Integración del proyecto estructural en BIM. Estado del arte

Acaban de publicarnos en la revista Journal of Building Engineering, que está en el primer decil del JCR, un artículo de revisión sobre la integración del proyecto estructural en BIM. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Podéis descargar el artículo gratuitamente hasta el 12 de junio de 2022 en la siguiente dirección: https://authors.elsevier.com/c/1eymz_rVfDj4OB

La revolución hacia la Industria 4.0 en el sector AECO ha tomado como uno de sus puntos centrales el Building Information Modelling (BIM). Las capacidades de BIM para la automatización, la interoperabilidad y la sostenibilidad juegan un papel clave en este cambio. En este artículo se presenta una revisión bibliográfica sobre la adopción de BIM para el proyecto estructural. El objetivo de la revisión presentada es establecer el estado actual del conocimiento de la implementación de la metodología BIM en el campo del análisis estructural. Se han seleccionado trabajos relacionados con estos dos temas simultáneamente, BIM y análisis de estructuras, durante los últimos 10 años. La literatura se ha analizado desde dos enfoques diferentes. En primer lugar, se ha realizado un análisis bibliométrico, estudiando la producción sobre el tema. En segundo lugar, se han seleccionado y analizado 81 artículos representativos, estableciendo áreas temáticas a través del análisis de cluster. También se han clasificado los artículos a partir de varias categorizaciones basadas en el ciclo de vida estructural y su objetivo. Por último, se realiza un análisis DAFO a partir de estos datos para crear un marco completo que muestre el estado de la integración del proyecto estructural en entornos BIM y los posibles desarrollos y riesgos futuros. Este conjunto de estudios muestra una tendencia hacia las herramientas de diseño y las nuevas construcciones. Mientras que la automatización y el diseño asistido por ordenador han sido una tendencia en la investigación durante varios años, se ha señalado una laguna en la investigación sobre el análisis estructural a través de BIM para los edificios existentes y del patrimonio, mostrando su capacidad para mejorar el análisis de los edificios existentes y su mantenimiento.

Highlights:

  • The state-of-art of the integration of the structural project into BIM environments has been performed.
  • A quantitative approach has been performed studying the scientific production of the topic.
  • A qualitative analysis through proof-reading 81 articles relates the design phase and the agent involved in it to weigh the received attention.
  • A cluster analysis on keywords of 81 articles reveal the trends in BIM research.
  • Discussion through SWOT system reveals the different trends, weaknesses and further opportunities in the research area.

Abstract:

The revolution towards Industry 4.0 in the AECO Industry has taken Building Information Modelling (BIM) as one of its central points. BIM abilities for automatization, interoperability and sustainability play a key role in this change. In this paper, a literature review about BIM adoption for the structural project is presented. The aim of the presented review is to clearly establish the current state of knowledge of the implementation of the BIM methodology in the field of structural analysis. Papers related to these two topics simultaneously, BIM and structure analysis, during the last 10 years have been selected. The literature has been analysed from two different approaches. First, bibliometric analysis has been performed, studying the production on the topic. Secondly, 81 representative papers have been selected and analysed, establishing thematic areas via cluster analysis. The articles have also been classified upon several categorizations based on the structural life cycle and their aim. Finally, a SWOT analysis is performed from this data to create a complete framework that shows the state of the integration of the structural project in BIM environments and possible future developments and risks. This set of studies shows a tendency towards design tools and new buildings. While automatization and computer-aided design have been a trend in the research for several years, a research gap on the structural analysis via BIM for existing and heritage buildings has been pointed out, showing its ability to improve the analysis of existing buildings and its maintenance.

Keywords: BIM; Structural project; Building performance; Literature review; Life cycle

Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; NAVARRO, I.J.; YEPES, V. (2022). Integration of the structural project into the BIM paradigm: a literature review. Journal of Building Engineering, 53:104318. DOI:10.1016/j.jobe.2022.104318.

La gestión de los procesos constructivos en el Código Estructural

Seguimos examinando los contenidos del Código Estructural relacionados con el control de la calidad. Ya he comentado en este blog cómo los conceptos aparecen diseminados a lo largo del articulado, incluso con incongruencias que estoy tratando de sacar a la luz. La trazabilidad, el nivel de control y, en particular, el control de los procesos de ejecución aparecen en distintos artículos.

Si en una entrada anterior ya analicé el control de la conformidad de los procesos de ejecución, ahora voy a centrarme en la gestión de los procesos constructivos, atendiendo al Artículo 14 del Código Estructural.

Ya os adelanto que, si alguien está esperando aprender cómo se gestionan los procesos constructivos leyendo este epígrafe del Código, se va a llevar una decepción.

