para aquellas metaheurísticas híbridas que emplean, en mayor o menor medida, estrategias de unos grupos y otros. Esta eventualidad genera un enriquecimiento deseable de posibilidades adaptables, en su caso, a los diferentes problemas de optimización combinatoria.

Referencias

GONZÁLEZ-VIDOSA-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; CARRERA, M.; PEREA, C.; PAYÁ-ZAFORTEZA, I. (2008) Optimization of Reinforced Concrete Structures by Simulated Annealing. TAN, C.M. (ed): Simulated Annealing. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp. 307-320. (link)

OSMAN, I.H.; KELLY, J.P. (Eds.) (1996). Meta-Heuristics: Theory & Applications. Kluwer Academic Publishers.

YEPES, V. (2002). Optimización heurística económica aplicada a las redes de transporte del tipo VRPTW. Tesis Doctoral. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Universitat Politècnica de València. 352 pp. ISBN: 0-493-91360-2. (pdf)

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Comunicaciones presentadas en el 2º Congreso EIME

En plena celebración del 2º Congreso Nacional sobre Ensañanza de las Matemáticas en Ingeniería de Edificación, desarrollado los días 18 y 19 de julio de 2013 en la Universitat Politècnica de València, aprovecho para presentar los resúmenes de los trabajos que hemos presentado. Espero que sean de vuestro interés.

Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por el Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto de Investigación BIA2011-23602) y por la Universitat Politècnica de València (Proyecto de Investigación PAID-06-12).

BÁRCENA, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2013). Diseño automático de forjados de chapa nervada optimizados con criterios de economía y sostenibilidad. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 159-172. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Los forjados mixtos con chapa colaborante son una tipología de estructuras horizontales que está experimentando un crecimiento continuo en las últimas décadas. Su optimización presenta un enorme interés para conseguir diseños más asequibles y sostenibles, que permitan un mejor aprovechamiento de los recursos necesarios. El objetivo de este trabajo es aplicar técnicas heurísticas para este tipo de forjados, permitiendo plantearse el problema de una manera más compleja, utilizando una definición completa del forjado mixto y sus componentes, mientras que al mismo tiempo satisface las restricciones de este tipo de estructuras. Los algoritmos de optimización aplicados a la estructura se basan en tres metaheurísticas: búsqueda local de descenso (DLS), recocido simulado (SA) y el umbral de aceptación (TA). Se muestran las principales características, los parámetros que deben calibrarse y los diferentes modos de selección de dichos parámetros, para cada una de las heurísticas. La comparación de los resultados ha permitido señalar la SA como la mejor heurística de todas ellas. Por último, una vez seleccionado el mejor calibración de la SA, se ha estudiado la sensibilidad del modelo y un estudio paramétrico con diferentes tramos horizontales.

GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2013). Optimización multiobjetivo de viga en I de hormigón armado con criterios sostenibles. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 135-148. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Este estudio tiene como objetivo presentar una metodología de diseño de una viga en I de hormigón armado de alta resistencia autocompactable o convencional. Algoritmos heurísticos como recocido simulado multiobjetivo “Multiobjective Simulated Annealing” (MOSA) son utilizados para buscar dentro del espacio de soluciones factibles aquellas que mejoren criterios como coste, emisiones de CO₂ o durabilidad. Se tomará como ejemplo una viga en I biapoyada de 15 m de luz definida por 20 variables. La viga deberá cumplir de acuerdo a la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) los requisitos de seguridad estructural, así como aspectos constructivos o geométricos. El análisis comparativo de los objetivos servirá como guía para el diseño sostenible de estructuras de hormigón. Los resultados obtenidos muestran una clara tendencia de diseño de estructuras de hormigón hacia la sostenibilidad.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Optimización memética de vigas artesa prefabricadas con criterios sostenibles de hormigón con fibras. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 91-104. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Esta comunicación describe una metodología heurística empleada para diseñar estructuras bajo criterios sostenibles, con reducción de la emisión de gases de efecto invernadero (CO₂) durante la fase de ejecución. La estructura presentada es un tablero de un paso superior de carreteras de vigas artesa prefabricadas de hormigón reforzado con fibras, empleando para ello un algoritmo memético híbrido, que combina la búsqueda poblacional de soluciones mediante algoritmos genéticos y una búsqueda por entornos variable (VDNS). Este algoritmo se aplica a un tablero formado por dos vigas isostáticas para una luz de 30 m y una losa de 12 m de ancho. La estructura analizada consta de 41 variables discretas. El módulo de la evaluación considera los estados límite último y de servicio que se aplican habitualmente para estas estructuras. El uso del algoritmo memético requiere previamente su calibración. Cada una de las heurísticas se procesa nueve veces, obteniéndose información estadística sobre el valor mínimo, el medio y las desviaciones. El procedimiento presentado permite la aplicación práctica al diseño real y su adaptación al proceso de prefabricación.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Diseño de vigas en “U” de hormigón con fibras mediante la heurística SA con criterios económicos. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 299-309. ISBN: 978-84-8363-992-4.

Este artículo se ocupa de la optimización económica de los puentes de carreteras formados por tableros constituidos por una losa de hormigón ejecutada in situ y dos vigas artesa de hormigón reforzado con fibras metálicas pretensadas prefabricadas. Se comprueba la eficacia de la optimización heurística por el método del recocido simulado “simulated annealing” (SA). Los cálculos de las tensiones y de sus envolventes, son programados en lenguaje fortran directamente por los autores. Los algoritmos de optimización heurística se aplican a un tablero de 35 m de luz y 12 m de ancho. Los parámetros que definen la forma de la sección de la viga se adaptan prácticamente a cualquier tipo de molde de una instalación de prefabricados. El ejemplo que se analiza consta de 60 variables discretas. El módulo de la evaluación incluye los estados límite último y de servicio que se aplican comúnmente para estas estructuras: flexión, cortante, torsor, fisuración, flechas, etc. El uso del algoritmo SA requiere previamente su calibración. La heurística se procesa 9 veces, obteniéndose información estadística sobre el valor mínimo, el medio y las desviaciones. El mejor resultado obtenido tiene un coste de 109.127 €. Finalmente, entre las principales conclusiones de este estudio, destaca que económicamente es factible el uso de fibras de acero en el hormigón estructural y que las soluciones y los tiempos de proceso computacional son tales, que este método se puede aplicar de un modo práctico a casos reales.

RODRÍGUEZ-CALDERITA, A.M.; ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2013). Optimización heurística aplicada al diseño automático de forjados de losa postesa. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 63-75. ISBN: 978-84-8363-992-4.

En ese trabajo se muestran las características principales de los forjados de losa postesa obtenidos tras aplicar métodos heurísticos de optimización. Estos forjados son ventajosos frente a soluciones más convencionales a partir de ciertas luces. El proceso de diseño de estos forjados se puede plantear como un problema de optimización, que abordado con métodos heurísticos puede ser formulado de un modo totalmente realista. Se pueden encontrar diseños completos de forjados optimizados no solo con criterios de economía, sino también de sostenibilidad, pudiendo comparar ambos casos. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran una clara tendencia a disponer cantos muy estrictos en los resultados óptimos. Aplicando criterios de sostenibilidad se tiende a hormigones de mayores resistencias que con criterios económicos. Finalmente se han realizado pruebas de sensibilidad a los precios, que muestran mucha independencia de los forjados óptimos frente a las variaciones de precios ensayadas.

TORRES-MACHÍ, C.; YEPES, V.; PELLICER, E.; CHAMORRO, A. (2013). Optimización en la gestión de activos. Aplicación al mantenimiento de múltiples estructuras de edificación. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp.323-332. ISBN: 978-84-8363-992-4.

