Café realizado con containers reciclados que usa refrigeración pasiva en India


Estimados, en esta oportunidad republicamos un artículo escrito por Lucy Wang, encontrado en https://inhabitat.com/recycled-shipping-container-cafe-utilizes-passive-cooling-in-india/ que esperamos sea de su interés.

Rahul Jain Design Lab (RJDL) ha transformado los containers reciclados en un nuevo café dinámico y espacio de reunión para ITS Dental College, en el sureste de Nueva Delhi, en la Gran Noida City. Llamado Cafe Infinity debido a su forma de bucle infinito, el edificio fue creado como un ejemplo de arquitectura que puede ser tanto económica como ecológica. El enfoque de los arquitectos en la sostenibilidad también ha informado la forma y el posicionamiento del café para la refrigeración natural.

orange shipping containers with large glass windows

Cafe Infinity sirve como un espacio recreativo para los estudiantes, profesores y pacientes de ITS Dental College. El equipo dejó deliberadamente las paredes de metal corrugado de los containers reciclados de 40 pies de largo en su estado crudo e industrial para resaltar los orígenes del edificio. Las paredes rígidas de los contenedores también proporcionan un interesante punto de contraste con el paisaje orgánico.

gray cafe made from a shipping container
cafe with wood and yellow dining tables and chairs

“La idea de usar el infinito se concibió para enfatizar las infinitas posibilidades de usar un container como una unidad estructural, independientemente del tipo de edificio y el sitio”, explicaron los arquitectos sobre la forma de bucle infinito del edificio que se envuelve alrededor de dos patios. “La flexibilidad, la modularidad y la sostenibilidad hacen que los containers sean una alternativa perfecta a las estructuras de construcción convencionales, para reducir la huella de carbono en general y al mismo tiempo ser una solución ecológica y económicamente viable”

wood and yellow dining tables and chairs in a narrow cafe
shipping container building with bright orange window louvers

Además de dos cafeterías y patios, Cafe Infinity también incluye terrazas de observación, baños, áreas de descanso para profesores y visitantes y un salón para estudiantes. Para promover el enfriamiento natural, los arquitectos convirtieron las puertas de los containers en celosías y las instalaron en el lado sur del edificio para minimizar la ganancia solar no deseada y proporcionar privacidad. El edificio también estaba equipado con aislamiento Rockwool de 50 milímetros, un sistema de enfriamiento mecánico, aberturas estratégicamente ubicadas y ventanas tintadas.

+ RJDL

Photography by Rahul Jain via RJDL

Las estructuras metálicas articuladas tipo cercha

Estimados, en esta oportunidad republicamos un artículo de José Cándido Guisado López del Blog CivilGeek encontrado en https://civilgeeks.com/2019/08/20/las-estructuras-metalicas-articuladas-tipo-cercha/, que como siempre esperamos les sea de utilidad.

Las estructuras metálicas articuladas tipo cercha se emplean para salvar grandes luces por su formidable capacidad de redistribución de tensiones a través de sus barras, haciéndolas trabajar principalmente a esfuerzo axil.

Las cerchas metálicas son estructuras que permiten salvar grandes luces con poco material, gracias a su morfología de barras formando triangulaciones. El triángulo es la forma geométrica que, aunque se articulen sus nudos, mantiene su forma, por lo que una serie de triángulos concatenados forman una estructura plana o espacial estable.

El principio resistente de las estructuras en celosía es la distribución de las tensiones a lo largo de sus barras, con esfuerzo eminentemente axial, despreciando los posibles fenómenos de flexión en las barras. Esto se consigue analíticamente, estudiando el modelo como si todos sus nudos fuesen articulados, si bien en la práctica casi nunca se construyen con nudos rótula.

Los métodos de cálculo de este tipo de estructuras metálicas son varios, desde los métodos gráficos de Cremona, al equilibrio de nudos, pasando por el método matricial, como el empleado en la hoja de cálculo aportada en el siguiente enlace: Cercha educacional Barras.

Una vez estudiados los esfuerzos, es necesario comprobar la capacidad resistente de las barras, en especial aquellas que están sometidas a compresión, pues serán las que experimenten el fenómeno del pandeo.

En cerchas con aplicación en las estructuras metálicas de naves industriales, como las que se estudian en el Máster de Cálculo de Estructuras de Obra Civil en la escuela EADIC, el fenómeno de pandeo afecta de distinta manera a cada una de las barras que componen la triangulación.

Es necesario estudiar el pandeo según plano paralelo o perpendicular a la cercha.

En el plano de la cercha, la longitud de pandeo es igual o menor a la longitud de cada tramo de triangulación, pues la confluencia de barras genera su propio arriostramiento a pandeo.

En el plano perpendicular a la cercha, el cordón superior está atado por las correas de cerramiento, por lo que la longitud de pandeo se asocia a la distancia entre correas.

Sin embargo el cordón inferior tiene liberado el modo de pandeo en el plano horizontal a lo largo de toda su longitud, por lo que encontramos en este elemento el punto débil del dimensionamiento de cerchas articuladas. Por este motivo puede ser habitual encontrar diseños con un cordón inferior cuyo eje fuerte de inercia esté orientado para resistir mejor en horizontal.

