Indicadores de calidad en la gestión de carreteras: análisis bajo el enfoque de la Teoría de la Agencia

En este trabajo se desarrolla un modelo basado en la teoría de la agencia para analizar los sistemas de gestión de carreteras (en las distintas fórmulas contractuales existentes) que utilizan un sistema de indicadores de calidad para determinar la remuneración del contratista. Para ello, se parte de los supuestos de información asimétrica entre principal (Administración Pública) y agente (contratista), y de aversión al riesgo de este último. Se considera que se establece entre ambos un contrato de tipo lineal, en el que la remuneración del agente contiene un componente fijo y un determinado incentivo para aumentar el esfuerzo realizado por el agente tanto en la calidad tanto del estado de la infraestructura como de los servicios de vialidad. Se considera que la Administración puede medir dicho esfuerzo del contratista, pero sólo de forma indirecta, a través de determinados indicadores de calidad verificables por la Administración. En el modelo planteado, se parte del supuesto de que existe una relación entre el esfuerzo realizado por el contratista y el nivel de calidad medido según los correspondientes indicadores, pero que existe, asimismo, una posible dispersión entre ambas variables, lo que da lugar a un cierto grado de aleatoriedad en el contrato. A partir de este modelo, se realiza un análisis del contrato óptimo, en función de una serie de parámetros que caracterizarán el entorno económico y las condiciones particulares de la infraestructura viaria. Como resultado del análisis, se concluye que un contrato óptimo incluirá normalmente un componente fijo y un pago según el nivel de calidad alcanzado. Este último tendrá menor peso a medida que sea mayor la aversión al riesgo del contratista. Finalmente, el sistema de indicadores de calidad deberá ser lo más amplio posible, pero deberán evitarse aquellos indicadores cuyos resultados tengan un mayor componente aleatorio.

El papel de los bancos públicos en la financiación de infraestructuras de carreteras en países en vías de desarrollo: el caso del BNDES de Brasil

En las últimas décadas la concesión de infraestructura es una alternativa ampliamente utilizada por los gobiernos para incrementar la inversión. Para el sector de carreteras, las concesiones tienen como principales características: el proyecto de largo plazo, grandes inversiones en los primeros años del contrato y altos riesgos. En cada concesión debe ser llevado a cabo un análisis de viabilidad que considera las particularidad es de cada proyecto. Cuando la infraestructura se ubica en un país en vías de desarrollo, hay que añadir en el análisis del proyecto de concesión las incertidumbres políticas y del crecimiento del mercado, además de la inestabilidad económica, que resultan en mayores riesgos. Así, frente a ese contexto, el presente trabajo analiza la participación de los bancos públicos en la financiación de las infraestructuras de carreteras en países en vías de desarrollo. A tal fin se ha estudiado la financiación de infraestructuras de carreteras y sus riesgos asociados, además de las características de los países en vías de desarrollo. Asimismo, se aborda el tema de los bancos públicos y las agencias multilaterales de crédito que desempeñan un papel importante ofreciendo líneas de crédito en mejores condiciones de coste, interés y carencia que el mercado privado. Con base en ello se analiza la oferta de crédito del Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social –BNDES, el banco público de desarrollo de Brasil, para las concesiones de infraestructura de carreteras. Se detecta que BNDES es el principal prestamista para las inversiones a largo plazo del sector, pues ofrece crédito con tipos de interés bajos y en moneda nacional. A partir de la investigación se discute que un solo banco no debe sostener la necesidad creciente de financiación de infraestructuras en un país. Por lo tanto, hace falta expandir la oferta de crédito en Brasil, por medio del fortalecimiento de los bancos privados en el mercado prestamista de largo plazo.

