Se presenta una caracterización estadística de una muestra de 126 de forjados reticulares de hormigón armado empleado en edificación con objeto de establecer fórmulas de predimensionamiento económico y medioambiental de este tipo de elementos estructurales. Para ello se ha realizado un análisis exploratorio y otro multivariante de las variables geométricas determinantes, de los consumos de materiales y de los costes económicos y medioambientales. Los resultados muestran que es posible obtener beneficios medioambientales significativos sin penalizar en exceso el coste económico. Así, una reducción media del 12% en las emisiones de CO2 conlleva una disminución media del coste del orden del 5%. De forma análoga, una contracción máxima del coste del 6% comporta un descenso en torno al 11% en la emisión de estos gases.
Referencia:
BALLESTER, M.; VEA, F.J.; YEPES, V. (2011). Análisis multivariante para la estimación de la contribución a la sostenibilidad de los forjados reticulares.V Congreso ACHE, Barcelona, 10 pp.
Mesa basculante para paneles prefabricados. Vía http://moldtechsl.es
Los paneles de hormigón prefabricado se han usado en las fachadas de los edificios desde los años 50 del siglo XX bajo el impulso de importantes arquitectos como Le Corbusier, Ropius, Aalto y otros. Desde ese momento, los paneles prefabricados de fachada han evolucionado fuertemente, con tendencia hacia unidades cada vez de mayor tamaño y peso. Hoy día se incorporan a dichas piezas el aislamiento y los acabados interiores y exteriores.
Las mesas basculantes permiten la prefabricación de estos paneles de hormigón al facilitar la basculación la extracción de las piezas. Esta basculación se realiza mediante cilindros hidráulicos telescópicos. Suelen contar las mesas con una o dos bandas laterales, que pueden ser fijas, abatibles o regulables en altura, según el tipo de panel a fabricar. Las mesas basculantes presentan un sistema de vibración eléctricos o neumáticos para la compactación del hormigón. También es posible incorporar sistemas de tuberías de calefacción para acelerar el curado del hormigón.
Aquí os paso un vídeo de una línea de producción de paneles de hormigón.
Estructuras de hormigón de varios edificios en construcción en Zaragoza (España). Wikipedia
RESUMEN: Varios son los sistemas de evaluación de sostenibilidad en edificios de que el proyectista dispone para evaluar la aptitud de su proyecto frente a impactos ambientales. La principal diferencia es la orientación y alcance de los tres tipos de herramientas comparadas. Las herramientas que otorgan certificado al edificio originalmente se orientaban hacia la evaluación de impactos estimados la etapa de ocupación, cuyos impactos serán estimados sobre métricas del diseño en relación a su entorno climático. Posteriormente han incluido entre sus criterios la realización del ACV que valoran sin entrar a cuestionar la posibilidad de reducir impactos iniciales (energía incorporada y emisiones por la construcción). Las exigencias y normativas en cuanto a eficiencia energética han propiciado un mayor conocimiento de éstas además de las actualizaciones Código Técnico de la Edificación al respecto. Por otra parte, las herramientas específicas de ACV para edificación presentan solidez de cuantificación de impactos asociados a la fabricación y construcción, cuyo estudio adquiere mayor relevancia conforme aumentan diseños eficientes energéticamente. Sin embargo la baja familiarización de proyectistas con el proceso de ACV no ha ayudado a difundir su uso. Este análisis subraya las diferencias entre las categorías evaluadas de tres herramientas de evaluación de aplicación en Europa, con el objetivo de hallar qué implicaciones sobre la toma de decisiones del proyectista y en qué grado su criterio como experto se vería influenciado por el peso (puntuaciones) de los criterios y subcriterios. La instrucción española de hormigón estructural EHE-08 provee de un modelo de evaluación de estructuras sostenibles mediante un Indice de Contribución de la Estructura a la Sostenibilidad, cuya utilidad hemos comparado con los sistemas de evaluación genéricos y con los de análisis del ciclo de vida (ACV).
MOLINA-MORENO, F.; YEPES, V. (2015). Comparative analysis of the assessment proposed by sustainability assessment tools in Building Constructions. 6th European Conference on Energy Efficiency and Sustainability in Architecture and Planning, Donostia-San Sebastián (Spain), 29 june – 1 july, pp. 143-148. ISBN: 978-84-9082-174-9
Mercado de abastos de Algeciras, de Eduardo Torroja Miret (1899-1961). Wikipedia
El Mercado de Abastos de Algeciras, es un edificio obra del ingeniero Eduardo Torroja Miret y ejecutado por el arquitecto Manuel Sánchez Arcas en 1935 en la Plaza Nuestra Señora de La Palma (Plaza Baja). Fue una estructura muy avanzada para su época, y su cúpula fue la más grande de la historia durante 30 años (1935-1965), hasta que se construyó el Astrodome en Houston (Texas).