Bajo este artículo se recogen tres aspectos que, si bien están relacionados de alguna forma con los procesos constructivos, son dispares entre sí. Se incluyen aquí las instalaciones ajenas a la obra, la gestión medioambiental de la ejecución y el nivel de control y clases de ejecución. De su lectura resulta evidente que no está aquí recogido todo lo relacionado con la gestión de la ejecución. Como suele ser habitual, se han integrado en este Artículo 14 el parte del contenido de algunos otros de la derogada Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08. En particular, la EHE-08 dedicaba el Artículo 66.2 a la gestión de los acopios de materiales en la obra y el Artículo 66.3 a las consideraciones de carácter medioambiental y de contribución a la sostenibilidad. Por otra parte, y aunque en el actual Artículo 14.3 se indiquen los niveles de control del proyecto, realmente es el Artículo 55.1 el que lo desarrolla. A pesar de esta diáspora de conceptos, vamos a analizar los cambios más significativos que encontramos en el actual Código.

  • La primera novedad consiste en que el constructor debe disponer de unos procedimientos escritos para cada uno de los procesos de ejecución de la estructura, coherentes con el proyecto, acordes con la reglamentación que sea aplicable y conforme con sus propios medios de producción. Resulta curioso que aún se hable de “procedimientos escritos”, cuando los registros normalmente son digitales. Esta obligación se encuentra alineada con los requisitos que tiene cualquier empresa que tenga certificado su sistema de gestión de la calidad conforme a ISO 9001. Es decir, que la constructora puede no estar certificada, pero tiene la obligación de los procedimientos. Existe, por tanto, una presión implícita del Código para que las empresas constructoras tengan certificado su sistema de gestión de la calidad.
  • Aparece el concepto “clase de ejecución” que es similar al de “nivel de control“, ambos definidos en el proyecto. El primero tiene que ver con las estructuras de acero, y el segundo, con las de hormigón. Hubiera sido interesante unificar ambos términos para dar coherencia a la norma. Se trata de establecer unos niveles de trazabilidad en función de la clase o del control de ejecución. Ello obliga al constructor a disponer de un sistema de registro y seguimiento de las unidades ejecutadas. Se trata de relacionar cada partida o remesa con el elemento construido (nivel A) o con el lote de ejecución (nivel B).
  • Se ha introducido el Artículo 14.1 sobre instalaciones ajenas a la obra. Su inclusión es obvia, pues trata de asegurar la trazabilidad mediante una gestión de los acopios. Suelen proceder de instalaciones industriales ajenas a la obra que suministran productos elaborados o semielaborados como estructuras metálicas, prefabricados o ferralla.
  • Se proponen tres niveles de gestión ambiental que, si bien presentan una escala diferente de exigencias, bastaría con cumplir uno de ellos, salvo requisito adicional de la propiedad. El nivel de operatividad medioambiental exige simplemente que el constructor cumpla la legislación vigente. Esto es tan obvio que sobrarían el resto de niveles. No obstante, el Código apunta la tendencia futura a mayores exigencias. Así, se aspira a una certificación medioambiental bajo ISO 14001 o similar. Un paso intermedio sería el nivel de sensibilización medioambiental cuando, a falta de certificación, la dirección facultativa comprueba que el constructor cumple una serie de requisitos ambientales específicos recogidos en el proyecto, previo acuerdo con la propiedad. Es evidente, como vimos anteriormente, que existe una presión hacia la certificación de la gestión de la calidad y del medioambiente de las empresas constructoras.
  • Se añade el Artículo 14.3 sobre niveles de control y clases de ejecución. Como se ha comentado, son dos conceptos análogos desde el punto de vista del nivel de trazabilidad, para las estructuras de hormigón y de acero, respectivamente. Por cierto, las tablas 14 y 14.3.1 son redundantes. Otra oportunidad perdida para simplificar y mejorar la legibilidad del Código.
  • Por último, es muy importante recoger la exigencia para el caso de puentes, donde el nivel de control será siempre el intenso. Ciertamente, la redacción del artículo es confusa, pues exige “clase de ejecución” para los elementos de hormigón. Otra ocasión perdida para mejorar el texto.

Os dejo a continuación la transcripción del Artículo 14 del Código Estructural para su consulta.

Artículo 14. Gestión de los procesos constructivos.