Simulación de un peaje urbano en la ciudad de Madrid

El peaje urbano ha demostrado ser una de las medidas más efectivas a la hora de promover un cambio en el reparto modal, como ha quedado demostrado en diversas ciudades como Londres o Estocolmo. Los efectos, no obstante, son muy diferentes según el esquema de peaje implantado, pudiendo incluso provocar efectos adversos en algunas zonas. En el contexto de las políticas de tarificación de carreteras, el peaje urbano debe ser tratado de forma diferente debido a sus características específicas. Las áreas urbanas y metropolitanas son las más afectadas por la congestión, y a su vez son dónde se realizan la mayor parte de los desplazamientos diarios, muy sensibles a la implantación de un peaje debido a su frecuencia. En este caso, se ha definido una metodología para analizar la implantación de un peaje urbano tipo cordón en la ciudad de Madrid. Para ello, se ha utilizado un modelo de transporte que comprende toda la región de Madrid, tanto la red viaria como la red de transporte público, lo cual permite analizar los efectos no sólo en el área de estudio sino en el conjunto de la región. Los resultados se han analizado en términos del cambio modal, tiempo de viaje y coste para los usuarios.

Modelo simplificado de pocos grados de libertad, para simular el impacto de una roca sobre una viga de hormigón armado

Durante mucho tiempo se han estudiado los efectos producidos por el impacto de objetos sobre estructuras, inicialmente la gran mayoría de los estudios se centraban en el impacto de proyectiles de tipo balístico dado el interés que se tenía en el diseño de estructuras capaces de soportar el impacto de dichos proyectiles. Dada la falta de capacidad de cálculo para resolver el problema que tuviera en cuenta el comportamiento global de la estructura junto con el comportamiento local, los estudios se centraban básicamente en la zona de impacto. El momento en el cual se pueden realizar cálculos que requieren de múltiples iteraciones para llegar a una solución satisfactoria al complejo problema planteado no se produce hasta la llegada de los modernos ordenadores. En el presente estudio se establece un sistema de múltiples grados de libertad (SMDF, System of Multiple Degrees of Freedom), que permite el estudio del impacto de una roca sobre una viga de hormigón armado teniendo en cuenta factores que afectan al ámbito local y global de la estructura analizada. El sistema se resuelve a través de un método de resolución implícita como es el método de Newmark, el cual nos permite, sin tener que acceder a un programa de elementos finitos, obtener una solución suficientemente aproximada al problema planteado con un coste computacional relativamente bajo. En el documento se comprueba el modelo propuesto con los resultados existentes de unos ensayos a escala real, y se plantean diversas hipótesis analizando las diferentes respuestas del sistema a la variación de las condiciones de partida. The effects produced by the impact of objects on structures have been studied for a long time. Initially, the vast majority of studies focused on the impact of ballistic missiles, due to the particular interest in the design of these structures being capable to withstand the impact such projectiles. Due to the lack of calculation capacity to solve the problem of taking into account the global behavior of the structure together with the local behavior, the studies focused mainly on the impact zone. The moment in which calculations that required multiple iterations could be performed with satisfactory solutions for the complex problem presented did not arrive until the introduction of modern computers. The present study establishes a System of Multiple Degrees of Freedom, which allows the study of the impact of a rock on a reinforced concrete beam, taking into account factors that affect the local and global behavior of the structure analyzed. The system is solved using an implicit solution method as is the Newmark method, which allows us, without using a finite element program, to obtain a sufficiently approximate solution to the problem with a relatively low computational cost. This paper tests the proposed model with existing results obtained in large-scale tests, and analyses the response of the system to various changing scenarios to the starting conditions.

Dynamics of high-speed railway bridges: review of design issues and new research for lateral dynamics

Revisión y puesta al día de la publicaciones relacionadas con el diseño de puentes de ferrocarril de alta velocidad y nuevas investigaciones sobre dinámica lateral.

