¡Adiós, ACHE 2014! Nos volvemos a ver dentro de tres años (espero)…
Terminó el VI Congreso Internacional de Estructuras organizado por ACHE (Asociación Científico-técnica del Hormigón). Realizar un balance en profundidad sobre lo que ha sido este congreso es un poco prematuro. Habrá que leerse en profundidad las ponencias presentadas. En un par de posts anteriores ya avanzábamos el contenido de las ponencias que íbamos a presentar, así como unas reflexiones sobre las lecciones aprendidas en estos años.
A primera vista lo que hay que decir es que, a pesar del momento tan complicado que vive el sector de la construcción en España, la participación ha superado las expectativas pesimistas. Ello no significa que no estemos atravesando un auténtico punto de inflexión en este periodo «inter-regnos». Pero algo parece que está cambiando de dirección.
Lo mejor del congreso… el contacto personal y los amigos
Se nota el relevo generacional. El paso del tiempo no es ajeno a nadie. Se nota en los grandes ingenieros y profesores del siglo XX, algunos míticos, que van siendo premiados y que forman parte del imaginario colectivo de los que nos dedicamos a esta profesión. Así mismo, también es grato ver los rostros, muy jóvenes algunos, de muchos de los participantes. Sus trabajos son especialmente relevantes y suponen una garantía en la continuidad de esta rama de la ingeniería. Eso sí, parece que las redes sociales no han entrado aún en estos foros. el hashtag de #AcheVI parece que se quedó huérfano (excepto excepciones como @ConstruCloud.
De lo mejor del congreso: los contactos personales y el reencuentro con amigos que hace tiempo que no veías. Sin duda, lo mejor.
Lo que es evidente es el giro que ha dado la ingeniería hacia la internacionalización. No hay mal que por bien no venga. Se notan las realizaciones de las empresas y los ingenieros españoles en todos los rincones del mundo.
Las sesiones han sido de interés, aunque a veces algo «desangeladas». Es difícil llenar un salón de actos como el de la Escuela de Caminos de Madrid con aportaciones en el ámbito de la investigación, sobre todo si es el último día y a primera hora de la mañana.
Sin profundizar más, sólo dejo unas cuantas instantáneas sobre el evento. ¡Dentro de tres años, más!
Aspecto de la cafetería de la Escuela de Caminos de buena mañana…. ¡Ni un alma!
Hoy empieza el VI Congreso Internacional de Estructuras ACHE en Madrid. Es un buen momento para reflexionar sobre las lecciones aprendidas en optimización de estructuras de hormigón y su sostenibilidad. Son reflexiones fruto del trabajo de los últimos 8 años de investigación que permiten establecer algunas conclusiones que creo son de interés para los que nos dedicamos a la ingeniería civil, y en particular, a la investigación sobre el hormigón estructural y las infraestructuras en general.
Toda esta aventura empezó con la lectura de mi tesis doctoral, en el año 2002, sobre optimización de redes de transporte. Elegí este tema al ser profesor de la asignatura de Procedimientos de Construcción y estar interesado en profundizar en aspectos como el movimiento de tierras y la modelización del transporte. La realización de esta tesis me permitió adentrarme en un mundo desconocido para mí que era la optimización heurística y la inteligencia artificial. A pesar de las novedades que presentó la tesis y las publicaciones posteriores, me di cuenta que traspasar la frontera entre el mundo de las ideas a la realidad cotidiana del transporte suponía un reto de un alcance superior: la toma de decisiones en tiempo real en las rutas de distribución requería una actualización constante de gran cantidad de datos: tráfico, congestión, demanda de clientes, stocks, costes variables, etc. El problema no era la optimización, sino la gestión de cantidades masivas de datos que se actualizaban permanentemente.
Sin embargo en aquel entonces me di cuenta de las grandes posibilidades de utilizar estar herramientas en un campo que ha resultado fructífero: las estructuras de hormigón. En efecto, a partir del año 2003 empecé a impartir una asignatura de doctorado novedosa: «Optimización heurística en la ingeniería«, que posteriormente acabó en el Máster Universitario en Ingeniería del Hormigón llamándose «Optimización heurística de estructuras de hormigón», de 3 créditos, y que ha acabado en una asignatura de mayor calado denominada «Modelos predictivos y optimización de estructuras de hormigón«, con 5 créditos. En este sentido, este año estamos terminando nuestro tercer proyecto de investigación competitivo del Ministerio de Ciencia e Innovación denominado HORSOST: “Diseño eficiente de estructuras con hormigones no convencionales basados en criterios sostenibles multiobjetivo mediante el empleo de técnicas de minería de datos“.