El constructor deberá disponer de:

a) unos procedimientos escritos para cada uno de los procesos de ejecución de la estructura, coherentes con el proyecto, acordes con la reglamentación que sea aplicable y conforme con sus propios medios de producción, y

b) un sistema de gestión de los materiales, productos y elementos que se vayan a colocar en la obra, de manera que se asegure la trazabilidad de los mismos. Dicho sistema de gestión deberá presentar, al menos, las siguientes características:

– disponer de un registro de suministradores de la obra, con identificación completa de los mismos y de los materiales y productos suministrados,

– disponer de un sistema de almacenamiento de los acopios en la obra que permita mantener, en su caso, la trazabilidad de cada una de las partidas o remesas que llegan a la obra, y

– disponer de un sistema de registro y seguimiento de las unidades ejecutadas que relacione estas con las partidas de productos utilizados y, en su caso, con las remesas empleadas en las mismas, de manera que se pueda mantener un determinado nivel de trazabilidad durante la ejecución de la obra, de acuerdo con el nivel de control y la clase de ejecución definido en el proyecto, de acuerdo con la tabla 14, donde:

• el nivel A de trazabilidad permite relacionar cada partida o remesa con el elemento construido, mientras que
• el nivel B de trazabilidad permite relacionar cada partida o remesa con el lote de ejecución.

14.1 Instalaciones ajenas a la obra.

En el caso de instalaciones industriales ajenas a la obra que suministren productos elaborados o semielaborados a la misma (como por ejemplo, los talleres de estructura metálica, las industrias de prefabricados o los talleres de ferralla), deberán disponer de los sistemas adecuados de gestión de los acopios que les permitan mantener los niveles de trazabilidad establecidos para la estructura.

14.2 Gestión medioambiental de la ejecución.

Sin perjuicio del cumplimiento de la legislación de protección ambiental vigente, la propiedad podrá establecer que el constructor tenga en cuenta una serie de consideraciones de carácter medioambiental durante la ejecución de la estructura, al objeto de minimizar los potenciales impactos derivados de dicha actividad. A los efectos de este Código, se pueden contemplar tres niveles de gestión medioambiental, definidos de acuerdo con el siguiente criterio:

a) nivel de certificación medioambiental, cuando la obra se encuentre incluida en el alcance de la certificación del constructor de conformidad con UNE-EN ISO 14001 o norma equivalente ISO 14001,
b) nivel de sensibilización medioambiental, cuando la obra no esté en posesión del certificado indicado en el punto a), pero la dirección facultativa compruebe que el constructor cumple una serie de requisitos ambientales específicos recogidos en el proyecto, previo acuerdo con la propiedad, y
c) nivel de operatividad medioambiental, cuando el constructor se limite al cumplimiento de la legislación medioambiental vigente.

En su caso, dicha exigencia debería incluirse en un anejo de evaluación ambiental de la estructura, que formará parte del proyecto. En caso de que el proyecto no contemplara este tipo de exigencias para la fase de ejecución, la propiedad podrá obligar a su cumplimiento mediante la introducción de las cláusulas correspondientes en el contrato con el constructor.

En particular, el sistema de gestión medioambiental de la ejecución deberá identificar las correspondientes buenas prácticas medioambientales a seguir durante la ejecución de la obra. En el caso de que el proyecto haya establecido exigencias relativas a la contribución de la estructura a la sostenibilidad, de acuerdo con el capítulo 2, la ejecución deberá ser coherente con dichas exigencias.

En el caso de que algunas de las unidades de obra sean subcontratadas, el constructor, entendido este como el contratista principal, deberá velar para que se observe el cumplimiento de las consideraciones medioambientales en la totalidad de la obra.

14.3 Nivel de control y clases de ejecución.

El pliego de prescripciones técnicas particulares del proyecto incluirá la identificación del nivel de control de ejecución en el caso de estructuras de hormigón, y de las clases de ejecución que serán aplicables a cada elemento en el caso de estructuras de acero, necesarias para garantizar el nivel adecuado de seguridad.

Una estructura de acero puede incluir elementos de distinta clase. En dicho caso, debe procederse a agrupar los elementos por clases al objeto de simplificar la especificación de los criterios requeridos, la gestión de su comprobación y la valoración de su ejecución y control.

De acuerdo con los índices de fiabilidad adoptados en el apartado 5.2.1 de este Código, debe cumplirse una clase de fiabilidad RC2. Por ello, el nivel de inspección durante la ejecución según el apartado B5 del Anejo 18 debe ser, al menos, el IL2, lo que conlleva a que:
– en los elementos de hormigón, un control de ejecución intenso o normal (según el apartado 22.4.1), y
– en los elementos de acero, un control de ejecución intenso o normal, en función de la clase de ejecución, que deberá ser 2, 3 o 4 (según el apartado 91.2) (tabla 14.3.1).