El edificio cubre un espacio octogonal cubierto por una lámina esférica sin apoyos internos de 47,60 m de diámetro, 44,10 m de radio de curvatura, 9 cm de espesor en su zona central y 50 en la zona de unión a los pilares, perforada por una claraboya de 10 m de diámetro. La cúpula descansa toda ella sobre 8 pilares periféricos quedando volada en forma de visera en los tramos intermedios para dejar paso a la luz al interior. Se consigue así una estructura limpia y diáfana. Los pilares se encuentran ceñidos por un cinturón con dieciséis redondos de 30 mm, atrevimiento que luego repetiría Torroja en las viseras del Hipódromo de la Zarzuela de Madrid.
El propio Torroja en su libro “Razón y ser de los tipos estructurales” nos explica el funcionamiento de esta estructura: “Los faldones de la bóveda, entre soporte y soporte, vienen escotados por los lunetos que forman las bóvedas cilíndricas rebajadas del contorno, las cuales, a la par que proporcionan con sus marquesinas a las puertas, rigidizan la cúpula y encauzan los haces de isostáticas hacia los soportes. Al tesar el anillo octogonal que recoge y equilibra los empujes radiales de la cúpula sobre los soportes, mediante los tensores de rosca de que iban provistas sus barras, el casquete esférico quedó equilibrado; e incluso, forzando ligeramente la tensión de aquél, se notó perfectamente cómo toda la parte central de la cúpula se levantaba despegando de su cimbra, lo que permitió desmontar ésta libremente sin ninguno de los cuidados que normalmente requieren estos descimbramientos“.
Os dejo a continuación un vídeo donde D. Rafael López Palanco, Catedrático de Estructuras de la Universidad de Sevilla, realiza una visita técnica al Mercado de Abastos de Algeciras, enmarcado en las proyecciones Visitas de Obra del proyecto I+D+i: Fuentes para la historia de las obras públicas, cofinanciado por la Agencia de Obra Pública de la Junta de Andalucía (AOPA) de la Consejería de Fomento y Vivienda. Espero que os guste.
Edificios modernos de Lima. Autor: Luis Perales. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edificios_de_Lima_Peru.jpg
La presión demográfica mundial provoca la necesidad imperiosa de buscar alternativas sostenibles en la construcción de edificios. Efectivamente, para el año 2050 se espera que la población mundial alcance los 8900 millones de personas [1], aunque otros estudios indican que en el año 2030 esta cifra será de 9000 millones [2]. El impacto que supone esta fuerte demanda de viviendas al cambio climático es de una magnitud sin precedentes. Según datos de la UNEP (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente) y de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos), el entorno edificado, representa un consumo de energía del 25 al 40%, una carga de residuos sólidos del 30 al 40% y una carga de emisión de gases de efecto invernadero del 30 al 40% [3]. En 2007, el entorno edificado consumió cerca del 47% de la energía total en China [4]. En el año 2004, los edificios agotaron, por sí solos, casi el 37% de toda la energía mundial y se espera que esta cifra alcance el 42% en el año 2030 [5]. En la India, el 24% de la energía primaria y el 30% de la energía eléctrica se consume en los edificios [6]. Casi el 10-20 % de la energía total se consume durante la construcción de los edificios, en función de las cantidades y tipos de materiales empleados, tipología de los edificios , los requisitos funcionales, la demanda de energía eléctrica y la vida útil considerada [6,7]. Algunos estudios indican que un edificio con una vida útil entre 40 y 50 años gasta durante su uso entre el 52 y el 82% de toda la energía consumida durante su ciclo de vida. A todo ello hay que añadir que una parte muy importante de los productos que se incorporan en un edificio no se ejecutan “in situ”, representando un 75% de la energía necesaria para la construcción, pues son materiales con una alta demanda de energía en su fabricación [8,9].