Desde ese momento he tenido la oportunidad de dirigir tesis doctorales, publicar artículos científicos y presentar ponencias sobre este tema. Algunas de las consecuencias de todo este trabajo, donde ha participado un grupo de más de 15 investigadores, son las siguientes:
Existe una posibilidad clara y real de usar las técnicas de optimización heurística en la optimización económica de estructuras de hormigón. Hemos encontrado muchos casos donde ahorros del 10 al 50% son fáciles de conseguir sin que exista ningún tipo de merma en la seguridad y prestaciones de las estructuras. Estas ventajas económicas son especialmente atractivas en el caso de elementos prefabricados repetitivos y en obras lineales de gran volumen.
Estas técnicas permiten un diseño automatizado de la estructura. Es decir, no es necesario un diseño previo. Los algoritmos de optimización permiten reducir en un breve espacio de tiempo la experiencia adquirida por ingenieros a lo largo de los años, mejorando incluso sus diseños.
La optimización debe incluir no sólo las cargas de la estructura en servicio, sino todo el proceso constructivo y su posible desmantelaje.
Hay que tener un cuidado muy especial con el mal uso de las técnicas de optimización y del ordenador. Ello significa que dejar estos algoritmos a usuarios sin experiencia ingenieril es muy peligroso. La razón es la siguiente: las estructuras óptimas son significativamente más esbeltas. Si se comprueban los estados límite habituales es posible que cometamos errores. Por ejemplo, la optimización de muros de hormigón nos llevó a muros extraordinariamente esbeltos que flectaban enormemente en cabeza. Una limitación en la flecha de 1/150 evitó esta sensación de desplome. Este estado límite no lo suelen comprobar los programas habituales ni los calculistas. Otros estados límite que suelen ser relevantes son los de fatiga, vibración, pandeo, etc. Estas estructuras optimizadas empiezan a parecerse a las estructuras metálicas.
Es muy posible que en breve espacio de tiempo las empresas que desarrollan software comercial introduzcan módulos de optimización en sus programas. Esto puede provocar la aparición de patologías inesperadas en las obras.
Será necesario revisar las normativas actuales. Es muy posible que sea necesario un anexo en la futura EHE en la que se pongan cautelas en el diseñó automático de estructuras óptimas. Habrá que ser cuidadoso en la definición de los estados límite que se deban comprobar.
Es un error optimizar sólo desde el punto de vista económico, debería realizarse análisis multiobjetivo considerando aspectos medioambientales, sociales y de otro tipo.
La optimización abre un campo nuevo, que es la introducción efectiva de la sosteniblidad en el diseño de las estructuras. Si bien el anexo 13 de la EHE-2008 establece unos indicadores para medir la sostenibilidad medioambiental, se trata de una primera aproximación que no contempla la efectiva reducción de aspectos de gran interés: reducción de emisiones de CO2, reducción en el consumo energético necesario, reducción de la huella ecológica, reducción en el uso de materiales, etc.
La reducción de los impactos ambientales se puede realizar actualmente basándose en bases de datos como la del BEDEC (Institut de Tecnologia de la Construcció de Catalunya) u otros similares. Sin embargo, estas bases de datos son actualmente de escaso alcance, con un grupo reducido de materiales y procesos constructivos, no contemplando el ciclo completo de vida de las estructuras, y por tanto debería realizarse un esfuerzo de primer nivel para su actualización y mejora.
Es necesario realizar un esfuerzo importante (tenemos una tesis doctoral en marcha) para valorar la sostenibilidad social de las infraestructuras de la forma más objetiva posible. Este aspecto deber unirse a la sostenibilidad económica y medioambiental.
Los análisis de optimización deben realizarse desde el punto de vista multiobjetivo. Se deben optimizar a la vez aspectos medioambientales, económicos, sociales, de funcionalidad, de seguridad, de durabilidad y otros. Ello significa que existe un área importante de investigación relacionada con la decisión multicriterio. Es decir, se debe dar un paso desde el conjunto de soluciones eficientes desde varios puntos de vista a la decisión final del decisor.
Hay que realizar un esfuerzo de gran calibre para llevar estas técnicas de optimización pensando en el ciclo completo de las infraestructuras. En este sentido, estamos desarrollando también una tesis doctoral que trata de optimizar desde el punto de vista multicriterio el mantenimiento de las infraestructuras a lo largo de su ciclo de vida, considerando restricciones presupuestarias.
También nos hemos dado cuenta de una serie de aspectos relacionados con nuestro trabajo, muchos de ellos no tan evidentes, que deberían divulgarse lo más posible para el uso adecuado de los recursos escasos de los que dispone nuestra sociedad:
Los hormigones no convencionales (alta o muy alta resistencia, con fibras, autocompactante, con elevadas adiciones, etc.) proporcionan ventajas a tener muy en cuenta cuando se optimizan las estructuras. Por ejemplo, hemos visto cómo un material caro por su trabajabilidad como puede ser el hormigón con fibras, resulta competitivo desde el punto de vista económico frente a hormigones convencionales. Además, resulta interesante el comportamiento mecánico de las fibras cuando interactúa con la armadura activa del pretensado. Se necesita profundizar en el conocimiento de estos materiales para incluirlos en la optimización.