Salvo indicación en contra de la reglamentación específica que le sea aplicable, en el caso de puentes, la clase de ejecución será:
– para los elementos de hormigón, control de ejecución intenso, y
– para los elementos de acero estructural, clase 3 o 4.

Recojo el comentario del Artículo 14 del código referido a la trazabilidad a efectos de entender mejor el concepto.

Cuando el articulado se refiere a mantener la trazabilidad, al menos, en el nivel de los lotes de ejecución, se pretende que el sistema de gestión al que se hace referencia permita que, en el caso de que se produjera algún problema con alguna de las partidas de materiales o productos empleados en la obra, pueda identificarse inequívocamente en qué lotes de ejecución ha sido empleada dicha partida. Análogamente, si se produjera algún problema o patología en alguno de los elementos estructurales, una vez relacionado éste con su lote de ejecución correspondiente, deberá poderse identificar inequívocamente, qué partidas de materiales y productos han sido empleados para la ejecución del elemento estructural afectado“.

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

Integración de la rehabilitación estructural de edificios en los entornos BIM

En este artículo continuamos la línea de investigación que está desarrollando nuestro grupo de investigación en relación con BIM. Se trata de un artículo que nos acaban de publicar en archiDOCT y que podéis encontrar también en este enlace.

BIM (Building Information Modeling) es una tecnología líder en la Industria de la Arquitectura, Ingeniería y Construcción (Industria AEC). La mayoría de profesionales están adoptando esta tecnología en su día a día, mejorando sus capacidades. Otra gran tendencia en la industria AEC es la rehabilitación de edificios fuera de uso o antiguos y su adaptación a las nuevas demandas. Últimamente, la renovación y rehabilitación de edificios ha producido más ingresos que la construcción de nuevos edificios en el mercado inmobiliario español. El uso de BIM para los edificios existentes combina las capacidades de gestión de datos de BIM con las tendencias económicas del sector dando a los profesionales nuevas herramientas para adaptar esos edificios. El refuerzo estructural puede ser necesario durante las rehabilitaciones por lo que se suele realizar un peritaje estructural.

En este trabajo, hemos creado una herramienta vinculada a Autodesk Revit que puede extraer los datos necesarios del modelo BIM y realizar una prueba de peritaje a una viga de hormigón. Utilizando BIM para este fin, se pueden utilizar los datos almacenados para determinar la necesidad de refuerzo estructural y ofrecer al profesional más control sobre el proyecto. El uso de esos datos acorta los plazos y evita errores y descuidos en el diseño. Como el modelo de información del edificio es una base de datos rica en información, puede proporcionar los datos necesarios para garantizar el análisis. Se realiza un estudio de caso que muestra las capacidades de la herramienta. La investigación contribuye a integrar la rehabilitación estructural en los entornos BIM reduciendo la redundancia en el software y unificando tanto el almacenamiento como el análisis de datos a través de la metodología BIM.

ABSTRACT:

Building Information Modelling (BIM) is a leading technology in the Architecture, Engineering and Construction Industry (AEC Industry) and nowadays is being adopted for most professionals and improving its capabilities. There is another big trend in the AEC Industries, the rehabilitation of unused or old buildings and its adaptation to the new demands. Lately, building renovation and rehabilitation have produced more income than the construction of new buildings in the Spanish housing market. The use of BIM for existing buildings combines the BIM data management abilities with the economic trends in the industry giving the professionals new tools to adapt those buildings. Structural reinforcement may be needed during the rehabilitations so structural expertise is usually performed. In this paper, we have created a tool linked to Autodesk Revit that can extract the necessary data from the BIM model and perform an expertise test through a concrete beam. By using BIM for this purpose, we can use the data stored in the BIM model to determine the necessity or not of structural reinforcement and give the professional more control over the project. The use of that stored data shortens the working time for the professional and avoids errors and oversights in the design. Since the building information model is a rich information database it can provide the necessary data to ensure the analysis. A case study is performed showing the capabilities of the tool. The research contributes to integrating structural rehabilitation into the BIM environments reducing the redundancy in software and unifying both, data storage and data analysis via the BIM methodology.

Keywords:

BIM; structural design; architectural risk; renovation; structural expertise; BPS tools.

Referencia:

FERNÁNDEZ-MORA, V.; YEPES, V. (2022). Structural Expertise Through BIM. ArchiDOCT, Vol.17.2, Issue 9(2).

