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Grúa torre trepadora

Grúa torre trepadora. http://eraikal.blog.euskadi.net

Las nuevas tecnologías han servido para facilitar la labor docente en la asignatura de “Procedimientos de construcción“. Aún me acuerdo cuando en los años 80 nuestro profesor Hermelando Corbí nos enseñaba catálogos de máquinas y con un proyector de opacos intentaba explicarnos el funcionamiento de algún 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 quizá se abusa demasiado), los vídeos o las animaciones en 3D han provocado tirar a la basura kilos de transparencias que, hasta hace apenas 10 años, utilizábamos como herramienta habitual en la exposición de nuestras clases.

Hoy día las nuevas tecnologías son capaces de traer las obras no sólo a clase, sino a la casa de todos y cada uno de nuestros futuros ingenieros. Como ejemplo quería mostraros un vídeo sobre el proceso de trepa de una grúa torre, proceso difícil de explicar en la pizarra o con transparencias.

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

 

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.

8 marzo, 2018
 
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Montaje de vigas artesa en pasos superiores

ala014Las vigas artesa prefabricadas constituyen elementos de sección en forma de U abierta con alas hacia el exterior de la viga. Este tipo de estructuras supuso un salto tecnológico en la prefabricación de los años 80 del siglo XX. Conforman una sección celular cerrada, situada entre la sección en cajón 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 sección 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 típicos entre 0,80 y 2,60 m. También es una sección muy adecuada para tableros de puentes de AVE, con un ancho de tablero de 14,0 m.

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La maniobra de colocación de este tipo de vigas requiere grúas de gran capacidad de carga y una perfecta coordinación para su puesta en obra. En el vídeo que os presento se puede ver el izado e instalación de una viga artesa típica. Hay que tener en cuenta que los pesos de estas piezas pueden llegar a más de 2300 Kp/m, lo que supone izados del orden de 100 toneladas. En estos casos queda perfectamente justificada la optimización en coste y en peso de las piezas.

 

Referencias:

PENADÉS-PLÀ, V.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2018). An optimization-LCA of a prestressed concrete precast bridge. Sustainability, 10(3):685. (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)

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, 30(3), 145-154. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010. (link)

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ-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): 04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058 

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

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)

YEPES, V.; MARTÍ, J.V.; GARCÍA-SEGURA, T.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2017). Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. (link)

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7 marzo, 2018
 
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Encofrados deslizantes

Slip_Form_System

Los encofrados deslizantes consisten en un molde de poca altura, capaz de configurar una sección de hormigón vertida en él de forma constante y a la misma velocidad que se eleva dicho molde. Los procesos de armado, encofrado, hormigonado y desencofrado son realizados de forma simultánea y continua. La forma de elevar el molde, que al principio fue manual, ahora se realiza de forma mecánica mediante sistemas hidráulicos, con un ascenso automático y a la velocidad deseada. Se pueden distinguir fundamentalmente dos tipos de encofrados deslizantes, los empleados para obras en vertical (silos, pozos, chimeneas, pilas, etc.) y los destinados a obras en horizontal (canales, etc.).

Este sistema se empezó a utilizar en Estados Unidos en 1903 y en 1924 en Europa, en la construcción de silos. Sin embargo, pronto se empezaron a construir otro tipo de obras como pilas de puente, depósitos elevados de agua o faros. En España las primeras realizaciones son de finales de los años cuarenta del siglo pasado, también en silos de grano.

Los encofrados deslizantes se utilizan preferentemente en obras de gran altura, sección constante o que varía ligeramente con la altura y espesores también ligeramente variables. Hoy día es posible realizar variaciones importantes en el espesor de la sección, aunque ello supone cierta dificultad añadida. En silos y estructuras que así lo permitan, se suele hormigonar con grúa torre. Su utilización se ha extendido hasta complicadas estructuras inclinadas y combinables con elementos prefabricados en estructuras compuestas.

En España destaca la realización con este método de la chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez (propiedad de ENDESA) que con una altura de de 356 m y un diámetro de 36 m en la base (espesor de 1,25 m) y de 18 m en coronación (espesor de 0,25 m). Esta chimenea (Endesa Termic), que comenzó a construirse en 1972 y cuyo funcionamiento empezó en 1976, fue realizada por Entrecanales y Tavora S.A., fue en su momento la más alta de Europa y la tercera del mundo (ver nota a pie de página).