También hemos comprobado que con incrementos mínimos en el coste (del orden del 1-3%) se puede duplicar o triplicar la durabilidad de las estructuras. Este aspecto es muy importante, pues permite una elevada amortización en los consumos, al alargar la vida útil. Creemos que se debe reformular en la EHE la vida útil de proyecto de las estructuras.
Si bien la fabricación de cementos se ha considerado como un auténtico atentado respecto a la producción de emisiones de CO2, nuestros estudios han comprobado la eficacia de aspectos como la carbonatación y el reciclaje como sumideros de CO2. Debería profundizarse en este tipo de estudios para valorar de forma más precisa y realista los impactos que causa el hormigón cuando se contempla el ciclo de vida completo.
La inteligencia artificial permite algo que, hasta ahora, era muy lento y poco efectivo: Se puede acelerar la obtención de experiencia y saber hacer en las estructuras. Así por ejemplo, generando bases ingentes de estructuras óptimas (digamos puentes pretensados con diversas luces), podríamos aplicar técnicas de minería de datos «data mining» para extraer de las bases de datos generadas información no trivial. Dicho de otra forma, se podrían avanzar fórmulas de predimensionamiento más efectivo que podrían usarse por parte de los calculistas e ingenieros en el diseño diario de sus estructuras. Esta práctica permitiría ahorros sustanciales, tanto económicos como medioambientales.
Por último, insistir en la optimización a lo largo del ciclo de vida. Resulta especialmente importante en los tiempos que corren, tener muy claros los aspectos relacionados con el mantenimiento de las infraestructuras. Los estudios que estamos realizando indican que, incluso con presupuestos altamente restrictivos, es posible optimizar los indicadores de servicio de las infraestructuras si se actúa de forma inteligente.
Para terminar, por si puede ser de interés, os dejo alguno de los artículos más significativos que hemos desarrollado sobre estos temas. Espero que os sean útiles. De todas formas, nos vemos en el congreso ACHE.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2014). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement.Journal of Structural Engineering ASCE, (accepted, in press).
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014). Diseño automático de tableros óptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos meméticos híbridos.Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010.
TORRES-MACHÍ, C.; CHAMORRO, A.; VIDELA, C.; PELLICER, E.; YEPES, V. (2014). An iterative approach for the optimization of pavement maintenance management at the network level. The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 524329, 11 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2014/524329 (link)
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J. (2014). Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures, 11(7):1190 – 1205. ISSN: 1679-7817. (link)
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)
MARTÍ-VARGAS, J.R.; FERRI, F.J.; YEPES, V. (2013). Prediction of the transfer length of prestressing strands with neural networks. Computers and Concrete, 12(2):187-209. DOI: http://dx.doi.org/10.12989/cac.2013.12.2.187. ISSN: 1598-8198.
TORRES-MACHÍ, C.; YEPES, V.; ALCALA, J.; PELLICER, E. (2013). Optimization of high-performance concrete structures by variable neighborhood search.International Journal of Civil Engineering, 11(2):90-99 . ISSN: 1735-0522. (link)
MARTÍNEZ-MARTÍN, F.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2013). A parametric study of optimum tall piers for railway bridge viaducts.Structural Engineering and Mechanics, 45(6): 723-740. (link)
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing.Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)
CARBONELL, A.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2012). Automatic design of concrete vaults using iterated local search and extreme value estimation. Latin American Journal of Solids and Structures, 9(6):675-689. ISSN: 1679-7817. (link)
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)
YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J.; VILLALBA, P. (2012). CO2-Optimization Design of Reinforced Concrete Retaining Walls based on a VNS-Threshold Acceptance Strategy.Journal of Computing in Civil Engineering ASCE, 26 (3):378-386. DOI: 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000140. ISNN: 0887-3801. (link)
YEPES, V.; PELLICER, E.; ORTEGA, J.A. (2012). Designing a benchmark indicator for managerial competences in construction at the graduate level.Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice ASCE, 138(1): 48-54. ISSN: 1052-3928. DOI: 10.1061/(ASCE)EI.1943-5541.0000075. (link)
CARBONELL, A.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2011). Búsqueda exhaustiva por entornos aplicada al diseño económico de bóvedas de hormigón armado. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 27(3):227-235. (link) [Global best local search applied to the economic design of reinforced concrete vauls]
CARBONELL, A.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2011). Heuristic optimization of reinforced concrete road vault underpasses.Advances in Engineering Software, 42(4): 151-159. ISSN: 0965-9978. (link)
PEREA, C.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; HOSPITALER, A.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2010). A parametric study of optimum road frame bridges by threshold acceptance.Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 17(6):427-437. ISSN: 0971-4588. (link)
PAYÁ-ZAFORTEZA, I.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2010). On the Weibull cost estimation of building frames designed by simulated annealing.Meccanica, 45(5): 693-704. DOI 10.1007/s11012-010-9285-0. ISSN: 0025-6455. (link)
MARTÍNEZ, F.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2010). Heuristic Optimization of RC Bridge Piers with Rectangular Hollow Sections.Computers & Structures, 88: 375-386. ISSN:0045-7949. (link)
YEPES, V.; DÍAZ, J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J. (2009). Caracterización estadística de tableros pretensados para carreteras.Revista de la Construcción, 8(2):95-109. ISSN: 0717-7925. (link) [Statistical Characterization of Prestressed Concrete Road Bridge Decks].