Se trata este tipo de soluciones estructurales, de una forma versátil, económica y de buen resultado estético para resolver grandes luces, cuyo dimensionamiento debe estudiarse de acuerdo a ciertos aspectos propios de las estructuras articuladas.

Autor: José Cándido Guisado López, docente en el Máster de Cálculo de Estructuras de Obra Civil de EADIC.

Acerca del autor: EADIC https://www.eadic.com/

Otro de nuestros servicios: PROYECTO y CÁLCULO de ESTRUCTURAS METÁLICAS

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Principales retos en la ingeniería civil del siglo XXI

Estimados, en este oportunidad les republicamos un artículo del Blog Structuralia, encontrado en: https://blog.structuralia.com/principales-retos-en-la-ingenieria-civil-del-siglo-xxi, que como siempre, esperamos les sea de interés.

El mantenimiento de infraestructuras: una tarea pendiente

A lo largo de toda la historia, la ingeniería y los avances que han ido ligados a ella han hecho posible el desarrollo de la humanidad, permitiendo con el paso de los años una notable mejora de la calidad de vida de las personas.

En este sentido, la ingeniería civil en particular ha tenido un papel fundamental en la capacidad del ser humano para adaptarse a su entorno gracias a la construcción de infraestructuras que han facilitado el transporte de materiales y personas, la comunicación, la captación de recursos naturales o la propia residencia y convivencia.

Y es que la ingeniería civil es una de las ramas de conocimiento que más campos de actuación tiene dentro de todas las competencias que engloban a la ingeniería. En el artículo sobre las subdisciplinas y funciones de un ingeniero civil de nuestro blog, puedes ver las principales especializaciones que la componen, profundizando en las principales infraestructuras que llevan a cabo cada una.

Sin embargo, la ingeniería civil ha sufrido grandes transformaciones hasta convertirse en lo que conocemos actualmente. En un principio no existía el término como tal, y no es hasta el siglo XVIII cuando se empieza a utilizar para diferenciar su uso civil de la ingeniería militar.

Durante este periodo son muchas las grandes infraestructuras que se han construido, como las pirámides egipcias, consideradas las primeras obras de gran envergadura que llevó a cabo el ser humano, o los avances de la civilización romana, que fue capaz de desarrollar calzadas, puentes, puertos, presas, alcantarillados u obras de ingeniería civil que llegan tan bien conservadas al Siglo XXI como el Acueducto de Segovia. 

Más cercano en el tiempo y más lejos de nuestras fronteras encontramos una de las joyas de la ingeniería civil lo encontramos en Alaska la vía ferrea white pass Yukon.

No obstante el recorrido no ha sido fácil hasta llegar al nivel de conocimientos que tenemos en la actualidad puesto que desgraciadamente en varias ocasiones a lo largo de la historia esta sabiduría ha venido precedida de fallos en infraestructuras con pérdidas de vidas humanas.

Uno de los ejemplos más conocidos es el caso del puente Tacoma Narrows, construido en 1940 con una longitud de 1.810 metros y una longitud del vano de 853 metros. Unos meses más tarde de su inauguración, el puente colapsó debido a los efectos dinámicos del viento que no se tuvieron en cuenta. 

Esta catástrofe permitió mejorar los conocimientos en el comportamiento de este tipo de puentes, y actualmente los diseños consideran la variable del viento en relación con la longitud entre apoyos, de manera que se tiene en cuenta el efecto destructivo de la resonancia.

Por último es necesario hablar de la importancia que tiene el sector de la construcción en la economía de un país. Normalmente es usado como indicador del bienestar económico de una región, debido a que un incremento en la inversión en infraestructuras está ligado a una mayor capacidad económica del Estado.

Asimismo, tiene una gran capacidad de generación de empleo puesto que por cada trabajador del sector de la construcción se generan alrededor de seis puestos de trabajo en otros sectores de la economía.

A continuación, tras este breve repaso general, vamos a centrarnos en los principales retos a los que se enfrenta la ingeniería civil en los próximos años:

El mantenimiento de infraestructuras: una tarea pendiente

El término vida útil hace referencia al periodo de tiempo en el cual una infraestructura es capaz de soportar, con garantías, las solicitaciones externas (físicas o químicas) con las que ha sido diseñado. Pasado ese tiempo, debido principalmente al deterioro de los materiales que la componen, es posible que no se comporte de forma óptima y se produzcan fallos estructurales graves.

Sin embargo, es frecuente que aparezcan deterioros mucho antes de alcanzar la vida útil de la obra, por lo que es necesario la realización de inspecciones y labores de mantenimiento para prever posibles fallos que pongan en peligro el buen funcionamiento de la infraestructura.

Actualmente, en los países más desarrollados, no existe tanta necesidad de construir nuevas infraestructuras como de mantener en buen estado las que ya están construidas para que cumplan correctamente la función para la que fueron diseñadas.

Al respecto, en el año 2018 vimos dos ejemplos de fallos en estructuras que provocaron numerosos heridos y la pérdida de vidas humanas: la pasarela del paseo marítimo de Vigo y el derrumbe del puente Morandi en Génova.

Si bien es cierto que para que ocurran este tipo de accidentes es necesario que se den varios factores atípicos, los expertos coinciden en que un mejor mantenimiento podría haber ayudado a que no ocurriese.