La industria de la construcción, junto con sus industrias auxiliares, es uno de los mayores consumidores de recursos naturales, tanto renovables como no renovables, que está alterando negativamente el medio ambiente. Agota 2/5 partes de los áridos y 1/4 de la madera, y consume el 40 % de la energía total y el 16 % de agua al año [10,11]. El uso de materiales crece constantemente, con más de 23 mil millones de toneladas de hormigón producido anualmente [12,13]. En 2010, de acuerdo con la International Cement Review [14], la producción mundial de cemento se elevó a alrededor de 3,3 millones de toneladas/año , lo que significa un aumento más del 100% en casi 10 años. La producción mundial de cemento llegó a 1,6 mil millones de toneladas/año en 2001 , lo que corresponde a aproximadamente el 7 % de la cantidad mundial de dióxido de carbono liberado a la atmósfera [15,16]. Otros estudios indican que la contribución de la industria cementera a las emisiones de gases de efecto invernadero supera el 5% del total [17]. En Australia, para mantener la demanda en la construcción, se necesitan cada año aproximadamente 30 millones de toneladas de productos, más del 56 % de esta cantidad es hormigón, y el 6%, acero [18].
¿Qué podemos hacer ante este panorama? Evidentemente, es preciso un cambio de actitud a nivel mundial. La construcción y uso de los edificios va a ser creciente, como acabamos de ver. Por tanto, se hace necesaria la optimización de los recursos para que los impactos sean lo menores posibles. A modo de ejemplo, Struble y Godfrey [19] compararon el impacto ambiental producido por una viga de hormigón y otra de acero. Las de hormigón consumen menos energía y contaminan menos los recursos hídricos, sin embargo, presentan un 10% más de emisiones de CO2, aunque requieren un 60% menos de extracción de minerales [20]. Otras posibilidades pasan por la optimización en el diseño de los edificios [21-27]. Nuestro grupo de investigación ha trabajado durante estos últimos años en esta línea [28-35]. Otras líneas de trabajo tienen que ver con la certificación energética de los edificios [36]. En este sentido, La Comisión Europea, con el fin de racionalizar el uso de la energía en los edificios y aumentar su eficiencia energética, propuso la Directiva 2002/91/CE, que fue refundida en la Directiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo y del Consejo.
Referencias:
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[3] Oteiza, I.; Alonso, C. (2008). Análisis y revisión de herramientas para evaluación de la sostenibilidad de la construcción. Actas de las II Jornadas de Investigación en Construcción, pp. 1149-1166. Madrid.
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[14] Intercement. Annual Report 2010: how the cement market works. <http://www.intercement.com/RS2010/pt/como-funciona-o-mercado-cimenteiro/>
[15] Mehta, P.K. (2001). Reducing the environmental: concrete can be durable and environmentally friendly. Concr Int:61–66.
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[19] Struble, L.; Godfrey, J. (2004). How sustainable is concrete? In: Proceedings of international workshop on sustainable development and concrete technology, Beijing, China: 2004.
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[21] Yeo, D.; Gabbai, R.D. (2011). Sustainable design of reinforced concrete structures through embodied energy optimization. Energy and buildings, 43(8): 2028-2033
[22] Medeiros, G.F.; Kripka, M. (2014). Optimization of reinforced concrete columns according to different environmental impact assessment parameters. Engineering Structures, 59:185-194.
[23] Bansal, D.; Singhc, R.; Sawhney, R.L. (2014). Effect of construction materials on embodied energy and cost of buildings—A case study of residential houses in India up to 60 m2 of plinth area. Energy and Buildings, 69:260-266.
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[27] Foraboschi, P; Mercanzin, M.; Trabucco,D. (2014). Sustainable structural design of tall buildings based on embodied energy. Energy and Buildings, 68:254-269.
[28] YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MORENO-JIMÉNEZ, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, (accepted, in press).
[29] GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; PÉREZ-LÓPEZ, E. (2015). Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92:112-122. DOI: 10.1016/j.engstruct.2015.03.015 (link)
[30] YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134. DOI: 10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)
[31] GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2014). Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability.The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI 10.1007/s11367-013-0614-0 (link)(descargar versión autor)
[32] MARTINEZ-MARTIN, F.J.; GONZALEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2012). Multi-objective optimization design of bridge piers with hybrid heuristic algorithms. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering, 13(6):420-432. DOI: 10.1631/jzus.A1100304. ISSN 1673-565X (Print); ISSN 1862-1775 (Online). (link)
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[34] PAYÁ-ZAFORTEZA, I.; YEPES, V.; HOSPITALER, A.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2009). CO2-Optimization of Reinforced Concrete Frames by Simulated Annealing. Engineering Structures, 31(7): 1501-1508. ISSN: 0141-0296. (link)
[35] PAYÁ, I.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2008). Multiobjective Optimization of Reinforced Concrete Building Frames by Simulated Annealing. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 23(8): 596-610. ISSN: 1093-9687. (link)
[36] OWENSBY-CONTE, D.; YEPES, V. (2012). Green Buildings: Analysis of State of Knowledge. International Journal of Construction Engineering and Management, 1(3):27-32. doi: 10.5923/j.ijcem.20120103.03. (link)
En las estructuras de edificación resulta interesante emplear forjados de losas planas por las ventajas funcionales, constructivas y económicas que presentan. Dentro de las soluciones de techo plano, los forjados reticulares con casetones recuperables de aligeramiento o bien perdidos de hormigón o poliestireno. Estos forjados tienen cada vez mayor presencia en el mercado como consecuencia de su adaptabilidad a geometrías en planta irregulares o complicadas, la facilidad que permiten en su replanteo de las perforaciones requeridas por las cada vez más numerosas instalaciones y su versatilidad para adecuarse a las exigencias de resistencia a fuego.