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)
YEPES, V.; ALCALÁ, J.; PEREA, C.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2008). A Parametric Study of Optimum Earth Retaining Walls by Simulated Annealing. Engineering Structures, 30(3): 821-830. ISSN: 0141-0296. (link)
PEREA, C.; ALCALÁ, J.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2008). Design of Reinforced Concrete Bridge Frames by Heuristic Optimization.Advances in Engineering Software, 39(8): 676-688. ISSN: 0965-9978. (link)
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)
YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2006). Economic Heuristic Optimization for Heterogeneous Fleet VRPHESTW.Journal of Transportation Engineering, ASCE, 132(4): 303-311. (link)
PAYÁ, I.; YEPES, V.; CLEMENTE, J.J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2006). Optimización heurística de pórticos de edificación de hormigón armado.Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 22(3): 241-259. [Heuristic optimization of reinforced concrete building frames]. (link)
Durante los días 3 a 5 de junio de 2014 tendrá lugar en Madrid el VI Congreso Internacional de Estructuras organizado por la Asociación Científico-técnica el Hormigón Estructural (ACHE). Es una magnífica oportunidad de encuentro entre profesionales y especialistas relacionados con las estructuras. Nuestro grupo de investigación no podía faltar a esta cita. Es por ello que, como avance, dejamos a continuación los resúmenes de las comunicaciones que están previstas exponer en el marco de dicho congreso. Os esperamos en el congreso para tener una excusa para compartir ideas.
YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; ALCALÁ, J.; GARCÍA-SEGURA, T. (2014). Diseño eficiente de estructuras con hormigones no convencionales basados en criterios sostenibles multiobjetivo: HORSOST.
El objetivo principal del proyecto de investigación HORSOST consiste en desarrollar una metodología que permita establecer criterios de diseño de estructuras realizadas con hormigón no convencional de forma que se maximice su contribución a la sostenibilidad. Para ello se emplean técnicas de análisis inteligente y minería de datos, algoritmos de optimización heurística multicriterio y el análisis del ciclo de vida (elaboración, transporte, procedimientos constructivos, mantenimiento, etc.). La tipología de estructuras objeto del proyecto son los puentes losa y vigas artesa pretensadas, pilas y estribos de puente, marcos y bóvedas de paso de carreteras. El proyecto se centra en hormigones de alta resistencia, reforzados con fibras y autocompactantes. Se analizan y comparan los criterios de diseño sostenible entre los hormigones convencionales y no convencionales para cada una de las tipologías estructurales.
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2014). Influencia de la carbonatación y durabilidad en el ciclo de vida del hormigón fabricado con cementos con adiciones.
Este artículo describe la influencia de la carbonatación y la durabilidad en el estudio de las emisiones de CO₂ de un pilar de hormigón armado fabricado con cemento con adiciones. Se han valorado dichas emisiones desde la producción de las materias primas hasta la demolición de la estructura. El uso de cementos con cenizas volantes y escorias de alto horno reduce entre un 20 y 70% las emisiones de producción del cemento. Sin embargo, la absorción de CO₂ por carbonatación disminuye entre un 20 y 80%. Se demuestra la gran influencia de la carbonatación durante la etapa de uso y después de la demolición como material de relleno. Finalmente, se comprueba que las emisiones anuales cuando se utilizan cementos con adiciones son menores. Por tanto, las menores emisiones de producción de los cementos con adiciones compensan la reducción en durabilidad y captura de CO₂ por carbonatación.
GARCÍA-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; MARTÍ, J.V. (2014). Optimización multiobjetivo para el estudio de la sostenibilidad del hormigón autocompactante.
El propósito de este artículo es presentar la optimización multiobjetivo como herramienta para el estudio de la sostenibilidad de los hormigones autocompactantes. Se toma como ejemplo una viga en doble T de hormigón de 15 m de luz definida por 20 variables. Una variable recoge ocho posibles dosificaciones de hormigón. Cuatro hormigones convencionales CC y cuatro hormigones autocompactantes SCC representan cuatro clases resistentes. Se utiliza el algoritmo recocido simulado multiobjetivo “Multiobjective Simulated Annealing” (MOSA) para optimizar el coste, las emisiones de CO₂y la durabilidad. Los resultados muestran la viabilidad económica de las reducciones de las emisiones de CO₂ de las mejoras en durabilidad. Además, las soluciones con menor coste y emisión anual utilizan hormigón autocompactante. Los resultados proporcionan al proyectista estructural criterios para elegir soluciones más sostenibles.
ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; BÁRCENA, A. (2014). Diseño automático de forjados mixtos con chapa nervada, basado en criterios de eficiencia energética y económicos.
Los forjados mixtos con chapa colaborante son una tipología de estructuras horizontales que está experimentando un crecimiento continuo en las últimas décadas. El objetivo de este trabajo consiste en aplicar técnicas heurísticas para optimizar este tipo de forjados. Estos métodos permiten abordar el problema a partir de la definición completa del forjado mixto, al tiempo que se satisfacen las restricciones estructurales exigidas por la normativa. Se han utilizado dos funciones objetivo en la optimización, una económica y otra que cuantifica el consumo energético asociado a cada diseño particular. Se han empleado algoritmos basados en tres metaheurísticas: búsqueda local de descenso (DLS), cristalización simulada (SA) y aceptación por umbrales (TA). Los mejores resultados se han obtenido con el SA. Finalmente, se ha estudiado la sensibilidad del modelo y un estudio paramétrico con diferentes tramos horizontales.
ALCALÁ, J.; YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; RODRÍGUEZ-FACUNDI, A. (2014). Optimización de forjados de losa pretensada utilizando criterios económicos y de sostenibilidad.
En ese trabajo se muestran las características principales de los forjados de losa postesa obtenidos con técnica heurísticas de optimización estructural. Estos métodos de optimización permiten una definición completa de la estructura, pudiéndose encontrar diseños completos de forjados optimizados tanto con criterios de economía como de sostenibilidad. 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.
DASÍ, M.; YEPES, V.; LÓPEZ-DESFILÍS, V.J. (2014). Diseño eficiente de pasarelas mixtas basado en criterios sostenibles.
El objetivo de este trabajo ha sido aplicar técnicas de optimización heurística a una pasarela peatonal mixta biapoyada. Se ha elaborado un programa en lenguaje Fortran capaz de generar pasarelas, comprobarlas y evaluar su coste, ya sea económico o en relación con su sostenibilidad (emisiones de CO₂). Se han implementado los siguientes algoritmos: un Randon Walk en dos variantes (RW1 y RW2), un Descent Local Search (DLS), un Simulated Annealing (SA) y un Glowworms Swarm Optimization en dos variantes (GSO1 y GSO2). Se han comparado los resultados en función del menor coste y de la menor emisión de CO₂, con la solución de referencia empleada, encontrando soluciones hasta un 25,40% más económicas atendiendo a criterios de precio y con unas emisiones del 25,44% menores. Finalmente, se ha realizado un estudio de sensibilidad de precios y un breve estudio paramétrico en función de la luz de la pasarela.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; ALCALÁ, J.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2014). Diseño de tableros isostáticos de puentes de vigas artesa prefabricadas pretensadas con criterios económicos.
Este trabajo describe una aproximación al análisis y diseño de puentes de carreteras de tableros isostáticos de vigas artesa prefabricadas pretensadas con criterios económicos. El procedimiento utilizado para resolver el problema combinatorio es una variante del Recocido Simulado (SA en inglés) con un movimiento de vecindad basado en el operador de mutación de los algoritmos genéticos (SAMO). Este algoritmo se aplica al coste económico de las estructuras, incluyendo las etapas de fabricación, transporte y construcción. El problema contiene 59 variables de diseño. Se realiza un estudio paramétrico para distintas luces de vano y un estudio de sensibilidad del coste de la estructura a la variación de los precios del hormigón y del acero, obteniéndose correlaciones útiles para el predimensionamiento y el diseño de la estructura, y comprobándose la adaptación del modelo a la influencia de la variación de los precios.
Ya lo he comentado en algún artículo anterior. Parece que las nuevas tecnologías nos permiten sacar de las hemerotecas y de los museos oficios que prácticamente han desaparecido en España. De este modo, nuestros alumnos pueden «ver» cómo se hace una presa, qué es eso del hormigón y cómo en su día existían oficios como el de encofrador. Lo dicho: si ya no hay obras para enseñar, hay que recurrir a los vídeos. Espero que esta nota de cinismo se interprete bien. Pasemos, pues a comprender un poco mejor el oficio del encofrador.
Un encofrador es un profesional que confecciona y monta los distintos tipos de encofrados (revestimientos que sostienen el hormigón de las construcciones), respetando las condiciones de seguridad en el trabajo.