Descargar (PDF, 1.01MB)

Aplicación de la clase inversa para la evaluación del ciclo de vida de una fachada

Edificio Europa (Valencia)

A continuación os paso una comunicación que hicimos en el congreso INTED en nuestra búsqueda constante de estrategias pedagógicas innovadoras. Se propone un modelo de enseñanza en el que prima el aprendizaje del alumno y la adquisición de todas las competencias posibles. Este artículo muestra el estudio realizado por los estudiantes de la asignatura “Métodos y Tecnologías Avanzadas en el Trabajo”. Ésta se imparte en el Máster en Planificación y Gestión de la Ingeniería Civil (MAPGIC) de la Universitat Politècnica de València. Mediante la técnica denominada “clase inversa” (conocida en inglés como “flip teaching” o “flipped classroom”), los alumnos evalúan el ciclo de vida de un tipo de cerramiento de fachada. Este método les permite repasar los contenidos teóricos para que puedan resolver sus dudas y trabajar los conceptos en clase, de forma individual o colaborativa. También les permite conocer, comprender y aplicar los procedimientos constructivos a las obras avanzadas. Además, adquirirán competencias transversales, como la capacidad de decisión y resolución de problemas teniendo en cuenta la responsabilidad ética, medioambiental y profesional.

ABSTRACT

In the constant search for new and innovative pedagogical strategies, a model of teaching is proposed in which the learning of the student and the acquisition of all possible skills is the main thing. This article shows the study carried out by students of the subject “Methods and Advanced Technologies in work”, taught in the Master’s Degree in Planning and Management in Civil Engineering (MAPGIC) of the Universitat Politècnica de València. By means of the “flip teaching” or “flipped classroom” technique, students carry out the evaluation of the life cycle of a type of facade enclosure. This method gives students the responsibility to review the theoretical content so that they can solve their doubts and work on the concepts in class, individually or collaboratively way, as well as knowing, understanding, and applying constructive procedures to advanced construction works. In Addition, it will acquire transversal competencies, such as decision-making and problem-solving capacities in terms of designs and projects to be carried out, taking into account ethical, environmental, and professional responsibility.

Keywords:

Technological resources, tools, active methodology, inverse class, life cycle.

Reference:

ATA-ALI, N.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V. (2019). Case study of the evaluation of the life cycle of a façade using the flip teaching method. 12th annual International Conference of Education, Research and Innovation ICERI 2019, 11-13 nov 2019, Sevilla, Spain, pp. 893-899. ISBN: 978-84-09-14755-7

Os dejo a continuación la comunicación completa.

Descargar (PDF, 272KB)

 

 

Zapatas de medianería y de esquina

Figura 1. Zapata de medianería. Imagen de J. Martinez (http://www.soloarquitectura.com/foros)

Las zapatas aisladas pueden ser centradas, medianeras o de esquina, según la columna se encuentre en el centro del cimiento, en el borde o en la esquina. De las zapatas centradas ya se habló en un artículo anterior. Ahora vamos a dar unas pinceladas a los otros dos tipos de zapatas.

La zapata de medianería transmite la carga de soportes excéntricos situados en una de las caras de la zapata (Figura 1). A veces se llama zapata perimetral o zapata excéntrica. Un caso especial, cuando se dan dos medianeras, es la zapata de esquina, tal y como se ilustra en la Figura 2, tiene situada la columna en una de las esquinas. Ambos casos son habituales cuando se disponen soportes junto a las lindes de propiedad del terreno sobre las que se va a construir la estructura.

Figura 2. Zapata de esquina

La excentricidad de la carga sobre una zapata de medianería provoca un momento de vuelco que tiende a levantarla (Figura 3). Para evitarlo, tal y como muestra la Figura 4, se puede atar la cimentación al forjado o viga superior (a,b), mediante un tirante (c,d) o mediante una viga centradora (e). La viga centradora une zapatas de medianería o de esquina redistribuyendo las cargas y presiones sobre el terreno. A esta viga también se le suele llamar viga de equilibrio. Recomiendo el libro del profesor Calavera (2015) para profundizar en los cálculos de este tipo de estructuras de cimentación.

Figura 3. La carga del pilar provoca un momento de vuelco
Figura 4. Problema de la excentricidad de la carga. Esquema basado en Calavera (2015)

Os dejo un par de vídeos de Marcelo Pardo donde se puede ver, en primer lugar, el proceso constructivo de una zapata perimetral con viga de equilibrio. Aprovecho para recomendar su blog: https://marcelopardo.com/

En este segundo vídeo, se explica la teoría de vigas de equilibrio para zapatas excéntricas de hormigón armado.

Referencias:

CALAVERA, J. (2015). Cálculo de estructuras de cimentación. 5ª edición. Intemac Ediciones, S.L. Madrid, 563 pp.

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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

Zapata arriostrada o atada

Figura 1. Detalle de zapatas arriostradas. Fuente: www.construccioneslabassa.com

Las riostras son vigas de hormigón armado encargadas de enlazar las zapatas. Su misión es evitar los corrimientos relativos entre las zapatas y absorber cargas horizontales, especialmente el sismo (Figura 1).