Analysis of lateral dynamics of railway vehicles on viaducts with coupled models

The study of lateral dynamics of running trains on bridges is of importance mainly for the safety of the traffic, and may be relevant for laterally compliant bridges. These studies require 3D coupled vehicle-bridge models, and consideration of wheel to rail contact, a phenomenon which is complex and costly to model in detail. We describe here a fully nonlinear coupled model, described in absolute coordinates and incorporated into a commercial finite element framework. Two applications are presented, firstly to a vehicle subject to a strong wind gust traversing a br idge, showing the relevance of the nonlinear wheel-rail contact model as well as the interaction between bridge and vehicle. The second application is to a real viaduct in a high-speed line, with a long continuous deck and tall piers with high lateral compliance. The results show the safety of the traffic as well as the relevance of considering the wind action and the nonlinear response.

Financiación de la conservación de carreteras: una visión internacional

Las infraestructuras de transporte constituyen un elemento fundamental para el desarrollo económico de un país, y por ello resulta esencial establecer modelos de financiación que sean capaces de cubrir las necesidades de gasto en conservación y preserven el valor patrimonial de la red. El presente artículo realiza una revisión de los modelos de financiación de carreteras en el ámbito internacional, centrándose en los esquemas aplicados en Estados Unidos y Europa, y establece un análisis comparado entre los ingresos y gastos generados en el sector de la carretera en estos países. Los resultados muestran que, en general, existe una estrecha relación entre el gasto en conservación y el modelo de financiación adoptado. El artículo también señala que, a pesar del esfuerzo realizado en los últimos años, el gasto en conservación de carreteras en España sigue siendo inferior al de otros países de nuestro entorno. Por ello, es aconsejable la implantación de un mecanismo que garantice una fuente estable de recursos y evite los vaivenes presupuestarios.

Is there scope for a new project bond market in Europe? A promising opportunity for promoting transnational infrastructure

La Unión Europea acaba de lanzar una iniciativa para fomentar Participaciones Público Privadas (PPPs) mediante bonos de proyecto más atractivos a inversores institucionales para promover proyectos transeuropeos. Esto se logra a través de mecanismos de mejora crediticia como garantías de liquidez o tramos de deuda subordinada facilitados por el Banco Europeo de Inversiones. Esta iniciativa pretende evitar los problemas de liquidez experimentados actualmente por bancos comerciales en Europa para financiar megaproyectos. En este artículo exploramos las ventajas e inconvenientes de esta iniciativa para promover redes de infraestructuras transnacionales en Europa, y analizamos su aplicabilidad a otras áreas como Latino-América. The European Union recently launched an initiative to foster Public Private Partnerships (PPPs) for delivering Trans-European projects by making long-term project-bonds more appealing to institutional investors. This is achieved through credit-enhancement mechanisms such as partial stand-by liquidity guarantees, or layers of subordinated debt provided by the European Investment Bank. This initiative intends to circumvent the liquidity problems currently endured by commercial banks in Europe to fund megaprojects. In this paper we explore the advantages and drawbacks of this initiative for promoting transnational infrastructure networks in Europe, and analyse its applicability to other economic areas such as Latin America.

Mathematical and Numerical Modeling in Maritime Geomechanics

A theoretical and numerical framework to model the foundation of marine offshore structures is presented. The theoretical model is composed by a system of partial differential equations describing coupling between seabed solid skeleton and pore fluids (water, air, oil,…) combined with a system of ordinary differential equations describing the specific constitutive relation of the seabed soil skeleton. Once the theoretical model is described, the finite element numerical procedure to achieve an approximate solution of the governing equations is outlined. In order to validate the proposed theoretical and numerical framework the seaward tilt mechanism induced by the action of breaking waves over a vertical breakwater is numerically reproduced. The results numerically attained are in agreement with the main conclusions drawn from the literature associated with this failure mechanism