En una sociedad desarrollada en la que el nivel de inversión en nuevas infra-estructuras tiende a estabilizarse, su conservación pasa a ser uno de los retos a los que deben enfrentarse sus gestores, de forma que los recursos escasos de los que disponen, sean destinados en la mejor alternativa posible. Sin embargo, la asignación óptima de recursos de conservación es un problema que no tiene una solución directa. De hecho, la resolución del problema de asignación de recursos para el mantenimiento de una infra-estructuras presenta un problema de explosión combinatoria, pues existen S^T soluciones factibles para la gestión una infraestructura con S posibles tratamientos de conservación y un periodo de análisis de T años. El objetivo de esta comunicación es presentar un modelo matemático que permite optimizar los recursos asignados al mantenimiento de una infraestructura de edificación, de forma que se maximice el nivel de servicio de la misma, cumpliendo además con unas restricciones presupuestarias y unos niveles mínimos de conservación.

YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2013). Cómo predimensionar muros óptimos sin calculadora usando la inteligencia artificial. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 119-134. ISBN: 978-84-8363-992-4.

El trabajo presenta un estudio de diseño automático de muros ménsula de hormigón armado basado en el recocido simulado, dentro de un esquema de búsqueda en entornos variables, como metaheurística de optimización económica. Cada solución se caracteriza por 20 variables de diseño: 4 geométricas relacionadas con el espesor del alzado y de la zapata, así como con las longitudes de la puntera y del talón; 4 tipos de material y 12 variables relacionadas con el armado. El trabajo estudia la importancia relativa de factores tales como el coeficiente de rozamiento suelo-zapata, el ángulo de rozamiento muro-relleno y la limitación de la flecha del alzado. Por último, se presenta un estudio paramétrico de muros de 4 a 10 metros de altura total para diferentes rellenos y condiciones de carga. Se aportan valores medios de costes, volúmenes de hormigón, espesor de alzados y zapatas, longitudes de punteras y talones que pueden ser útiles para el predimensionado económico de muros. Los resultados muestran cómo la inteligencia artificial es capaz de dimensionar de forma automática los muros ménsula de hormigón armado, detectando relaciones aportadas por la experiencia en el cálculo de este tipo de estructuras. Se aporta, como novedad de gran interés práctico, unas reglas sencillas que permiten predimensionar y estimar económicamente de forma rápida este tipo de estructuras.

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2013). Métodos empleados en el proyecto HORSOST sobre diseño sostenible con hormigón no convencional. 2º Congreso Nacional de la Enseñanza de las Matemáticas en la Ingeniería de Edificación, EIMIE, 18-19 de julio, Valencia, pp. 259-272. ISBN: 978-84-8363-992-4.

El objetivo fundamental del proyecto de investigación HORSOST consiste en establecer pautas de diseño eficiente de estructuras realizadas con hormigón no convencional optimizadas heurísticamente con funciones multiobjetivo relacionadas con la sostenibilidad. Se pretende avanzar en el establecimiento de nuevos diseños que permitan extraer las ventajas que aportan los hormigones especiales, en particular hormigones de alta resistencia, hormigones con fibras, hormigones autocompactantes. Para ello se utiliza el análisis del ciclo de vida de dichas estructuras (elaboración, transporte, procedimientos constructivos, mantenimiento, etc.) considerando aspectos energéticos, medioambientales, sociales y económicos. La optimización heurística permite evaluar los diseños más eficientes, comparar soluciones y generar bases de datos sobre las que aplicar herramientas procedentes de la minería de datos y del aprendizaje automático para extraer información no trivial que permita fórmulas de predimensionamiento. La posibilidad de análisis se debe a que las herramientas matemáticas empleadas presentan un carácter general. Se aplican técnicas como redes neuronales o la teoría del valor extremo además de otras herramientas más habituales como la regresión lineal múltiple o el análisis por componentes principales.