Endesa Termic, chimenea de la central térmica de Puentes de García Rodríguez. Wikipedia

Ventajas del sistema:

a) Se realizan de forma simultánea varias operaciones, que en otros métodos deben hacerse de forma sucesiva, lo que supone una reducción del plazo de ejecución

b) Se suprimen tiempos muertos y cuellos de botella en las operaciones

c) Se consigue una gran velocidad de ejecución (hasta 6 m/día), con una muy buena calidad de obra

d) Se logra un gran número de reutilizaciones de los paneles

e) Es posible la construcción de obras de gran altura sin andamiajes, aplicando sistemas de elevación para personal y materiales

f) Economías significativas de mano de obra, al mecanizarse gran parte de las operaciones

g) Continuidad en la ejecución, incluso en tiempo frío, tomando las medidas que garanticen el endurecimiento del hormigón

h) Muy buen acabado de obra, debido al monolitismo, sin juntas frías,  y a la uniformidad

encofrados deslizantes esquema 2

Condiciones de aplicación:

En contrapartida a las ventajas anteriores, el sistema exige:

a) Estudio y redacción de todo un proyecto de encofrado mecanizado por técnicos competentes

b) Organización perfecta de la ejecución, con personal muy especializado, que asegure el trabajo las 24 horas

c) Fabricación y montaje de encofrados con gran exactitud, con tolerancias muy estrictas

encofrado deslizante esquema

El principio de funcionamiento:

La unidad fundamental del equipo son los gatos de trepa. Son huecos y a través de ellos pasa un tubo de acero que es la barra de trepa, que se apoya en la cimentación. El gato dispone de dos juegos de cuñas dentadas que se clavan en la barra alternativamente y hacen que el gato ascienda a lo largo de la misma. Del gato cuelgan dos vigas de acero por medio de una transversal que forman el normalmente denominado “yugo” o “caballete”. De los yugos se suspende el encofrado y el resto de estructuras, andamios y plataformas necesarias para las tareas de ferralla, hormigonado, etc. y los mecanismos de reducción de diámetro y espesor. Dependiendo del tipo de estructura que se trate, los procedimientos de hormigonado varían. Lo usual en estructuras muy altas como chimeneas, torres de TV, etc. es colocar un ascensor en el centro suspendido de unas estructuras radiales y guiado mediante unos cables tensados. En él sube una tolva de hormigón y , retirada esta, sirve también para el ascenso de ferralla y del personal. La vibración es normalmente con aguja.

 Elementos de un sistema de encofrado deslizante vertical:

a) Paneles: son los tableros del encofrado propiamente dicho

b) Caballetes: para arrastrar los paneles, a los que se anclan

c) Barras de apoyo: sobre las que se transmite el esfuerzo de elevación

d) Dispositivo de elevación: normalmente gatos o crics, actúan sobre los caballetes para elevar los paneles apoyándose en las barras

e) Plataformas de trabajo: de acceso a los diversos puntos de trabajo y control

f) Redes de las diferentes instalaciones: necesarias para el funcionamiento del encofrado

Encofrado deslizante

A continuación dejo algunos vídeos donde se puede comprobar el funcionamiento del sistema.

Un documental extenso sobre este sistema de enconfrados deslizantes lo podéis ver aquí.

Referencias:

DINESCU, T.; SANDUR, A.; RADULESCU, C. (1973). Los encofrados deslizantes. 1ª edición. Espasa-Calpe, S.A. Pozuelo de Alarcón, 496 pp.

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

RICOUARD, M.J. (1980). Encofrados. Cálculo y aplicaciones en edificación y obras civiles. Editores Técnicos Asociados, S.A. Barcelona, 312 pp.