Unit Root Analysis of Traffic Time Series in Toll Highways

Concession contracts in highways often include some kind of clauses (for example, a minimum traffic guarantee) that allow for better management of the business risks. The value of these clauses may be important and should be added to the total value of the concession. However, in these cases, traditional valuation techniques, like the NPV (net present value) of the project, are insufficient. An alternative methodology for the valuation of highway concession is one based on the real options approach. This methodology is generally built on the assumption of the evolution of traffic volume as a GBM (geometric Brownian motion), which is the hypothesis analyzed in this paper. First, a description of the methodology used for the analysis of the existence of unit roots (i.e., the hypothesis of non-stationarity) is provided. The Dickey-Fuller approach has been used, which is the most common test for this kind of analysis. Then this methodology is applied to perform a statistical analysis of traffic series in Spanish toll highways. For this purpose, data on the AADT (annual average daily traffic) on a set of highways have been used. The period of analysis is around thirty years in most cases. The main outcome of the research is that the hypothesis that traffic volume follows a GBM process in Spanish toll highways cannot be rejected. This result is robust, and therefore it can be used as a starting point for the application of the real options theory to assess toll highway concessions.

Análisis del comportamiento en servicio de los puentes de fábrica ante las nuevas condiciones de explotación

Los puentes arco de fábrica representan una parte importante del inventario de puentes en España y en Europa. De aquí, la importancia cuantitativa de estas estructuras y el interés que representa tanto para las Administraciones, organismos públicos y privados como para la sociedad en general, mantener estos puentes en servicio. Para poder alargar su vida útil, aún más si cabe, se plantea imprescindible llevar a cabo una labor de conservación y mantenimiento adecuada. La importancia de la evaluación estructural de los puentes de fábrica se basa en la conveniencia de conocer el comportamiento estructural tanto en condiciones de servicio como en agotamiento. El comportamiento en Estado Límite Último ha sido estudiado en profundidad y como resultado, la seguridad frente a agotamiento ha quedado definida con cierta confianza. Sin embargo, el comportamiento en Estado Límite de Servicio no es tan conocido. Se considera necesaria una revisión del concepto de ELS en puentes arco de fábrica puesto que muchos de ellos, cumpliendo las comprobaciones establecidas para ELU, presentan daños asociados a las actuales condiciones de explotación existentes actuales. El presente trabajo se enmarca dentro de un proyecto que está llevando a cabo la UIC (Union Internationale de Chemins de Fer) desde 2004. El objetivo general del mismo es conocer el comportamiento de los puentes arco de fábrica y mejorar los métodos de evaluación, mantenimiento y reparación existentes. Con este estudio, se pretende contribuir a mejorar la caracterización del comportamiento en servicio de estas estructuras. Para ello se ha realizado un análisis del estado tensional de la bóveda y el relleno estudiando la influencia de la configuración geométrica de los puentes y las propiedades de los materiales que los componen. Entender el funcionamiento de estas estructuras y conocer sus peculiares características ha sido el paso previo al desarrollo del estudio. Para ello, se ha acudido al minucioso trabajo desarrollado por diversos autores, desde los primeros análisis mediante la línea de presiones hasta los actuales métodos basados en elementos finitos. En primer lugar, se ha realizado un estudio paramétrico de diferentes configuraciones geométricas. El objetivo es comprobar la influencia de las dimensiones absolutas y las relaciones existentes entre las mismas en el comportamiento en servicio de los puentes. A continuación, se ha estudiado la influencia de las propiedades mecánicas de los rellenos rígido y granular (modificando su módulo de deformabilidad) en el estado tensional de la bóveda y el propio relleno. Para las dos etapas anteriores se emplea un modelo simplificado de puente arco de fábrica. A continuación, se crea un modelo más completo del mismo, para estudiar la influencia de las propiedades mecánicas del substrato de cimentación en el comportamiento estructural en servicio de la estructura. El objetivo final de este trabajo fin de máster, es conocer el comportamiento en servicio de los puentes arco de fábrica, para poder establecer las variables que condicionan el mismo. El siguiente paso en este campo de estudio, consiste en fijar unos valores límite para las mismas. Como síntesis de las conclusiones obtenidas, se menciona que el comportamiento estructural de los puente arco de fábrica, en mayor o menor medida, está influenciado por su geometría y las propiedades de los rellenos y substrato de cimentación que forman parte del mismo. Masonry arch bridges represent an important part of the total bridges, both in Spain and Europe. For this reason, these structures are so important in terms of quantity. They play an essential role for public administration and people in general. In order to remain those bridges serviceable, suitable inspections and repairs are required. It is necessary to have knowledge of the bridge condition so that an assessment can be made with confidence. It is therefore necessary to check that bridges behave properly under Ultimate Limit State criterion and Serviceability Limit State criterion. ULS has been studied thoroughly and as result, requirements under collapse are well described. However, structural behaviour under conditions of serviceability is not well evaluated. Serviceability Limit State criterion should be redefined for masonry arch bridges assessment. This is because many bridges that fulfil SLS criterion have damages. The purpose of this work is to take part in the improvement of assessment under serviceability. A vault and fill structural behaviour analysis has been performed from two points of view: geometry of the bridge and materials’ properties. The starting point was learning about masonry arch bridges behaviour and their special features. For this task, a revision of several authors’ thorough study has been made, from the line of thrust analysis to the current finite element analysis. Firstly, a parametric study of typologies of bridge has been made. The aim is to know how vault and fill behaviour changes modifying both absolute dimensions and relation between them. In the next step, a study of both surface fill and backfill properties has been done. The aim is to know how vault and fill behaviour changes modifying Young’s modulus. The principal conclusion achieved along this work is that the structural behaviour of masonry bridges depends of the bridge geometry and its material properties.