Al principio se hormigonaba contra la tierra. Posteriormente los encofrados fueron de mampostería, ladrillo y, sobre todo, de madera. Ello requería de artesanos capaces de elaborar verdaderas obras de arte. Hoy se ha generalizado el uso de encofrados modulares pensados para grandes rendimientos y elevado número de puestas. Además, hay que pensar que, a diferencia de la obra definitiva, en los proyectos no se suelen incluir los planos de las obras de hormigón.
Tareas:
Interpretar los planos de la construcción, efectuar las mediciones correspondientes y replantear (trazar en el suelo o sobre el plano la planta de una obra ya proyectada) los elementos necesarios en la obra.
Organizar y preparar el tajo, los materiales, las herramientas y los equipos necesarios así como su ubicación, para optimizar recursos y evitar interferencias entre los tajos.
Construir y montar los encofrados de madera, metálicos, prefabricados y deslizantes para obras de hormigón, ajustándose a las especificaciones del proyecto y las normativas vigentes.
Desencofrar elementos de hormigón sin dañar las superficies y procurar la recuperación de las piezas.
Os dejo un vídeo explicativo que espero os guste.
También os dejo el vídeo de Structuralia al respecto.
Un cubilote es un equipo de obra que consiste en un recipiente de chapa de acero con forma de tronco de cono invertido. Se llena de hormigón a pie de camión o de hormigonera y, guiado por una grúa o un blondín, permite hormigonar zonas de difícil acceso o transportar diferentes materiales. El vertido se realiza abriendo la compuerta inferior (o lateral, en algunos modelos) cuando el cubilote se encuentra suspendido a poca distancia sobre el punto de descarga, lo que permite colocar la masa fresca en su emplazamiento de manera controlada y segura. Algunos modelos incluyen mecanismos hidráulicos de apertura, tuberías o boquillas de descarga para reducir la altura de caída y controlar mejor el vertido.
La capacidad de los cubilotes puede variar entre 0,5 y 4 m³, en función de la aplicación. Los más habituales en edificación se sitúan en el rango de 0,5 a 2 m³, mientras que en grandes obras se emplean cubas de mayor capacidad. El diseño puede incorporar compuertas inferiores, centradas o laterales, y sistemas de accionamiento mecánicos, hidráulicos, neumáticos o con rodillos que facilitan su desplazamiento en talleres de prefabricación.
Este sistema no es adecuado para hormigones de consistencia muy seca, ya que dificulta el vaciado y provoca huecos. Tampoco es recomendable para mezclas demasiado fluidas, puesto que aumentan el riesgo de segregación durante el transporte y el vertido. Por ello, se aconseja ajustar la consistencia y, en su caso, los aditivos, para garantizar una descarga homogénea y continua.
El tiempo de transporte sin agitación debe limitarse a entre 30 y 45 minutos, dependiendo de las características del hormigón y de las condiciones climáticas. Con temperaturas elevadas, viento o baja humedad relativa, el plazo debe acortarse aún más para evitar la pérdida de trabajabilidad o la fisuración temprana. Si el hormigón se transporta previamente en camión hormigonera con agitación, deben respetarse los límites temporales normativos: el ACI 304R fija un máximo de 90 minutos desde la adición del agua de amasado y un límite de 300 revoluciones de tambor, a menos que se utilicen aditivos retardadores bajo control técnico; la UNE-EN 206 (y su adaptación española UNE-EN 206+A2:2021) establece también un límite general de 90 minutos, ampliable hasta 120 minutos en condiciones justificadas, siempre y cuando se verifique la consistencia justo antes de la colocación.
Durante el vertido, es fundamental minimizar la altura de caída del hormigón, por lo que se debe mantener el cubilote lo más próximo posible al punto de colocación o utilizar tubos y boquillas de descarga cuando la caída libre pueda provocar segregación. Esta práctica está respaldada por las normas internacionales, ya que el ACI 304R permite verter el hormigón directamente desde el cubilote siempre que el encofrado o la zona de caída estén despejados y no perturben la mezcla. No obstante, aconseja que la descarga se realice lo más cerca posible del emplazamiento final para evitar la segregación. En la práctica, muchas especificaciones técnicas establecen una altura de caída libre máxima de entre 0,6 y 1,5 metros para controlar la segregación, aunque esta altura no está regulada estrictamente.
La productividad del hormigonado con cubilote depende de la capacidad de la cubeta, la distancia de izado, el tiempo de ciclo (llenado, transporte, descarga y retorno) y la coordinación del personal. En condiciones habituales, el rendimiento oscila entre 7 m³/h para cubilotes ligeros y 20 m³/h para los de mayor capacidad, aunque estos valores son orientativos y dependen de la organización de la obra. La eficiencia aumenta con una buena planificación de los ciclos de llenado y descarga, y con una adecuada coordinación entre la grúa y el equipo de colocación.