 

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Nota: Se utilizó en la construcción de la chimenea una torre colgada, de 120 t, de los gatos de trepa de 40 m de altura de la que se atirantaban los soportes. El problema fue desmontar esta torre al finalizar la operación. Para ello se utilizó, según me comenta Juan Manuel Lázaro (responsable del Departamento de Obras Singulares de Entrecanales y Tavora en aquel momento) un puente Bailey de 18 m colgado por medio de barras Dywidag de dos pórticos apoyados sobre el fuste de hormigón, sobre el cual se apoyó la torre. Esta maniobra fue idea de Javier Urquijo Grijalba.

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5 marzo, 2018
 
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Izado defectuoso de pasarela metálica

Las operaciones de izado de grandes cargas son, en ocasiones, los procedimientos más complicados en determinadas construcciones. En el vídeo que os paso a continuación podemos ver cómo una pasarela metálica de 40 toneladas, valorada en más de un millón de euros, se ha deformado por haber cambiado el sistema de izado previsto en proyecto. En efecto, la estructura se iba a levantar con una única grúa de 500 toneladas, pero en el último momento, se cambió el procedimiento de izado a dos grúas más pequeñas, una de 350 toneladas y otra telescópica. Lo que ocurrió es que la estructura levantada en tándem introdujo esfuerzos no previstos en el proyecto y provocó la deformación del puente. Por cierto, el vídeo se grabó el 21 de febrero de 2013 en Omagh, Irlanda del Norte. Espero que os guste. Agradezco a Enrique Montalar el enlace.

1 marzo, 2018
 
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Grúas móviles sobre cadenas

 

Grúa telescópica sobre cadenas LTR 1220, http://www.liebherr.com

Las grúas sobre cadenas son máquinas adecuadas para la elevación de grandes cargas, en zonas extensas donde no alcanzan otros equipos fijos, o también sobre terrenos con dificultades de acceso, resistencia o maniobrabilidad. Aunque es autopropulsada, debe realizarse un transporte especial sobre góndola para trasladarla de una obra a otra. Su velocidad de desplazamiento oscila entre los 3 y 5 km/h. Utilizan una pluma metálica de celosía para afrontar la dureza en sus condiciones de trabajo. Además, pueden reemplazar los accesorios propios de la grúa por los de una dragalina, una cuchara bibalva y otras máquinas similares. Así la máquina se adapta fácilmente a diversas formas de trabajo como la extracción de áridos, obras de dragado, hinca de pilotes y tablestacas, etc.

Los modelos más usuales están equipados con plumas de longitud que varía de 12 a 35 m., aunque ampliables con un plumín de 30 m. Las capacidades habituales de estas máquinas oscilan entre las 15 y las 120 toneladas, aunque existen modelos de gran potencia que pueden superar las 3000 t. Cada catálogo establece la capacidad de carga en función de la longitud de la pluma y del radio de alcance o inclinación, diferenciando los valores límite con la pluma orientada sobre el frente o sobre el lateral. En cualquier caso no debe realizarse el tiro lateral en la pluma o el plumín.

Grúa móvil sobre cadenas con pluma, marca Sany

Os dejo unos consejos de Liebherr sobre las tres cosas que necesita conocer un operador de estas máquinas.

En este otro vídeo se puede ver una grúa telescópica sobre orugas de goma.

A continuación os muestro un vídeo muy interesante donde podemos ver cómo una grúa sobre cadenas telescópica es capaz de realizar su automontaje. Espero que os guste.

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.

 

 

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28 febrero, 2018
 
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Punto de funcionamiento de una bomba centrífuga. Problema resuelto.

Bomba centrífuga. https://es.wikipedia.org/

 

El punto de funcionamiento o de operación de una bomba centrifuga se define como el flujo volumétrico de fluido que esta enviara cuando se instale en un sistema dado. El régimen de trabajo se determina por el punto de intersección de las características de la bomba y de la tubería, y por eso, al ser la característica de la conducción (tubería) invariable, salvo que se actúe sobre la válvula de impulsión, el cambio del número de revoluciones de la bomba provocará el desplazamiento del punto de trabajo a lo largo de la característica de la tubería. Si ésta corta a una parábola de regímenes semejantes, al cambiar el número de revoluciones y pasar a otra curva característica, la semejanza se conservará, pudiéndose considerar en este caso que el cambio del número de revoluciones de la bomba no alterará la semejanza de los regímenes de trabajo.

