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Altura cr铆tica de una excavaci贸n sin entibaci贸n

En numerosas ocasiones se plantea en obra la necesidad de entibar una excavaci贸n, especialmente cuando la profundidad sobrepasa 1,20 m. Para ello os dejo una formulaci贸n basada en la teor铆a de Rankine donde se calcula la altura cr铆tica anulando el empuje activo del terreno. Como ver茅is, esta altura solo se puede conseguir con terrenos cohesivos donde no exista nivel fre谩tico. Tambi茅n os dejo un par de cuadros donde aparece la resistencia a compresi贸n simple de terrenos cohesivos y una tabla con 谩ngulos de inclinaci贸n y pendientes de taludes en funci贸n del terreno y de la presencia de agua.

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Tabla 1. Altura m谩xima admisible en metros de taludes libres de solicitaciones, en funci贸n del tipo de terreno, del 谩ngulo de inclinaci贸n de talud no mayor de 60潞 y de la resistencia a compresi贸n simple del terreno.

 

Tabla 2. Inclinaciones y pendientes de los taludes, dependiendo de la naturaleza y contenido en agua del terreno

 

 

 

24 abril, 2018
 
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Bomba de hormig贸n con sistema de v谩lvulas de corredera plana

http://www.cnc-concretepump.com/Rock-Valve-Technology.php

Adem谩s de la bomba de hormig贸n de pistones de trompa, tambi茅n es posible encontrar bombas con un sistema de corredera plana para impulsar el hormig贸n. En ambos casos,聽son sistemas de doble pist贸n, conectados por una v谩lvula. Ambos pistones provocan un movimiento alternativo que genera una especie de lingote de hormig贸n en estado fresco que se impulsa a una presi贸n casi constante.

Valvula 2

(m谩s…)

13 abril, 2018
 
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Trenes de rodaje de orugas

1

Tren de rodaje de orugas convencional y flexible. http://www.agro-costa.com/trenes_rodamiento.php

En las m谩quinas de cadenas u orugas, las ruedas motrices, en vez de apoyar en el suelo, est谩n dentadas y engranan con los casquillos que articulan entre s铆 los eslabones que forman las cadenas. Por el exterior de cada eslab贸n se atornilla una zapata, que es lo que apoya y se agarra al suelo. De esta forma, al girar las ruedas motrices, gracias a su engranaje en las cadenas, va avanzando con el veh铆culo por encima de los carriles continuos formados por los eslabones de cada cadena y que constituyen el verdadero camino constantemente echado, pisado, recogido y vuelto a echar delante, por el que rueda el tractor. Como las zapatas pueden llevar en el exterior garras para afianzarse al suelo, descansando todo el peso sobre las cadenas, la adherencia y agarre son los m谩s completos posible, por lo que estos veh铆culos son los m谩s adecuados para marchar por todo terreno.

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Tren de rodaje flexible en bulldozer

Los dientes de las ruedas motrices (normalmente situadas detr谩s) van recogiendo los eslabones de la cadena que se vuelven al suelo sobre las ruedas conductoras o guiadoras (situadas en el otro extremo de la oruga) que no son dentadas ya que su 煤nica misi贸n es guiar las cadenas de nuevo al suelo, tendi茅ndolas continuamente delante del tractor a modo de camino de carriles para 茅ste. El eje motriz se apoya sobre un bastidor lateral (uno a cada lado) el cual se apoya sobre la cadena por intermedio de unos rodillos situados entre la rueda cabilla (motriz) y la rueda gu铆a.

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

Tren de rodaje de goma. http://www.gemmogroup.it/?page_id=2835&lang=es

 

En el v铆deo que os presento a continuaci贸n podemos ver c贸mo se construyen las cadenas de un tractor de orugas.

En este otro ten茅is la animaci贸n del funcionamiento de un tren flexible.

Referencias:

YEPES, V. (2014).聽Maquinaria de movimiento de tierras.聽Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia, Ref. 204. Valencia, 聽158聽pp.

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

11 abril, 2018
 
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Geof铆sica aplicada a la ingenier铆a civil

https://www.youtube.com/watch?v=A6t3NR8DXIg

Uno de los problemas que afecta a la ingenier铆a civil y otras disciplinas es conocer una o varias caracter铆sticas y propiedades del subsuelo. Para ello se emplea la ciencia de la聽geof铆sica.