En cuanto a la seguridad, es imprescindible verificar el estado de las eslingas y aparejos, respetar los límites de carga de la grúa, señalizar la zona de trabajo y mantener el área bajo el cubilote libre de personal durante el izado. Las maniobras deben realizarse siempre bajo la supervisión de personal experimentado, utilizando señales normalizadas entre el gruista y los peones y manteniendo la compuerta bloqueada de forma segura hasta el momento del vertido.
Os dejo a continuación un par de vídeos para que veáis cómo se coloca el hormigón con este equipo. Espero que os gusten.
Referencias:
ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.
CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.
GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, 189 pp.
TIKTIN, J. (1994). Procesamiento de áridos: instalaciones y puesta en obra de hormigón. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 360 pp. ISBN: 84-7493-205-X.
Esta mezcladora de hormigón tiene como principio de funcionamiento el giro de la mezcla en el interior de una cuba cilíndrica fija de eje horizontal. Unas paletas elevan por turno pequeñas cantidades de mezcla que vuelven a caer en la masa cuando la pala está en la parte superior de su curso. Se pueden describir dos tipos de mezcladoras, de simple o doble eje:
Mezcladora de eje horizontal de lámina helicoidal: Un eje horizontal motorizado arrastra, por una parte, paletas unidas al extremo de unos radios y, por otra parte, una lámina helicoidal. El vaciado se realiza por una trampilla inferior cerrada por una mariposa mandada por un pistón de aire comprimido. El bastidor de la mezcladora lleva lateralmente un motor, normalmente eléctrico. La cuba y las paletas van recubiertas de acero de alta resistencia. Su capacidad oscila entre 0,5 y 4 m³. El tamaño máximo de árido admitido es de 180 mm. Esta mezcladora se utiliza habitualmente en la fabricación de morteros.
Mezcladora de doble eje horizontal: Consta de dos ejes de paletas que giran en sentido inverso y crean corrientes de circulación entre las dos cubas. Su accionamiento se realiza mediante dos motores eléctricos y dos reductores epicicloidales sincronizados mecánicamente. El vaciado central se realiza a través de una trampilla inferior cerrada por una mariposa semicilíndrica, lo que permite una descarga rápida. Es idónea para prefabricados de hormigón ligero, ya que evita la sedimentación por densidades.
Mezcladora de doble eje. https://www.liebherr.com/es/int/productos/m%C3%A1quinas-de-construcci%C3%B3n/tecnica-del-hormigon/sistemas-de-mezcladoras/mezcladora-de-doble-eje/details/68796.html#lightbox
Aquí os dejo el funcionamiento de una mezcladora de doble eje.
Referencias:
ACI COMMITTEE 304. Guide for Measuring, Mixing, Transporting, and Placing Concrete. ACI 304R-00.
BUSTILLO, M. (2008). Hormigones y morteros. Fueyo Editores, Madrid, 721 pp.
CALAVERA, J. et al. (2004). Ejecución y control de estructuras de hormigón. Intemac, Madrid, 937 pp.
FERNÁNDEZ CÁNOVAS, M. (2004). Hormigón. 7ª edición, Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Servicio de Publicaciones, Madrid, 663 pp.
GALABRU, P. (1964). Tratado de procedimientos generales de construcción. Obras de fábrica y metálicas. Editorial Reverté, Barcelona, 610 pp.
MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014).Fabricación, transporte y colocación del hormigón.Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.
Hablar de Eduardo Torroja es referirse a uno de los referentes de la ingeniería civil del siglo XX. Además de ingeniero, destacó como proyectista, científico, investigador, gestor y docente. Protagonizó en gran medida la revolución científica y técnica que abrió paso al trepidante desarrollo del hormigón armado y pretensado en la primera mitad del siglo XX, contribuyendo a la evolución de la industria de la construcción.
Especial mención requiere su famoso libro Razón y Ser de los Tipos Estructurales (1957), en el que comenta el comportamiento físico de las diferentes estructuras, sin recurrir para nada al cálculo, según los materiales utilizados, su proceso constructivo, etc., dedicando un capítulo a exponer sus conceptos sobre la estética estructural.
Para entender la obra de Torroja, considerado en su época como un creador e innovador dentro del campo de las estructuras, es necesario releer el prólogo de su libro el que el propio autor nos dice:
Cada material tiene una personalidad específica distinta, y cada forma impone un diferente fenómeno tensional. la solución natural de un problema -arte sin artificio-, óptima frente al conjunto de impuestos previos que le originaron, impresiona con su mensaje, satisfaciendo, al mismo tiempo, las exigencias del técnico y del artista.
El nacimiento de un conjunto estructural, resultado de un proceso creador, fusión de técnica con arte, de ingenio con estudio, de imaginación con sensibilidad, escapa del puro dominio de la lógica paraentrar en las secretas fronteras de la inspiración.
Antes y por encima de todo cálculo está la idea, moldeadora del material en forma resistente, para cumplir su misión.