En la Figura 2 se muestra un ejemplo típico de armado con zapatas arriostradas. En la Figura 3 se observa cómo el hormigón de limpieza debe disponerse también en las vigas riostras. Se debe realizar un atado perimetral, y en función de la aceleración sísmica, este atado será unidireccional (0,06 g < ac < 0,16 g) o bidireccional (ac ≥ 0,16 g). En la Figura 4 se comprueba la diferencia en la densidad de vigas de atado en función de la sismicidad.

Figura 2. Armado típico de un par de zapatas arriostradas. Imagen cortesía de CYPE, Biblioteca de detalles constructivos, Regalado et al., (2004).
Figura 3. Hormigón de limpieza bajo zapatas arriostradas
Figura 4. Disposición de vigas de atado entre zapatas según la sismicidad

 

Figura 5. Detalle de armado de zapatas arriostradas. Imagen: E. Valiente

También se pueden atar zapatas a distinto nivel, tal y como vemos en la Figura 6.

Figura 6. Zapatas aisladas con desnivel de cotas de asiento

Os dejo un vídeo donde, de forma virtual, se ve la ejecución de una cimentación directa por zapatas arriostradas.

Referencias:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.

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

Análisis de ciclo de vida de aislamientos reciclados en edificación para diferentes condiciones climáticas en España

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Resources, Conservation and Recycling, revista de alto impacto indexada en el JCR. En este caso se ha realizado un análisis del ciclo de vida de los aislamientos utilizados en edificación reciclados y no reciclados, atendiendo a las diferentes condiciones climáticas de España. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El sector de la construcción representa más del 40% del consumo de energía en la Unión Europea, así como una de las causas significativas de impacto ambiental. Por ello, este sector necesita políticas que promuevan la eficiencia energética de los edificios. Uno de los componentes estructurales más importantes para alcanzar esta eficiencia energética son las fachadas. En este trabajo se elige la fachada ventilada por su mejor comportamiento de aislamiento térmico. El impacto ambiental de la fachada ventilada depende del material de aislamiento térmico. El objetivo de este trabajo es evaluar el impacto ambiental de diferentes fachadas ventiladas en función de su comportamiento de aislamiento térmico. Para ello, se aplica la evaluación del ciclo de vida en fachadas ventiladas con diferentes materiales en distintas ubicaciones. Los materiales estudiados son la lana de roca, el corcho natural y el corcho reciclado, y las ubicaciones consideradas son las diferentes zonas climáticas de España. Para llegar a una evaluación ambiental completa se considera todo el ciclo de vida de las fachadas ventiladas, desde la cuna hasta la tumba. Para ello se utiliza el software Open LCA con la base de datos Ecoinvent con el método ReCiPe. Los resultados muestran que el corcho reciclado es el aislamiento térmico con menor impacto ambiental, independientemente de la ubicación.

Abstract:

The construction sector represents more than 40% of energy consumption in the European Union, as well as one of the biggest causes of environmental impact. Therefore, this sector needs a great deal of intervention through policies that promote the energetic efficiency of the buildings. One of the most important structural components to reach this energetic efficiency is the facades. In this work, the facade ventilated is chosen due to its better thermal insulation behaviour. The environmental impact of the facade ventilated depends on the thermal insulation material. The goal of this paper is to evaluate the environmental impact of different ventilated facades according to their thermal insulation behavior. For this purpose, the life-cycle assessment is applied in ventilated facades with different materials in different locations. The materials studied are the rock wool, the natural cork and the recycled cork, and the locations considered are the different climatic areas of Spain. To reach a complete environmental assessment all the ventilated facades life-cycle is considered, from cradle to grave. To do this we use the Open LCA software with the Ecoinvent database with the ReCiPe method. The results show that the recycled cork is the thermal insulation with the lowest environmental impact regardless the location.

Keywords:

Life cycle assessment; ReCiPe; Facade ventilated; Thermal insulation; Sustainability

Reference:

ATA-ALI, N.; PENADÉS-PLÀ, V.; MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; YEPES, V. (2021). Recycled versus non-recycled insulation alternatives LCA analysis for different climatic conditions in Spain. Resources, Conservation and Recycling, 175, 105838. DOI:10.1016/j.resconrec.2021.105838

Descargar (PDF, 1.25MB)

Selección de alternativas sostenibles para el proyecto de viviendas de bajo coste en Brasil

Nos acaban de publicar en la revista Sustainaibility (segundo cuartil en Web of Science) un artículo donde se aplica la toma de decisiones multicriterio y el análisis de ciclo de vida para seleccionar viviendas de bajo coste desde el punto de vista de la sostenibilidad en el contexto de Brasil.