Otro ejemplo del déficit en la conservación de infraestructuras que existe en la actualidad es el estado actual de las carreteras españolas. Tal y como explicamos en el post: Mantenimiento de carreteras: tipos de firmes y sus deterioros (1ª Parte), la Asociación Española de Carreteras (AEC) expone en su informe que 1 de cada 13 kilómetros de la red del país presenta problemas en más del 50% de su superficie.

Este mal estado influye considerablemente en la calidad del transporte pudiendo generar averías a los vehículos que circulan por ellas y, sobre todo, provocar accidentes de tráfico que conlleven fallecimientos. 

En relación con todo lo explicado anteriormente, desde el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos aconsejan a las administraciones destinar al mantenimiento de las grandes infraestructuras el 5% del total de la inversión en obra pública como es el caso de la inversión en el AVE en España.

Por lo tanto, uno de los grandes desafíos a los que se enfrentan las administraciones es el encontrar un equilibrio entre la inversión para nuevas infraestructuras y el gasto destinado para mantener en condiciones óptimas las ya construidas.

Hacia una construcción industrializada

El sector de la construcción no ha sufrido cambios profundos a lo largo de la historia. Se ha ido añadiendo nueva maquinaria o se han incorporado nuevas técnicas de ejecución en función de los conocimientos y tecnologías que iban apareciendo, pero la hoja de ruta de un proyecto constructivo se ha mantenido. Sin duda el sector de la construcción no ha  sido capaz de avanzar al mismo ritmo que otros sectores en cuanto a la productividad y modernización se refiere. 

Por ejemplo, la eficiencia y velocidad que se alcanza hoy en día en una cadena de montaje es muy superior a cuándo se tenía que montar a mano, una a una, todas las piezas que componen el elemento final. 

Debido a ello el sector de la construcción se encuentra a la cola de la productividad, por la poca inversión que se destina a la innovación en comparación con otros sectores, y también por las peculiaridades que presenta, como el hecho de que en cada proyecto las características y condiciones constructivas son distintas.

En busca de resolver este problema, en los últimos años se han dado importantes pasos en dirección a conseguir una mejora en este aspecto, que repercute positivamente en aspectos económicos, reducción de tiempos de ejecución, seguridad laboral o disminución de la contaminación.

Entre las medidas que se han tomado se encuentran la aplicación de nuevas tecnologías, de las que hablaremos más adelante en el artículo, o la industrialización de la construcción, en la que nos centraremos a continuación.

Pero, ¿qué entendemos por construcción industrializada? La podemos definir como aquella en la que un tanto por ciento alto de las tareas que se ejecutan en un proyecto se anticipan a la obra, lo que difiere enormemente de la ejecución in situ en la que es en el propio emplazamiento de la obra donde se realizan la mayor parte de las labores.

Asimismo, la industrialización de la construcción se realiza en entornos automatizados y controlados por lo que es posible realizar elementos con mejores características que repercutirá en mejorar su respuesta frente a las acciones a las que estará sometido, o reducir la cantidad de gases contaminantes que se generan en su producción.

En definitiva, el futuro debe estar ligado a la innovación y a su aumento de la productividad en busca de ser más competitivo, y esto vendrá de la mano de la industrialización y la aplicación de las nuevas tecnologías.

Las nuevas tecnologías en la ingeniería civil

La revolución que estamos viviendo con la entrada de nuevas tecnologías está suponiendo un cambio radical en muchas de las acciones que realizamos en nuestro día a día. Rara es la semana en la que no leemos en los medios una noticia sobre un material con unas características increíbles o la nueva aplicación de una tecnología.

Tal y como hemos comentado anteriormente, la aplicación de las nuevas tecnologías pretende dar un salto cualitativo y cuantitativo de la productividad en el sector de la construcción. A continuación haremos un repaso de las tecnologías más importantes que aspiran a cambiar la ingeniería civil:

  • Building Information Modeling

La metodología BIM está revolucionando el desarrollo de los proyectos constructivos como ya ocurrió con la entrada de los programas informáticos de diseño asistido por ordenador (CAD), siendo ya obligatorio en proyectos con administraciones públicas en muchos países.

Las múltiples ventajas de su uso está generando un efecto bola de nieve en cuanto a su implantación en las empresas del sector AECO, que están viendo la diferencia competitiva que se origina entre las compañias que la han implantado y las que no.

Por todo ello, y viendo que cada vez son más los países que obligan a usarlo en proyectos de obra pública, se puede afirmar que en los próximos años su uso estará tan generalizado como actualmente lo están los software CAD. Una buena opción para formarse es el Máster en cálculo de estructuras .

  • Impresión 3D

El uso de impresoras 3D en construcción aún no está muy extendido, pero son varios los proyectos de grandes dimensiones en las que se han utilizado como es el caso del puente de hormigón impreso más largo del mundo construido en china en tan solo unos días.

Sin embargo, el puente chino se queda en nada frente al plan de una firma de diseño que este verano pretende construir un barrio al completo por medio de impresoras 3D, asegurando que serán capaces de construir una vivienda en tan solo 24 horas.

Por lo tanto, aunque aún queda mucho para que esta tecnología alcance su máximo potencial, ya se están viendo su enormes aplicaciones en el sector.

  • Big Data

La exorbitante cantidad de datos que generamos cada día en la era actual obliga a que aparezcan herramientas que sean capaces de recopilar y analizar toda esta información, que posteriormente será utilizada para diferentes propósitos.