Un forjado reticular es un tipo de forjado constituido por una cápsula de nervios de hormigón armado, de pequeña anchura y a corta distancia unos de otros. Este sistema permite suprimir las vigas, macizando únicamente las zonas cercanas a los apoyos, dichos macizados son denominados capiteles y son los encargados de recibir las cargas del forjado y distribuirlas por los pilares.
Los casetones resisten el peso de los operarios. Sin embargo, representan una dificultad en cuanto a la circulación durante el proceso de puesta en obra de las armaduras y durante los trabajos de hormigonado.
Para garantizar que se ha realizado un buen montaje de este tipo de encofrado, hay que revisar una serie de puntos clave antes del hormigonado:
Verticalidad de los puntales. Ello garantizará que los puntales trabajen a compresión, tal y como se diseñaron.
La palanca del puntal debe estar hacia abajo, de esta forma se garantiza la máxima fricción entre las planchuelas y la caña del puntal, impidiendo que la caña descienda.
El encofrado debe arriostrarse a todos los pilares para evitar desplazamientos horizontales.
Refuerzo del apuntalamiento en las áreas macizadas.
Os paso el siguiente vídeo (www.cefaestructures.com) que explica la construcción forjado reticular mixto con pilares metálicos.
También os paso un vídeo de la Universidad de Alicante donde se puede ver el proceso constructivo detalle pilar extremo sobre muro de contención y enlace en forjado reticular para la asignatura de Construcción de Estructuras I.
También os paso el vídeo de Enrique Alario sobre el montaje de este tipo de forjado reticular de casetones recuperables.
Durante la vida de servicio los edificios se deterioran y llegan a la obsolescencia, debido entre otras causas a los efectos del clima, la utilización y el desgaste (Esteve, 2015). El deterioro empieza en el mismo momento en el que termina su construcción. El mantenimiento y las reparaciones garantizan la prolongación de la vida útil, logrando evitar el deterioro y, finalmente, su destrucción. Por tanto, la vida útil está estrechamente ligada al mantenimiento de una edificación.
El British Standars Institute define el mantenimiento de un edificio como “el trabajo acometido para mantener, restaurar o mejorar cada parte del edificio, sus servicios y sus alrededores, con las normas actualmente aceptadas, y para sostener la utilidad y el valor del edificio”. En definitiva, el mantenimiento es el conjunto de operaciones y cuidados necesarios para que los edificios e instalaciones puedan seguir funcionando adecuadamente.
Los edificios pueden fallar por numerosas razones: fallos de diseño, fallos de construcción, fallos de mantenimiento, fallos de materiales o fallos de utilización. Aunque los fallos de mantenimiento, se pueden descomponer en dos partes:
Mantenimiento que ha sido llevado a cabo incorrectamente.
No se ha realizado ningún mantenimiento durante toda la vida del edificio. Éste último es el más común.
En un estudio llevado a cabo en Hong Kong en el año 2000 por Lam (2009), se reveló que aproximadamente el 40% de los fallos de mantenimiento estaban relacionados con el diseño, el 30% estaban relacionados con la construcción o instalación y el 30% restante estaban relacionados con la gestión del mantenimiento.
Investigaciones como la de Chew et al. (2004) y Flores-Colen y J. Brito (2010) establecen que el proceso inevitable de deterioro se puede controlar y que la vida de servicio de los edificios puede extenderse si se mantienen adecuadamente. Las estrategias de mantenimiento son esenciales para controlar las primeras fases de degradación y para prevenir el fallo de los elementos del edificio. Además, la selección de las estrategias apropiadas y con mejor relación efectividad-coste pueden minimizar la disminución en el rendimiento de los edificios durante su ciclo de vida completo.