La聽geof铆sica聽es una ciencia aplicada que estudia los fen贸menos naturales de nuestro planeta desde el punto de vista f铆sico y matem谩tico.聽Su objeto de estudio abarca todos los fen贸menos relacionados con la estructura, condiciones f铆sicas e historia evolutiva de la Tierra.

Originalmente fue desarrollada como un m茅todo efectivo para la prospecci贸n del petr贸leo y otros dep贸sitos minerales, pero actualmente tiene aplicaciones espec铆ficas en el campo de la ingenier铆a civil.

Al ser una disciplina experimental, usa para su estudio m茅todos cuantitativos f铆sicos como la f铆sica de reflexi贸n y refracci贸n de ondas mec谩nicas, y una serie de m茅todos basados en la medida de la聽gravedad, de聽campos electromagn茅ticos,magn茅ticos聽o聽el茅ctricos聽y de fen贸menos聽radiactivos. En algunos casos dichos m茅todos aprovechan campos o fen贸menos naturales (gravedad, magnetismo terrestre, mareas, terremotos,聽tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos el茅ctricos y fen贸menos s铆smicos).

Os dejo una presentaci贸n interesante sobre la aplicaci贸n de la geof铆sica a la ingenier铆a civil. Espero que os guste.

 

 

9 abril, 2018
 
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Precauciones para el montaje de la cimbra de un puente

Cimbra PERI UP Rosett

Cimbra PERI UP Rosett

La cimbra es una estructura provisional que requiere su propio proyecto y c谩lculo, con una especial atenci贸n a las hip贸tesis de carga y los detalles de dise帽o y montaje. No son extra帽os los accidentes, especialmente con las cimbras di谩fanas, por no existir un proyecto adecuado. Dicho proyecto y las operaciones de montaje y desmontaje de estos elementos suele depender de una empresa especializada. Se debe exigir que la cimbra sea estable, especialmente a pandeo y que las deformaciones previstas se puedan compensar con las contraflechas necesarias.

Muchos problemas en las cimbras se encuentran en el punto de encuentro entre las torres y el encofrado, pues esta transici贸n no est谩 normalizada. El encuentro consta de varios niveles de perfiles o tablones apoyados sobre horquillas que, normalmente, no son solidarias con el husillo que las soporta, lo cual puede provocar inestabilidad si no se monta adecuadamente. Un ejemplo son las cargas exc茅ntricas sobre los husillos provocada por la colocaci贸n inclinada de los perfiles originada por la pendiente del tablero, que muchas veces no se consideran en el c谩lculo. Otra circunstancia no contemplada en los c谩lculos puede ser el mal reparto de las cargas en las patas de las torres por una mala colocaci贸n de los perfiles o los tablones. Todo ello lleva a que se tengan que adoptar coeficientes de seguridad elevados, normalmente de 2 cuando las condiciones de montaje son muy estrictas, e incluso de 3, tal y como propugna la norma ACI.

Otros aspectos de gran importancia son el arriostramiento horizontal e inclinado de las torres para evitar el pandeo y para resistir las cargas horizontales. Adem谩s, una cimentaci贸n de las torres sobre tablones mal asentados o poco r铆gidos incrementa significativamente el asiento diferencial y el consiguiente incremento de carga no previsto en alguno de los apoyos.

Os dejo a continuaci贸n un v铆deo de una cimbra cuajada T-60 y ENKOFORM HMK – ULMA. Espero que os guste la animaci贸n.

 

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4 abril, 2018
 
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驴Cu谩nto polvo levanta un d煤mper al circular por una pista sin pavimentar?