En cuanto a su uso en la ingeniería civil, existen múltiples aplicaciones que ya se están utilizando como en el caso de la gestión de puertos y aeropuertos o en el análisis y gestión del tráfico y la seguridad vial.

Un ejemplo de la aplicación del Big Data lo encontramos en el proyecto de la profesora del MIT Carolina Osorio, que por medio de un algoritmo recoge la información recogida por cámaras y sensores para modificar la frecuencia de los semáforos en función del tráfico, reduciendo un 20% los atascos.

Smart city big data
  • Carreteras inteligentes

El avance que han sufrido las carreteras en el último siglo ha sido muy reducido, limitándose al uso de nuevos materiales con mejores prestaciones. Sin embargo, esto está a punto de cambiar por completo.

Tecnologías como el Big Data, la red 5G, el internet de las cosas o la conducción autónoma están a la orden del día y pretenden revolucionar el transporte por carretera tal y como las conocemos, ayudando a reducir los accidentes y a mejorar el transporte.

En este sentido, Suecia quiere tomar la delantera construyendo la primera carretera eléctrica del mundo que será capaz de cargar los vehículos eléctricos que circulen por ella de forma inalámbrica.

  • Smart cities

La tendencia actual es la concentración de la población en las grandes urbes de los países, en las que según los estudios se prevé que habite el 70% la población mundial. Por ello, es necesario la transformación de las ciudades tal y como las conocemos ahora para su sostenibilidad.

Y en busca de dar respuesta a estos problemas han aparecido las Smart Cities, ciudades que incorporan nuevas tecnologías como el Big Data o el Internet de las Cosas para mejorar su eficiencia energética, una mejora en el transporte público, la comunicación con los ciudadanos o el mantenimiento de las infraestructuras.

En definitiva, el presente y el futuro de la ingeniería civil está ligado a los avances tecnológicos, y desde el sector se deberá hacer una fuerte apuesta para su pronta aplicación para mantener la competitividad.

Impactos medioambientales de las infraestructuras: ¿cómo podemos reducirlos?

El consumo energético es un tema candente que cada vez preocupa a más personas. Por ello, desde todos los ámbitos de la sociedad están creciendo las voces que ven necesario un cambio en el actual modelo en busca de reducir el consumo de recursos fósiles.

Según las últimas cifras ofrecidas por el Banco Mundial la industria de la construcción, en el que la ingeniería civil realiza la mayor parte de sus actividades, es la responsable del 20% de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera teniendo en cuenta únicamente la quema de combustible.

Sin embargo, si incluimos todos los trabajos realizados desde el inicio de la obra hasta su demolición, incluyendo el consumo energético durante su vida útil, esta cifra puede ascender hasta el 40%.

En vista de estos números, ya se están tomando medidas para reducir el impacto que supone en el medio ambiente, como el uso de materiales sostenibles, la construcción de edificios energéticamente sostenibles, la industrialización de la construcción que vimos anteriormente o la aplicación de nuevas tecnologías.

Respecto al uso de materiales para una construcción sostenible, siempre que las características de nuestro proyecto nos lo permita, podemos elegir materiales más respetuosos con el medioambiente, como la madera, las pinturas naturales o aislantes como las fibras de celulosa de papel reciclado.

No obstante, si hay un material que caracteriza a la obra civil es el hormigón, debido a sus características y su bajo coste en comparación con el acero. En su fabricación es inevitable generar un impacto ambiental debido a los procesos que se llevan a cabo en su elaboración, pero en los últimos años se ha reducido la contaminación generada.

En el post sobre hormigones sostenibles utilizados en construcción hablamos de algunos tipos de hormigones que ayudaban a reducir su impacto ambiental, como el caso del hormigón reciclado, en el que parte de los áridos utilizados provienen de residuos de construcción o el hormigón fotocatalítico, que gracias a la adición de nanopartículas de óxido de titanio es capaz de descontaminar la zona cercana al edificio.

Además de la tendencia de utilizar materiales más respetuosos con el medio ambiente, en edificación cada vez son más los edificios que se construyen bajo estándares como Passivhaus o los edificios nZEB (nearly Zero Energy Building) cuyo consumo energético es casi nulo.

Este tipo de edificaciones generan su propia energía a partir de tecnologías renovables y, adicionalmente, incorporan medidas tecnológicas que permiten alcanzar una alta eficiencia energética. Para conseguirlo se tendrá en cuenta la orientación del edificio o la creación de una ventilación natural que junto con un gran aislamiento térmico minimiza la necesidad de calefacción o aire acondicionado.

Por último es necesario hablar de la contaminación que se genera en la extracción, transporte, fabricación y puesta en obra de los materiales, que suponen un tanto por ciento importante de los impactos ambientales de un proyecto constructivo.

Aunque en la realización de estas operaciones en inevitable la contaminación, mediante un buen estudio del impacto ambiental se pueden estudiar medidas para impedir o reducir estos efectos.

En definitiva, la industria de la construcción debe seguir la tendencia actual que lucha para reducir la contaminación, y para ello será necesario tanto el uso de materiales más sostenibles, el uso de energía limpias y nuevos métodos constructivos que hagan que el sector disminuya su aportación en los impactos medioambientales.

La formación en los ingenieros civiles

Para acabar con este repaso sobre los retos a los que se enfrenta la ingeniería civil en los próximos años, nos vamos a centrar en la parte más importante: sus profesionales.