A esa idea va dedicado este libro.
» Razón y Ser de los Tipos Estructurales».
Última Edición: Ed. CSIC, 1991)
Pero lo mejor será que veamos un vídeo de su hijo José Antonio hablando de su padre empleando el proceso constructivo como hilo conductor. Espero que os guste.
El hormigón autocompactable o autocompacto (HAC) representa un importante avance tecnológico en el campo del hormigón. Los primeros desarrollos se realizaron en Japón a finales de la década de los 80 por parte de Okamura y, en los últimos años, su utilización se ha ido generalizando en los países más avanzados.
El HAC es aquel hormigón que es capaz de fluir en el interior del encofrado, rellenándolo de forma natural, pasando entre las barras de armadura y consolidándose únicamente bajo la acción de su propio peso, sin compactación interna ni externa (Okamura, 1997), todo ello sin segregación ni indicios de bloqueo. Es especialmente adecuado para piezas prefabricadas o donde el armado sea complejo.
Según la definición anterior, las características fundamentales que debe presentar un hormigón autocompactante son:
Elevada fluidez.
Elevada cohesión. La elevada fluidez no debe implicar nunca segregación o exudación.
Adecuada viscosidad plástica.
Deformabilidad en estado fresco.
En definitiva, el HAC es un hormigón que, en su estado fresco, tiene un bajo grado de fricción entre sus partículas, lo que le confiere una fluidez adecuada, y que simultáneamente tiene la viscosidad necesaria para asegurar la cohesión y evitar la segregación. Para más información, os dejo este link: http://www.ieca.es/Uploads/docs/Buron%20-%20Fernandez-Gomez%20-Garrido%20-%20autocompactante.pdf
Os paso un vídeo en el que se puede ver la puesta en obra de este tipo de hormigón. Espero que os guste.
Referencia:
Okamura, H. (1997), “Concr. Intnl.”, Vol.19, n.º 7, pp.50-54.
En ocasiones asociamos la prefabricación con una baja calidad cuando pensamos en los típicos barracones de obra. Sin embargo esta visión se encuentra alejada de la realidad. Lo cierto es que el control de calidad en fábrica y las modernas técnicas constructivas permiten realizar construcciones prefabricadas con una fiabilidad igual o mayor que la conseguida con la construcción tradicional.
Después de la II Guerra Mundial las necesidades de reconstrucción llevaron a diversos países a intentos sucesivos de dar el salto para industrializar la propia construcción. De este modo se desarrolla la prefabricación, con el objeto de reproducir en la edificación lo que en los años veinte había conseguido Ford con los automóviles, si bien los primeros antecedentes hay que buscarlos en el año 1905, cuando los establecimientos Edmond Coignet iniciaron la prefabricación de piezas moldeadas de hormigón. Hacia el año 1925 hizo su aparición el procedimiento de fabricación de tubos por centrifugación. En la Unión Soviética y en los países de su órbita, aunque también en Israel y, en menor medida, en países occidentales, como Francia, se desarrolló una prefabricación pesada, cerrada en sí misma, que consiguió racionalizar procesos y abaratar costes, con el inconveniente generalizado de caer en la repetición y la monotonía. En España se vieron ejemplos en la proliferación de pasos superiores de vigas prefabricadas con la construcción de las primeras autopistas de pago en la década de los 70 y 80. Más inteligente y con más posibilidades fue el desarrollo de una prefabricación abierta, donde diversos componentes pueden utilizarse en sistemas abiertos y variados.
Os dejo algunos vídeos donde se han conseguido batir récords constructivos con la prefabricación, como el que ha conseguido realizar un hotel en sólo dos días en China. Espero que os gusten.
La actual crisis por la que atraviesa la construcción está propiciando que los fabricantes de plantas de hormigón estén ideando instalaciones que se puedan transportar en un solo contenedor con objeto de exportarlas a otros países.
Un ejemplo de plantas de hormigón fáciles de transportar es el último desarrollo de SIMEM, una planta móvil novedosa y de última generación. En este vídeo se puede apreciar la facilidad de armado del conjunto que no requiere fundaciones y que puede estar operativo en tan solo 6 horas. Tampoco requiere transportes especiales, camiones de carretera pueden transportar su partes.
Otro ejemplo es la gama de centrales «Vía Seca» de la empresa Frumecar concebidas en un único módulo principal y para su transporte tan solo es necesario un contenedor. La central se entrega totalmente preinstalada en fábrica, lo que permite su montaje y puesta en marcha en el menor tiempo posible. Os paso a continuación un vídeo de este tipo de plantas de fabricación, en particular la CONCRETE-1000, que realiza ciclos de pesadas de 1 m³ y alcanza una producción máxima de 60 m³/h. Espero que os guste.
En este otro vídeo podemos ver cómo trabaja la máquina.