Se trata del fruto del trabajo conjunto desarrollado por el profesor Moacir Kripka, catedrático de estructuras en la Universidade de Passo Fundo, que estuvo de estancia en nuestra universidad recientemente.

Este artículo forma parte de nuestra línea de investigación DIMALIFE en la que se pretenden optimizar estructuras atendiendo no sólo a su coste, sino al impacto ambiental y social que generan a lo largo de su ciclo de vida.

Como se trata de una publicación en abierto, os dejo a continuación el artículo completo para su descarga.

Referencia:

BIANCHI, P.F.; YEPES, V.; VITORIO, P.C., Jr.; KRIPKA, M. (2021). Study of alternatives for the design of sustainable low-income housing in BrazilSustainability, 13(9):4757. DOI:10.3390/su13094757

Descargar (PDF, 1.53MB)

 

 

Sostenimiento de un muro pantalla y elementos de sujeción

Los muros pantalla, en función de la calidad del terreno y del proyecto de construcción, se pueden clasificar en apoyadas y sin apoyo. En las apoyadas, la estabilidad se consigue mediante una o varias líneas de tirantes o puntos de apoyo, además del empuje pasivo del empotramiento. En las pantallas sin apoyo, denominadas autoestables o en voladizo, la estabilidad solo se debe a las reacciones del suelo en la parte empotrada.

Figura 1. Arriostramiento de muros pantalla mediante anclajes. Imagen: V. Yepes

Para dimensionar los elementos de sujeción, se deben tomar los máximos esfuerzos derivados de las comprobaciones de estabilidad de la pantalla, aplicando los coeficientes de seguridad parciales correspondientes. A este respecto, se remite al lector a la Tabla 2.1 del DB SE-C del Código Técnico de Edificación y las disposiciones de la Instrucción de Hormigón Estructural vigentes. Los elementos de sujeción habituales en un muro pantalla son los anclajes, los puntales o tornapuntas, las celosías metálicas y los propios forjados de la estructura principal.

Una forma habitual de realizar el soporte lateral de las pantallas es mediante anclajes que pueden estar en uno o en varios niveles. En la Figura 1 se observa el anclaje de los muros pantalla de un recinto para una vivienda. En estos casos, los anclajes se pueden utilizar siempre que no afecten a los edificios o servicios colindantes a la pantalla. Deben tener una longitud capaz de sostener la superficie pésima de deslizamiento debidas a las comprobaciones de estabilidad general y de estabilidad de la pantalla. Además, es necesario contemplar medidas para evitar la corrosión de los anclajes, ya sean definitivos o provisionales de larga duración.

Otra forma de contener un muro pantalla es mediante puntales o tornapuntas, que son elementos que permiten apear la pantalla. Estos elementos inclinados se apoyan tanto en la propia pantalla como en la parte inferior con durmientes fijos (Figura 2). En el caso de que los esfuerzos al terreno sean elevados, deberá disponerse una zapata corrida paralela a la pantalla. En cualquier caso, los puntales deben afectar lo menos posible a la excavación y a la ejecución de cimientos y estructura.

Figura 2. Arriostramiento de muros pantalla mediante tornapuntas

También se pueden apoyar los muros pantalla mediante codales metálicos. En la Figura 3 se observa el apoyo de una pantalla contra otra, incluso en las esquinas. Se trata de una obra realizada en Valencia, la misma de la Figura 1.

Figura 3. Arriostramiento de muros pantalla. Imagen: V. Yepes

También es habitual apuntalar las propias pantallas entre sí mediante celosías metálicas dispuestas en planos horizontales, tal y como muestran las Figuras 4 y 5, fotografías tomadas en Burgos en el 2019. Se trata de evitar en lo posible entorpecer las labores de excavación y en la construcción de cimentaciones y estructura del edificio.

Figura 4. . Arriostramiento mediante celosías metálicas. Imagen: V. Yepes

 

Figura 5. Detalle del arriostramiento mediante celosías metálicas en esquina. Imagen: V. Yepes

Otro sistema de apuntalamiento del muro pantalla es el formado por los propios forjados de un edificio (Figura 6). En efecto, con el procedimiento constructivo “top-down”, ascendente-descendente. Se trata de acodalar los muros de contención mediante los propios forjados de los sótanos, que se construyen a medida que se profundiza el vaciado. Téngase en cuenta que hay que considerar en el cálculo de los forjados los esfuerzos de los empujes de las pantallas. Para el apoyo de estos forjados, normalmente se construyen pilotes interiores. Este sistema es muy adecuado para grandes profundidades de excavación o cuando el terreno es de mala calidad y se pretende controlar los movimientos del terreno exterior a la excavación.