La formación en ingeniería civil ha ido evolucionando desde que se creara en 1747 la École Nationale des ponts et chaussées de París, considerada la primera escuela de ingenieros civiles más antigua del mundo.

En el tiempo transcurrido son múltiples los cambios que ha sufrido la profesión, desde la entrada de nuevos materiales como el hormigón armado, a la aparición de los programas informáticos que facilitan los cálculos o el diseño de las infraestructuras.

Por ello, los profesionales han tenido que ir evolucionando y añadiendo conocimientos para mantenerse actualizados en un oficio en el que no estar al día puede suponer graves consecuencias.

En los últimos años esta evolución ha sido más notable debido a la aparición de un sinfín de nuevas tecnologías que pueden ser aplicadas a la construcción, mejorando notablemente las infraestructuras, reduciendo los costes o facilitando su mantenimiento y a nuevas formas de gestionar los proyectos de ingeniería con el Máster BIM aplicado a la Ingeniería Civil  lo podrás comprobar de primera mano.

Por consiguiente, los ingenieros civiles no deben dejar de mejorar sus conocimientos durante su vida laboral, y para ello la mejor forma es optar por la formación en línea debido a las facilidades que proporciona.

La opción de poder formarte con cursos de una temática muy específica que te ayudará en tu desarrollo profesional, la ventaja que supone adaptar los horarios a tus necesidades o la ausencia de desplazamientos que supone la pérdida de un tiempo muy valioso ha hecho que el e-learning sea una de las opciones preferenciales de los ingenieros para su formación.

Artículo de Structuralia

https://blog.structuralia.com/principales-retos-en-la-ingenieria-civil-del-siglo-xxi

Otro de nuestros Servicios: Proyecto y Cálculo de Entrepisos Metálicos

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Sustitución de cerchas de acero por pórticos de pilares y vigas

Estimados, en esta oportunidad republicamos un artículo del Blog e-Struct, encontrado en: https://e-struc.com/2017/10/17/sustitucion-una-cercha-acero-porticos-pilares-vigas/ , que como siempre esperamos sea de interés para Uds.

Cómo ejecutar la sustitución de cerchas de acero por pórticos

 Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

En este artículo explicaremos el procedimiento y el orden de ejecución de un cambio estructural en altura paso a paso, de la eliminación de cerchas para colocar pórticos de acero en séis plantas de un edificio.

Edificio original

Un edificio de nueve plantas se reformó en los años 80 con una estructura de acero. Uno de los pórticos, a partir de la planta baja, se resolvía con pilares y cerchas de 11 m de longitud. Las cerchas se situaban cada dos plantas de modo que llevaban un forjado en cada cordón. En el inferior apoyado el forjado de la planta más baja, y en el superior el de la siguiente.

Cada dos plantas era obligatorio ocultar la cercha, por lo que se embutía en un tabique. Plantas alternas quedaban, con este sistema, diáfanas. En la imagen una de las plantas diáfanas.

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

La adaptación a un nuevo uso preveía eliminar dichos tabiques, de manera que habían de ser sustituidas las cerchas. En la imagen, estructura sin revestimientos.

Sustitución de cerchas de acero por pórticos de pilares y vigas

El programa de arquitectura permitía conservar la última cercha, la de la planta más alta, entre la sexta y la cubierta.

Solución estructural

Los forjados estaban en buenas condiciones, aunque era necesario reforzarlos. Desmontar los forjados es una tarea costosa y compleja, por lo que se buscó una forma de eliminar solo las diagonales de las cerchas. La solución propuesta es suplementar los cordones de las mismas para hacerlos trabajar como vigas.

En la planta baja existían dos pilares, a media distancia, por lo que se planteó continuar en todas las plantas dichos pilares. Así, se proyecta repetir el pórtico de la planta sótano en todas las demás, incorporando dos nuevos pilares intermedios en toda la altura del edificio.

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

Los refuerzos consistirán en colocar, por la cara inferior del cordón, los perfiles correspondientes. Éstos serán dos UPN 160 en los cordones superiores y un IPE 330 en los cordones inferiores. Aunque la carga final será la misma, sobre los inferiores se apoyará el forjado superior provisionalmente durante el apeo. Esta es la razón de que no sean iguales los refuerzos en plantas alternas.

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

Los apoyos intermedios están separados 5 metros entre sí y 2,85 de los pilares que sujetan la cercha. Luces relativamente pequeñas para resolver la nueva estructura de refuerzo. Los pilares de planta baja son de hormigón, sin embargo los nuevos serán de acero. Las dimensiones y la puesta en obra son los factores que determinan esta decisión.

La nueva estructura apoyará sobre la cimentación y los pilares de hormigón, por lo que:

a) Comprobada la capacidad, los pilares de la planta semisótano se han de reforzar, para prolongarlos hacia arriba en todas las plantas.

El refuerzo consiste en la colocación de cuatro perfiles angulares en las esquinas, cosidos mediante chapas de acero en toda la altura de la pieza de hormigón. Los angulares se tomarán con mortero sin retracción, para asegurar el contacto.

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

b) La cimentación original tampoco es suficiente. La zapata para un pilar de una planta no está preparada para cimentar siete plantas más.