En un post reciente hemos analizado las emisiones de polvo producidas al cargar un d煤mper. Siguiendo esa l铆nea os pasamos ahora un objeto de aprendizaje similar en el que se analiza el polvo que se levanta al circular un d煤mper por una pista sin pavimentar. Este objeto est谩 pensado para que nuestros alumnos traten de entender c贸mo var铆an las emisiones de polvo cuando un d煤mper circula por una pista sin pavimentar, en funci贸n del contenido de limo en el material de la superficie de rodadura, de la velocidad y peso medio del d煤mper, del n煤mero de neum谩ticos y del n煤mero de d铆as secos anuales.聽 Espero que os resulte 煤til. (m谩s…)
17 marzo, 2018
 
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Moldes para hormig贸n prefabricado

Moldes para hormig贸n prefabricado. Cortes铆a: ANDECE

Moldes para hormig贸n prefabricado. Cortes铆a: ANDECE

El molde es el elemento que contiene al hormig贸n fresco, respondiendo su dise帽o a las exigencias de las piezas聽que se van a prefabricar. Se exige que los moldes presenten la m谩xima calidad posible para garantizar la precisi贸n dimensional, la estabilidad, la versatilidad para adaptarse a otras formas, que sean f谩ciles de usar y durables. Por tanto, los moldes deben mantener su integridad durante el vertido del hormig贸n y en la aplicaci贸n del pretensado, si lo hubiese.

Los moldes deben reutilizarse el m谩ximo n煤mero de veces posible, sin que ello suponga una merma en la calidad, por la repercusi贸n econ贸mica que presenta en el producto final. La reutilizaci贸n se puede realizar con piezas diferentes, aunque es deseable que se mantenga la tipolog铆a, cambiando en este caso s贸lo la longitud o la altura con peque帽as modificaciones.聽Suelen disponerse en horizontal y de forma continua, aunque tambi茅n es posible disponerlos en algunos casos en vertical (en bater铆a).

Los moldes suelen ser de acero, pues permite alargar el n煤mero de usos y adaptarse a la geometr铆a necesaria. Estos moldes son f谩ciles de transportar y reubicar dentro de la planta. De hecho, los moldes suelen llenar las plantas de fabricaci贸n y a veces es un verdadero problema ubicarlos para facilitar las maniobras y el resto de actividades sin que molesten. El problema que pueden presentar es la corrosi贸n del acero, que puede atenuarse con aditivos inhibidores de la corrosi贸n y con un buen agente desencofrante.

Con todo, tambi茅n existen moldes de otros materiales como el polietileno expandido, que son desechables. Este material es ligero, barato y permite ahorros de tiempo, aunque su uso est谩 muy centrado en piezas ornamentales. Tambi茅n es cierto que este tipo de materiales, junto con otros como el poli茅ster o la fibra de vidrio, permite reducir la disipaci贸n del calor interno durante el fraguado, lo que permite acelerar el proceso de curado.

Por tanto, una forma de acelerar el curado es usar moldes de acero聽calefactados. En ellos se permite un aporte de energ铆a que garantice una temperatura fija o una curva de temperatura de curado adecuada a la reacci贸n qu铆mica interna del hormig贸n. Los moldes de acero tambi茅n pueden ser “autorresistentes” en el caso de piezas pretensadas, donde el propio molde puede contener los elementos de anclaje de las armaduras activas, sirviendo de bancada de pretensado.

Tambi茅n los moldes pueden disponer de un sistema de vibradores laterales o internos, de forma que se permita eliminar las burbujas de aire y mejorara la distribuci贸n de los 谩ridos. Sin embargo, estos vibradores no se utilizan en el caso de emplear hormig贸n autocompactante.聽Adem谩s, como puede verse en la figura inferior, los moldes suelen presentar unas plataformas y accesos laterales para facilitar el acceso seguro de los operarios.

Molde prefabricado 2

Apertura de caras laterales antes de retirar la viga prefabricada. Escaleras de acceso a la plataforma lateral para el control del proceso. Cortes铆a: ANDECE.

Con el uso repetido de los moldes, 茅stos se deforman, pierden secci贸n y cogen holguras en sus fijaciones. Todo ello perjudica la calidad de las piezas, por lo que resulta de gran importancia disponer de un buen plan de control y mantenimiento de estos moldes. De todas las operaciones, hay que cuidar la limpieza tras el uso. En el caso de elementos de gran longitud, hay que cuidar la alineaci贸n del conjunto del molde y su inmovilizaci贸n para mantener la pieza dentro de las tolerancias exigidas.

En el siguiente v铆deo, de聽Vifesa Fabricados Industriales, podemos ver moldes modulares para el prefabricado de marcos de hormig贸n de distintos tama帽os.