Para poder realizar adecuadamente la planificación de las tareas de mantenimiento, es necesario disponer de información fiable sobre la vida de servicio de los componentes de edificación. Si la durabilidad de los materiales se conoce, se puede identificar el intervalo de tiempo necesario para el mantenimiento y reparación de los componentes de las edificaciones. Según Straub (2011), faltan referencias fiables sobre la vida de servicio de los productos de construcción.
Por último, los costes de mantenimiento representan la mayor parte del coste total en la vida completa de un edificio. Según Griffin (1993), el coste inicial, correspondiente al diseño y construcción, podría representar únicamente alrededor del 25% del coste total, mientras que los costes de mantenimiento y operación supondrían del 50% al 80% del coste durante su vida de servicio.
Referencias:
Chew, M. Y. L., Tan, S. S., & Kang, K. H. (2004). Building maintainability – review of state of the art. Journal of Architectural Engineering, 10(3), 80-87.
Esteve, V.F. (2015). Estado del arte de los factores que afectan a la durabilidad de las edificaciones. Trabajo Fin de Máster. Máster en planificación y gestión de la ingeniería civil. Universitat Politècnica de València.
Flores-Colen, I., & De Brito, J. (2010). A systematic approach for maintenance budgeting of buildings faades based on predictive and preventive strategies. Construction and Building Materials, 24(9), 1718-1729.
Griffin, J. J. (1993). Life cycle cost analysis: A decision aid. Blackie Academic & Professional, London.
Lam, K. C. (2000). Quality assurance in management of building services maintenance. Building Services Engineering Department, The Hong Kong Polytechnic Univ.
Straub, A. (2011). To a new dutch service life database of building products. COBRA 2011 – Proceedings of RICS Construction and Property Conference, 135-145.
La plataforma de carga y descarga para obras de construcción es un medio auxiliar utilizado frecuentemente para la recepción y entrada de material dentro de un edificio en construcción. Consiste en una estructura metálica montada sobre dos perfiles metálicos estructurales con una longitud tal que permite la fijación de los mismos al forjado a través de puntales del tipo refuerzo. La citada plataforma se monta en el borde del forjado, de manera que queda en voladizo respecto al mismo, con el fin de depositar sobre ella materiales para carga y descarga.
En el vídeo que os paso se analiza su montaje, uso y desmontaje, así como las medidas preventivas correspondientes.
Las grúas autodesplegables son máquinas de elevación capaces de montarse por sí mismas sin necesidad de requerir otra grúa auxiliar. Este tipo de grúas son habituales en los modelos de grúas torre de un solo vano. Son rápidas de montar (en aproximadamente media hora, según el modelo), aunque algo más caras y de alcance algo más limitado. El despliegue se facilita mediante articulaciones y mecanismos precisos. Este tipo de grúas plegables permiten ser transportadas por carretera, sin desmontar ninguna pieza. Incluso si son transportadas en góndola, tampoco precisan de otra grúa auxiliar para ser descargadas.
Como una imagen a veces vale más que mil palabras, os paso un pequeño vídeo de apenas 8 minutos donde se muestra cómo se pueden montar de forma autónoma varios modelos de grúa torre. En este caso, los modelos son Terex Comedil CBR-28, CBR-32, y CBR-40. Espero que os sea de utilidad.
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.
Green building practices emerged to mitigate the effects of the increasing impact on the environment and to improve the building construction process. In this context, a systematic bibliometric analysis is provided. As a result, 124 articles were found in 40 internationally recognized scientific journals related to green buildings. A quantitative analysis is done to the articles in order to know about the authors and countries with most publications; in addition to their evolution from 1980 to 2011. Then a qualitative analysis which aims to obtain the key aspects and obstacles to consider in Green Building and recommendations are given for each aspect. The goal of this paper is to provide building researchers and practitioners a better understanding of how to effectively make decisions to promote energy conservation and sustainability of green buildings. (link)
Se presenta una caracterización estadística de una muestra de 126 de forjados reticulares de hormigón armado empleado en edificación con objeto de establecer fórmulas de predimensionamiento económico y medioambiental de este tipo de elementos estructurales. Para ello se ha realizado un análisis exploratorio y otro multivariante de las variables geométricas determinantes, de los consumos de materiales y de los costes económicos y medioambientales. Los resultados muestran que es posible obtener beneficios medioambientales significativos sin penalizar en exceso el coste económico. Así, una reducción media del 12% en las emisiones de CO2 conlleva una disminución media del coste del orden del 5%. De forma análoga, una contracción máxima del coste del 6% comporta un descenso en torno al 11% en la emisión de estos gases.