Por lo tanto, a los refuerzos de los cordones y los nuevos pilares se añade el recalce de las zapatas de los pilares que existen originalmente solo en la planta semisótano.

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

Puesta en obra

En los apartados previos hemos visto las actuaciones necesarias en la sustitución de cerchas de acero por pórticos de pilares y vigas para plantas alternas. Para la ejecución de la obra se procurará que la actuación sea lo más sistemática posible y que no se altere el comportamiento estructural y que la estructura esté preparada para las sobrecargas durante el proceso.

Se establecerá el siguiente procedimiento de ejecución:

  1. Recalce de las zapatas de los pilares existentes.

  2. Refuerzo de los pilares existentes.

  3. Refuerzo del cordón inferior de la cercha a la altura de la planta baja

    Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

  4. Colocación de los nuevos pilares hasta la planta baja.

  5. Apeo del forjado de planta primera sobre planta baja

    Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

    Puesta en obra del apeoSustitución de cerchas de acero por pórticos de pilares y vigas

  6. Demolición de las diagonales de la cercha

    Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

  7. Refuerzo del cordón superior de la primera cercha en planta primera

  8. Levantado de los pilares hasta la planta primera

  9. Retirada de los apeos de la planta primera

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

Con estos pasos se completa la sustitución de cerchas de acero por pórticos de pilares y vigas. Repetir los pasos anteriores en todas las plantas, salvo en la última es la totalidad de la intervención.

Finalmente la estructura de la planta queda como en el esquema e imagen:

Sustitución de una cercha de acero por un pórtico de pilares y vigas

Se ha logrado eliminar por completo las cerchas sin necesidad de demoler los forjados. Además la estructura inicial forma parte de la estructura final. El aprovechamiento de los elementos estructurales originales contribuye a la eficiencia en construcción. La estructura no se demuele, y no es necesario más acero que el imprescindible para dar la capacidad requerida, mediante el suplemento de la original. Mantener estructuras inactivas en una rehabilitación no es recomendable, pero sí reforzar forjados, vigas o cimentaciones. Estos refuerzos pueden construirse tanto con el propio material como con la generación de estructuras mixtas, combinando acero con madera, hormigón y acero o madera y hormigón, como hemos visto en otros artículos de este blog.

Colapso y derrumbe de las pasarelas del hotel Hyatt Regency

 

El hotel Hyatt Regency de Kansas City se inauguró el 1 de julio de 1980, el vestíbulo principal lo formaba un atrio de varias plantas conectadas por pasarelas colgantes. Sus dimensiones eran unos 37 metros de largo y su peso aproximado era de unos 29.000 kg.

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Al año de su inauguración, durante una fiesta en el hotel en la que se congregaron cerca de 1500 personas, dos de estas estructuras se desplomaron sobre el baile, provocando más de 114 muertos, 216 heridos y un coste económico de millones de dólares.

En el post de hoy analizaremos las causas de dicho accidente y calcularemos el proceso de colapso de las pasarelas con modelos de elementos finitos creado con CivilFEM Powered by Marc.

Las investigaciones realizadas tras el accidente demostraron que el suceso ocurrió porque las pasarelas no fueron instaladas como originalmente se proyectaron pues hubo un cambio en el diseño original en las uniones.

Las pasarelas se encontraban suspendidas mediante unos tirantes; en el diseño inicial un único tirante atravesaba la viga metálica cajón (creada mediante el soldado de dos perfiles en canal MC 8×8.5) de forma continua conectando por encima con el techo y por debajo con la pasarela inferior. En lugar de este diseño se optó por desdoblar los tirantes en otros más cortos con un sistema doble de varillas y tuercas que tuvo el efecto de duplicar la carga de la unión superior  provocando que esta conexión sólo aguantara el 30 por ciento del peso mínimo estipulado.

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_2

La ilustración de la izquierda  muestra el diseño original, el cual fue finalmente desestimado por problemas técnicos y su elevado coste y tiempo. En el diseño original, la tuerca solo recibía una carga P de la viga mientras que la carga procedente de la pasarela de la planta inferior se transmitía por el tirante. Con el cambio de diseño, la carga de la planta inferior se transmite a la viga y, por tanto, la carga sobre la tuerca era el doble.

Para analizar el fallo estructural hemos realizado, en CivilFEM Powered by Marc, varios modelos de elemento finitos.

  1. Elementos viga con diseño original y modificado.

Inicialmente hemos generado un modelo de elementos viga y barra por cada configuración, el estado original y modificado. Estos modelos son elásticos lineales y sirven para ver las posibles diferencias en la distribución de cargas y esfuerzos entre los dos modelos y comprobar si la estructura de vigas cumple con la norma.

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_3

Sobre estos modelos, se han aplicado las cargas correspondientes a su uso, con sus respectivos coeficientes de mayoración, y se ha chequeando según norma. Del chequeo según el Eurocódigo 3 se puede observar que el tramo de viga situado entre los dos tirantes pasa de tener un cortante de 213,2 KN a 477,9 KN y deja de cumplir con el criterio a cortante al pasar de 0,73 a 1,64 (no cumple si es mayor que 1).

En las siguientes imágenes se representa el esfuerzo cortante y el resultado del criterio a cortante del EC-3:

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_4

Aunque, al tratarse de una unión es necesario realizar un modelo detallado no lineal para una correcta evaluación, con este análisis podemos descartar que el colapso fuera debido al fallo del resto de la estructura metálica de vigas que soportaba las pasarelas.