15 marzo, 2018
 
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Compactaci贸n del hormig贸n por centrifugaci贸n

1243210240158_hz_myalibaba_web12_9275El sistema de compactaci贸n por centrifugaci贸n se basa en el aprovechamiento de la fuerza centr铆fuga a la que son sometidos los propios componentes del hormig贸n, al aplicarles un movimiento de rotaci贸n. Por su fundamento f铆sico el sistema de centrifugaci贸n resulta apropiado para fabricar piezas huecas de hormig贸n con forma cil铆ndrica (tubos, pilotes huecos, etc.).

Para ello se utilizan moldes giratorios completamente impermeables en cuyo interior es introducido el hormig贸n. Los moldes giran horizontalmente, bien solidariamente a un eje horizontal, o apoyados sobre un sistema de rodillos, con una velocidad proporcionada a la dimensi贸n del tubo y progresivamente mayor a medida que avanza el proceso.

a) Masa de hormig贸n introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormig贸n queda adherida a la superficie interior del cilindro

a) Masa de hormig贸n introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormig贸n queda adherida a la superficie interior del cilindro

Durante el giro (ver figura) sobre cada punto act煤an el peso del material P = mg y la fuerza centr铆fuga Fc = m r蠅2

En el caso en que 聽m r蠅2< mg en la posici贸n M el propio peso del material lo har谩 caer hacia la parte inferior del molde de manera que s贸lo se producir谩 la compresi贸n del hormig贸n, cuando:

聽m r蠅2> m g

Se tiene as铆 que el cuadrado de la velocidad de rotaci贸n debe ser inversamente proporcional al radio de la pieza y que adem谩s para que el proceso de compactaci贸n sea efectivo su valor ha de ser netamente mayor que el valor m铆nimo g/r.

Fuerzas que act煤an sobre el hormig贸n

Fuerzas que act煤an sobre el hormig贸n

Como se observa en la figura anterior, la resultante de las fuerzas que act煤an sobre el material son variables en funci贸n de su posici贸n: m谩xima en N y m铆nima en M. Pero en la pr谩ctica esto no afecta a la compactaci贸n, dada la velocidad de giro que desplaza al material durante el proceso de fabricaci贸n a una velocidad lineal de 10 a 25 m/s.

Durante todo el tiempo que gira la pieza, sobre todo en piezas de gran tama帽o, la velocidad no se mantiene constante. Al principio mientras se carga el hormig贸n, la velocidad es reducida (鈮 l/10 de Vm谩x) y una vez se ha terminado la distribuci贸n del material se va acelerando poco a poco hasta llegar a la m谩xima velocidad. El tiempo que dura el giro de la pieza (entre dos y veinte minutos) debe ajustarse al espesor del tubo, sin exceso para evitar segregaci贸n en el hormig贸n. Con este fin, si los tubos son de gran espesor la compactaci贸n se suele hacer por capas sucesivas.

La impermeabilidad del molde debe ser la m谩xima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugaci贸n. Con la p茅rdida de agua se pierde tambi茅n una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es caracter铆stico en las piezas compactadas por este sistema.

Distribuci贸n de los 谩ridos por efecto de la fuerza centr铆fuga

Distribuci贸n de los 谩ridos por efecto de la fuerza centr铆fuga

Los 谩ridos deben ser de la misma composici贸n y de tama帽o inferior a 15 mm. La propia fuerza centr铆fuga al ser proporcional al peso de los 谩ridos, da lugar a su clasificaci贸n por capas: los m谩s gruesos son impulsados con m谩s fuerza hacia el exterior y los m谩s finos se sit煤an en el interior. El efecto de este reparto es que en el exterior del tubo el hormig贸n adquiere una mayor resistencia, mientras en el interior la abundancia de finos proporciona una excelente impermeabilidad.

El hormig贸n debe verterse en el molde antes de que se inicie su fraguado con una consistencia pl谩stica o blanda; no es conveniente que sea m谩s fluido, ya que aparte de bajar la resistencia, la compresi贸n del material durante la centrifugaci贸n es menor. Al final del proceso la consistencia es seca.

La impermeabilidad del molde debe ser la m谩xima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugaci贸n. Con la p茅rdida de agua se pierde tambi茅n una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es caracter铆stico en las piezas compactadas por este sistema.