Para aclarar un poco más este tema, os dejo un problema resuelto con los conceptos básicos resueltos. Espero que os sea de interés.

Referencia:

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.

Descargar (PDF, 215KB)

26 febrero, 2018
 
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¿Cómo varía la trayectoria de una carga sobre un cable?

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

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

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

 

 

cableReferencias:

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.

 

 

22 febrero, 2018
 
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Mezcladora forzada de tren planetario

Es una mezcladora de hormigón que también recibe el nombre de “mezcladora de tren bailarín“. Es una hormigonera típica de las industrias de prefabricados y para mezclas muy secas. Consta de una cuba fija, de mayor diámetro que altura, con su eje vertical. En el interior gira suspendido un reductor con un eje de salida de tipo planetario, al que está acoplado un conjunto de paletas. Su capacidad oscila entre 1 y 4 metros cúbicos. Una duración típica de un ciclo de amasado, llenado y vaciado es de 90 segundos, pudiendo ser reducido cuando se trata de alimentar camiones-hormigonera y ligeramente aumentado para mezclas especiales.

La velocidad de las paletas debe ser tal que la fuerza centrífuga resultante no produzca la separación de los elementos constituyentes del hormigón. La paletas tienen un doble movimiento de rotación, de forma que la partícula ligada a las paletas describe un movimiento epicicloidal:

  • Alrededor de su eje.
  • Alrededor del eje de la máquina.

 

El motor es vertical, montado sobre un cárter cilíndrico colocado por encima de la cuba. La carga se realiza por la parte superior y la descarga por una compuerta abatible en el fondo, bien en uno de sus laterales, o bien en el centro del mismo.

Os paso algunos vídeos donde podéis ver el funcionamiento.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

 

21 febrero, 2018
 
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Propiedades granulométricas de los áridos

Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de material. Teniendo en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. Esta curva permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. Se representa gráficamente en un papel denominado “log-normal” por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.

Curva granulométrica de un suelo areno-limoso, representado en un papel “log-normal”. (Distribución acumulada). Wikipedia

 

 

Clasificación de los suelos usada en diferentes países. Wikipedia

 

Para entender mejor las propiedades granulométricas de los áridos, os paso un vídeo explicativo, que espero os sea de utilidad.

19 febrero, 2018
 
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Grúa derrick

Grúa Liebherr de 750 toneladas LR 1750

La grúa Derrick es una grúa formada por un mástil de estructura de celosía sujeto por vientos, un brazo de la misma estructura unido al mástil por un extremo inferior y sujeto al mismo mediante cables por su extremo superior, un cabrestante situado en el suelo y un cable que se reenvía a través de poleas situadas en el brazo. Sobre este sencillo modelo, existen muchas variaciones, siendo la más corriente la grúa cuya base lleva ruedas y se mueve sobre ellas.

Son máquinas fijas, muy sencillas, poco costosas y de gran capacidad de carga. El tipo más usual consta de un mástil vertical fijo a una plataforma o zócalo situado en posición por medio de dos tornapuntas o tirantes que forman un tetraedro indeformable. Estas grúas se utilizan cuando hay sitio para la colocación de la base. En ella se sitúa un motor, los cabestrantes y los contrapesos. Apoyada en la base se encuentra una pluma que puede girar mediante una rótula o corona giratoria, de la cual penden las cargas.

El inconveniente de la disposición anterior es la limitación a unos 270º del giro del mástil, que no puede tropezar con los tirantes. Este inconveniente se elimina sustituyendo los soportes rígidos por 3 o más cables atirantados en forma de paraguas y haciendo que la pluma tenga una altura inferior a la del mástil.

Existen otras variantes  en la cual es posible el movimiento completo, donde el mástil no es completamente vertical. Es bastante frecuente ver diseños de este tipo incorporados a otros modelos de grúas (móviles o de puerto), con gran capacidad de carga. Pueden elevar cargas de hasta 200 t. y tener alcances de hasta 20 m.

Os paso a continuación un vídeo donde podréis ver en funcionamiento una derrick. Espero que os guste.

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.

18 febrero, 2018
 
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