  1. Elementos sólidos con no linealidades del material.

Para un correcto análisis de la unión, hemos realizado un modelo con elementos sólidos y comportamiento no lineal del acero, donde se puede observar como la unión falla por plastificación de las alas inferiores de la unión en el apoyo con la tuerca produciéndose el colapso de las pasarelas:

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_5

Estos resultados coinciden con las fotos de la inspección realizada in situ tras el colapso:

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_6

En la siguiente imagen se aprecia por dónde colapsó la unión:

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_7

Con el modelo creado podemos representar los desplazamientos verticales frente al porcentaje de la carga aplicada y podemos observar que el colapso se produce para un 36% de la carga total aplicada.

pasarelas_del_hotel_Hyatt_Regency_8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Por tanto, se puede establecer que el colapso se debió  a una modificación las uniones de los tirantes a las pasarelas que duplicaban los esfuerzos sobre las vigas de soporte. Además, las vigas de soporte utilizadas sólo aguantaban aproximadamente el 36 por ciento del peso total de aquel fatídico día.

Espero que este pequeño ejemplo de “ingeniería forense” con modelos de elementos finitos sirva para poder explicar lo que pasó en esta tragedia y aprender del error para evitar accidentes en el futuro.

Artículo de:
http://estructurando.net/2017/06/12/colapso-y-derrumbe-de-las-pasarelas-del-hotel-hyatt-regency/

¿Rehabilitación o demolición? (segunda parte)

Artículo del blog de e-struc

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La valoración técnica previa. Factores que determinan la validez estructural de un edificio antiguo para una rehabilitación. Cargas, deformaciones, normativa vigente.

En la entrada anterior ¿Rehabilitación o demolición?, veíamos desde el punto de vista histórico, económico y técnico, la necesidad de hacer un estudio previo para evaluar la validez de un edificio a la hora de rehabilitarlo o demolerlo. Vamos a acometer con más profundidad la valoración técnica, especialmente desde el punto de vista de su estructura, su estado y su capacidad de adaptación tanto a los nuevos usos como a los requisitos normativos.

La valoración técnica previa debe ser realizada por expertos en cada materia, porque para una visión generalista pueden admitirse cosas inadmisibles o desecharse elementos del todo aprovechables. Por ejemplo, se puede inspeccionar un edificio de oficinas antiguo que haya tenido una vida útil sin problemas y que presente un estado estructural impecable. Cualquiera diría entonces que no hay problema con su estructura y que no hay que gastar nada en su adecuación. Pues bien, se procede y se rehabilita el edificio para ser un hotel medio, de turismo convencional, sin tocar la estructura.

validez estructural de un edificio antiguo para una rehabilitación

La carga total que debe soportar un edificio de oficinas en sus forjados es del mismo orden que la que debe soportar un hotel. Pero hay dos matices fundamentales que se han escapado antes. El primero es que la estructura ya tiene una edad y, salvo el acero laminado si se conserva en perfecto estado, todos los materiales de construcción tienden a perder rigidez con el tiempo. Es decir, lo que antes podría haber sido una pequeña deformación sin importancia, puede convertirse ahora en una deformación excesiva. Pero más aún si consideramos que, siendo igual el total de carga, las cargas permanentes y las sobrecargas no actúan igual.

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En una oficina la carga permanente es baja, mientras que la sobrecarga puede ser alta. Pero en una planta de habitaciones de hotel, la carga permanente es enorme -solados, gran cantidad de instalaciones, muchas particiones pesadas, falsos techos, etc…- frente a la sobrecarga, que es pequeña y además actúa durante muy poco tiempo al día. Como la deformaciones permanentes y las activas -que son las que causan daños en los demás elementos constructivos- dependen primordialmente de las cargas permanentes, al aumentar considerablemente éstas, las deformaciones permanentes y activas de la estructura se dispararán, provocando daños en cerramientos, particiones, juntas, instalaciones, etc… que antes no sucedían y que el ojo del generalista no supo advertir. Pero esta es una condición física ineludible, pero hay una cuestión de responsabilidad civil que, no teniendo por qué causar daños, puede ser causa para invalidar una estructura.

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Supongamos el mismo caso anterior, pero en condiciones tales que nada de lo referido haya sucedido. Sin embargo, las exigencias actuales en cuanto a niveles de seguridad, durabilidad, resistencia al incendio, etc… son mayores que las que se imponían hace años. Entonces, pudiera suceder que una estructura que físicamente no presente ningún problema sí lo presente desde el punto de vista legal. Por ejemplo, los niveles de seguridad no son suficientes, o la durabilidad mínima no está asegurada. Estas dos deficiencias no tienen por qué causar daño alguno, pero el usuario o propietario final de la construcción podría reclamar por habérsele proporcionado una edificación que no satisface los mínimos legales.

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En definitiva, una valoración técnica acertada puede guiar en mucho cualquier decisión referida a otros factores. Es vital que una operación de rehabiltiación o reutilización de un edificio empiece por una consulta técnica, pues tal cosa puede ahorrar cantidades de dinero considerables.

En entradas posteriores seguiremos incidiendo con ejemplos en el asunto.