Os dejo algunos v铆deos explicativos sobre el tema.

Tambi茅n os dejo un v铆deo donde se explica la fabricaci贸n de pilotes de secci贸n circular.

聽聽

Referencia:

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ, F. (2014).Fabricaci贸n, transporte y colocaci贸n del hormig贸n.Apuntes de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. 189 pp.

 

13 marzo, 2018
 
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Gr煤a torre trepadora

Gr煤a torre trepadora. http://eraikal.blog.euskadi.net

Las nuevas tecnolog铆as han servido para facilitar la labor docente en la asignatura de “Procedimientos de construcci贸n“. A煤n me acuerdo cuando en los a帽os 80 nuestro profesor Hermelando Corb铆 nos ense帽aba cat谩logos de m谩quinas y con un proyector de opacos intentaba explicarnos el funcionamiento de alg煤n medio auxiliar. Tarea algo complicada cuando de lo que se trata es explicar la obra en las cuatro paredes del aula. El Power point (del cual quiz谩 se abusa demasiado), los v铆deos o las animaciones en 3D han provocado tirar a la basura kilos de transparencias que, hasta hace apenas 10 a帽os, utiliz谩bamos como herramienta habitual en la exposici贸n de nuestras clases.

Hoy d铆a las nuevas tecnolog铆as son capaces de traer las obras no s贸lo a clase, sino a la casa de todos y cada uno de nuestros futuros ingenieros. Como ejemplo quer铆a mostraros un v铆deo sobre el proceso de trepa de una gr煤a torre, proceso dif铆cil de explicar en la pizarra o con transparencias.

La gr煤a torre trepadora constituye un medio auxiliar para el izado de cargas que se instala sobre la estructura de una obra en curso de construcci贸n y que se desplaza de abajo hacia arriba por sus propios medios al ritmo y medida que la construcci贸n progresa. Os paso un par de v铆deos que espero os gusten y la referencia del libro de apuntes que usamos en clase.

Referencias:

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2017).聽M谩quinas, cables y gr煤as empleados en la construcci贸n.聽Editorial de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Ref. 814. Valencia, 210 pp.

8 marzo, 2018
 
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Montaje de vigas artesa en pasos superiores

ala014Las vigas artesa prefabricadas constituyen elementos de secci贸n en forma de U abierta con alas hacia el exterior de la viga. Este tipo de estructuras supuso un salto tecnol贸gico en la prefabricaci贸n de los a帽os 80 del siglo XX.聽Conforman una secci贸n celular cerrada, situada entre la secci贸n en caj贸n y la doble T. Se emplean para luces de pilas entre 25 y 45 m con vanos simplemente apoyados, llegando hasta los 60 m con vanos en cantilever. Lo habitual es disponer un par de piezas en secci贸n transversal, con separaciones entre 5,5 y 6,5 m, con anchos de tablero entre 11,0 y 14,0 m. Son habituales los cantos de 1/20 de la luz, con cantos t铆picos entre 0,80 y 2,60 m. Tambi茅n es una secci贸n muy adecuada para tableros de puentes de AVE, con un ancho de tablero de 14,0 m.

ala004

ala009

La maniobra de colocaci贸n de este tipo de vigas requiere gr煤as de gran capacidad de carga y una perfecta coordinaci贸n para su puesta en obra. En el v铆deo que os presento se puede ver el izado e instalaci贸n de una viga artesa t铆pica. Hay que tener en cuenta que los pesos de estas piezas pueden llegar a m谩s de 2300 Kp/m, lo que supone izados del orden de 100 toneladas. En estos casos queda perfectamente justificada la optimizaci贸n en coste y en peso de las piezas.

Referencias:

PENAD脡S-PL脌, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2018).聽An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge.Sustainability, 10(3):685. (link)

MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, 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)

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014).聽Dise帽o autom谩tico de tableros 贸ptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos mem茅ticos h铆bridos.Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a,聽30(3), 145-154.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010. (link)

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2):聽04014114.聽DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058聽

MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016).聽Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road聽bridges based on embodied energy.Journal of Cleaner Production, 120:231-240. (link)

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-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.聽DOI:聽10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2017).聽Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges.Archives聽of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. (link)

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7 marzo, 2018
 
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