Figura 6. Arriostramiento de muro pantalla mediante los forjados del edificio

REFERENCIAS:

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

Las juntas de dilatación en estructuras, ¿son absolutamente necesarias?

Figura 1. Junta de dilatación en un edificio. http://www.trabver.com/juntas-dilatacion-trabajos-verticales-valencia.htm

El aumento o la disminución de la temperatura en las estructuras ocasiona cambios de volumen que deben tenerse en cuenta. En el caso de un pavimento, la pequeña relación entre el espesor y el área superficial implica un incremento de longitud más que evidente. Si dicho elemento se encuentra confinado, aumentan los esfuerzos de compresión y pueden ocasionar efectos como alabeo en las placas o introducir esfuerzos en las estructuras adyacentes. Un efecto similar ocurre en el caso de la retracción y la fluencia del hormigón, por lo que muchas veces se estudian conjuntamente estos efectos con los cambios térmicos. Es por ello que se suele dejar una separación estructural que permita los movimientos diferenciales, tanto horizontales como verticales. A este tipo de juntas se les denomina “juntas de expansión”, “juntas de dilatación” o “juntas de aislamiento”. ¿Pero son absolutamente necesarias?

El tipo de estructura, su geometría y dimensiones, los materiales utilizados o las circunstancias ambientales, entre otros factores, influyen en el comportamiento que tenga la estructura ante las variaciones térmicas. Incluso la presencia de agua, si se congela, puede incrementar de forma significativa la acción expansiva.

La omisión de este tipo de juntas de dilatación provoca daños en los elementos estructurales (zapatas, muros de sótano, pavimentos, fábricas de ladrillo, etc.). Es por ello que las juntas de dilatación deben considerarse desde el mismo momento del proyecto de la estructura. Normalmente se usan elementos tales como cintas de espuma impregnada para sellar las juntas de dilatación, aunque también se pueden dejar abiertas.

El rango de movimiento de una junta se puede calcular multiplicando el coeficiente de dilatación del material por la dimensión inicial del elemento y por la diferencia esperada de temperaturas. No obstante, el Código Técnico de Edificación (CTE SE-AE 3.4) establece que, en los edificios habituales con elementos estructurales de hormigón o acero, pueden no considerarse las acciones térmicas cuando se dispongan juntas de dilatación de forma que no existan elementos continuos de más de 40 m de longitud, aunque la experiencia nos dice que si son menos de 40 m, mejor. En el caso de edificios de hasta 4 plantas, en zona no sísmica, la junta puede tener 2,5 cm; debiéndose calcular cuando se dan otras condiciones. Para edificios de planta rectangular y estructura a base de fábrica de ladrillo la distancia entre juntas debe ser menor de 30 m. Si la planta tiene alas en forma de “L” o “U”, de longitud mayor a 15 m (50% de 30 m), el CTE (SE-F, 2.2 Juntas de movimiento) establece que se debe disponer de juntas de dilatación cerca de sus líneas de encuentro.

Con todo, hay estudios que demuestran que se pueden superar distancias mayores a las indicadas en el CTE siempre que se cuiden los detalles constructivos de los elementos no estructurales. De hecho, la técnica permite incluso construir edificios de hasta 300 m sin este tipo de juntas. En el caso de estructuras en obras civiles, por ejemplo en puentes, es habitual ver tramos de luces mucho mayores a los 40 m del CTE sin establecer ningún tipo de junta. Incluso en el ámbito de los ferrocarriles, ya está superado el uso de la barra largo soldada, sin juntas. Pero hay que recordar que se deben tener en cuenta en el cálculo los efectos de la temperatura.

Además, no hay que olvidar que cualquier tipo de junta en una estructura supone un problema, tanto en la ejecución, como en el mantenimiento. Un argumento más para considerar los efectos térmicos, de retracción y fluencia en el cálculo  estructural e intentar evitar este tipo de juntas. El problema es la dificultad de encontrar herramientas comerciales que permitan el análisis de los efectos termohigrométricos (fluencia, retracción y cambios térmicos) junto con la fisuración, lo que lleva a que muchos técnicos se decanten por cumplir los requerimientos expuestos en el CTE.

Pero creo que lo mejor es que veáis esta clase de Juan Carlos Arroyo, que seguro, os aclarará muchas de vuestras dudas. Incluso tiene un curso sobre el tema por si a alguno le interesa: https://ten.ingenio.xyz/p/masterclass-juntas-de-dilatacion-en-estructuras