Artículo encontrado en: http://e-struc.com/2015/03/06/rehabilitacion-o-demolicion-ii/

Fotos de la famosa Presa Hoover revelan la maravilla de la invención humana en Ingeniería

Imágenes de una historia increíble: Fotos de la famosa Presa Hoover

Hoy en día estamos acostumbrados a las presas de grandes proporciones, pero en 1922 la cosa no era tan así. La modernidad y el desarrollo de las tecnologías hicieron que el humano pudiera controlar las fuerzas de la naturaleza para su beneficio propio, comenzando una carrera mundial para ver quién podía crear la maravilla de la ingeniería más sorprendente de todas. La Presa Hoover sin duda fue una de ellas. Ésta es una presa de hormigón de arco-gravedad que se construyó en el río Colorado, justo entre los estados de Arizona y Nevada, en Estados Unidos.

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KEYSTONE/FPG/HULTON ARCHIVE

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CORBIS

En un comienzo se le llamó presa de Boulder, pero en honor a Herbert Hoover, quien jugó un papel fundamental en el proyecto (como secretario de comercio y después como presidente de EE.UU.), se decidió llamarla Presa Hoover.

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BETTMANN/CORBIS

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BETTMANN/CORBIS

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BETTMANN/CORBIS

En esos años, el suroeste de los Estados Unidos estaba creando una alta demanda de luz y electricidad. Al mismo tiempo el río Colorado había provocado inundaciones y otros problemas, por lo que se hizo necesario tomar medidas para controlarlo. Los encargados hicieron estudios y finalmente se decidió el lugar donde construir la presa. El congreso autorizó su construcción el año 1928 y los trabajos comenzaron en 1931.

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BUREAU OF RECLAMATION

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BETTMANN/CORBIS

Durante esos años se vivió la Gran Depresión. Miles de obreros viajaron con sus familias al sector en busca de trabajo y acamparon en los terrenos aledaños esperando integrar el grupo de los 5.251 hombres contratados. El primer paso fue desviar el río lejos del sitio de construcción. Para ello se instalaron varios kilómetros de túneles que permitieron dirigir el cauce hacia otros sectores.

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BETTMANN/CORBIS

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BETTMANN/CORBIS

La construcción comenzó: se quitaron cientos de miles de toneladas de sedimentos y de rocas para llegar a una base sólida donde instalar las fundaciones de la presa. La estructura de los muros fue tomando forma, pero estaba el riesgo de que las paredes del cañón se resquebrajaran y fueran un riesgo grave. Por ello, algunos de los trabajadores tomaron el cargo de “high scalers”. Lo que hacían era trepar por los murallones haciendo que las rocas sueltas cayeran; también las golpeaban con martillos para cualquier cosa que tuviera que desprenderse, lo hiciera. Este era un trabajo peligroso, las piedras sueltas podían golpearles la cabeza y provocar graves accidentes. Ellos, como medida de protección, sumergían sus sombreros en alquitrán y luego los dejaban secar hasta que se pusieran duros. De esta forma tenían cascos resistentes que los protegían de deslizamientos menores.

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LIBRARY OF CONGRESS

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DICK WHITTINGTON STUDIO/CORBIS

En junio de 1933, se comenzó con la etapa de poner hormigón en la estructura. Las reacciones químicas que se producen durante el endurecimiento del hormigón generan altos niveles de calor. Los ingenieros estiman que si toda la presa hubiera sida construida como un solo gran bloque, habría tomado 125 en enfriarse (provocando su colapso).

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DICK WHITTINGTON STUDIO/CORBIS

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BETTMANN/CORBIS

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BETTMANN/CORBIS

Para no tener este problema, el concreto fue dividido en varios bloques rectangulares llamados “lifts”, que luego eran enfriados por cañerías llenas de agua helada. Este proceso terminó en mayo de 1935, habiendo utilizado aproximadamente 3.25 millones de yardas cúbicas de concreto, lo suficiente para pavimentar una carretera de Nueva York a San Francisco.

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CORBIS

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CORBIS

Existe el mito de que hay cientos de cuerpos de obreros dentro de esas paredes de hormigón, sin embargo, eso está basado solamente en rumores. Oficialmente hubo 112 muertes que fueron resultado de los trabajos en el proyecto. El primero fue J.G. Tierney, un topógrafo que que se ahogó mientras buscaba un lugar para construir la presa.

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CORBIS

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CORBIS

La presa fue terminada el 30 de septiembre del año 1935. El presidente de ese entonces, Franklin D. Roosevelt, asistió al lugar y lideró la ceremonia para aplaudir el gran trabajo hecho. Un año después comenzó a funcionar la planta hidroeléctrica que abasteció de electricidad a los estados de California, Nevada y Arizona.

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CORBIS

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En 1947 se le puso el nombre de Presa Hoover. Para ese tiempo era la estructura artificial más grande del mundo. Su efecto produjo la creación del lago Mead, el mayor de todos los Estados Unidos.

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BETTMANN/CORBIS

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SCHENECTADY MUSEUM; HALL OF ELECTRICAL HISTORY FOUNDATION/CORBIS

 

Autor: Ignacio Mardones

Encontrado en:

http://www.upsocl.com/comunidad/estas-alucinantes-fotografias-de-la-famosa-presa-hoover-revelan-la-maravilla-de-la-invencion-humana/?utm_source=FBppal&utm_medium=Facebook&utm_campaign=fb#