Coupled models for the dynamics of bridges under high-speed rail traffic

The dynamic effects of high-speed trains on viaducts are important issues for the design of the structures, as well as for determining safe running conditions of trains. In this work we start by reviewing the relevance of some basic moving load models for the dynamic action of vertical traffic loads. The study of lateral dynamics of running trains on bridges is of importance mainly for the safety of the traffic, and may be relevant for laterally compliant bridges. These studies require 3D coupled vehicle-bridge models and consideration of wheel to rail contact. We describe here a fully nonlinear coupled model, formulated in absolute coordinates and incorporated into a commercial finite element framework. An application example is presented for a vehicle subject to a strong wind gust traversing a bridge, showing the relevance of the nonlinear wheel-rail contact model as well as the interaction between bridge and vehicle.

Application of the Boundary Element Method to the Analysis of Bridge Abutments

The B.E. technique is applied to an interesting dynamic problem: the interaction between bridges and their abutments. Several two-dimensional cases have been tested in relation with previously published analytical results. A three-dimensional case is also shown and different considerations in relation with the accuracy of the method are described.

Parque eólico offshore en Mataró(Barcelona)

Este proyecto tiene como objeto la descripción de las obras e instalaciones necesarias para llevar a cabo la construcción de un Parque Eólico Marino, y conseguir así las metas propuestas por los planes energéticos comunitarios, nacionales y autonómicos en cuanto a la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables. Además, trata de servir de soporte técnico para la obtención de la autorización administrativa y la aprobación del proyecto de construcción y la puesta en marcha del Parque Eólico Marino en el marco legislativo.

Cohesive-frictional modelling of bond and splitting action of prestressing wire

This work shows a numerical procedure for bond between indented wires and concrete, and the coupled splitting of the concrete. The bond model is an interface, non-associative, plasticity model. It is coupled with a cohesive fracture model for concrete to take into account the splitting of such concrete. The radial component of the prestressing force, increased by Poisson’s effect, may split the surrounding concrete, decreasing the wire confinement and diminishing the bonding. The combined action of the bond and the splitting is studied with the proposed model. The results of the numerical model are compared with the results of a series of tests, such as those which showed splitting induced by the bond between wire and concrete. Tests with different steel indentation depths were performed. The numerical procedure accurately reproduces the experimental records and improves knowledge of this complex process.