Evaluación del tamaño óptimo de mallado para la modelización mediante elementos finitos de losas de hormigón frente a cargas explosivas

Los elementos estructurales empleados en construcción no han sido en general diseñados para soportar acciones impulsivas, como la detonación de artefactos explosivos. Desde el siglo pasado el mundo ha sufrido ataques terroristas en los que en muchos casos se han producido explosiones que causaron víctimas, heridos y la destrucción de las construcciones próximas. Debido a este hecho, instituciones públicas y privadas comenzaron a mostrar interés por el comportamiento de los elementos estructurales que componen sus instalaciones. El hormigón armado es uno de los principales materiales utilizados en las estructuras de obras debido a sus buenas características, cuyo análisis y modelización en deformaciones dinámicas supone un campo de desafíos al que se está prestando gran atención en los últimos años. LS-DYNA® es un programa basado en elementos finitos capaz de simular problemas reales complejos en el que se han desarrollado distintos modelos de hormigón. Tres de esos modelos (K&C, RHT y CSCM) son evaluados con losas de distintos tamaños de mallado de elementos finitos frente a la detonación de 2 kg de TNT situados a 1 m de distancia. Dichos modelos son simulados y se obtienen los valores de las aceleraciones máximas en unos determinados puntos de las losas. Los valores son sometidos a la aplicación del Método GCI (Grid Convergence Index) para una relación de refinamiento de mallado no constante, cuyos resultados se comparan con aquellos registrados en los acelerómetros empleados durante la primera fase de ensayos del Proyecto SEGTRANS. Mediante el análisis de los resultados obtenidos se determina cual es el modelo de material y tamaño de mallado más adecuado que pueda emplearse en un futuro para poder modelar estructuras más complejas y con niveles de explosivo más elevados.

Mecánica de las bóvedas de fábrica: el enfoque del equilibrio

El padre Vicente tosca, arquitecto, filósofo, matemático, y astrónomo, Y comienza su Tratado de Arquitectura (que forma parte de su Compendio matemático, 9 vols. 1701-1715) abordando el tema de la traza o proyecto de bóvedas: Lo más sutil y primoroso de la Arquitectura... es la construcción de todo género de arcos y bóvedas, cortando sus piedras, y ajustándolas con tal artificio, que la misma gravedad y peso que las había de precipitar hácia la tierra, las mantenga constantes en el ayre, sustentándose las unas á las otras en virtud de la mutua complicación que las enlaza, con lo que cierran por arriba las fábricas con toda seguridad y firmeza. El equilibrio se alcanza a través de la geometría y, de este modo es posible la construcción de edificios de fábrica seguros. Las antiguas reglas tradicionales para el proyecto de bóvedas y estribos de fábrica tienen un carácter geométrico, ya que establecen ciertas relaciones entre las dimensiones de los elementos estructurales. Regulan, por ejemplo, que el grosor de un estribo debe ser una cierta fracción entera de la luz de las bóvedas. De hecho en la afirmación del padre Tosca encontramos la esencia misma del proyecto de estructuras de fábrica (Huerta 2004). Sin embargo para nosotros, arquitectos e ingenieros del siglo XXI, todo esto nos parece demasiado ingenuo, la demostración de la ignorancia de los antiguos maestros; de hecho, hasta el siglo XVIII no se desarrolló una teoría científica de las estructuras, basada en la Resistencia de Materiales y las leyes de la Mecánica (Huerta 1996). De cualquier forma estos *ignorantes+ maestros constructores levantaron el Pantheon de Roma, Santa Sofía y las catedrales góticas. Por tanto, puede que, después de todo, el enfoque geométrico tradicional no esté demasiado equivocado. Es posible que los antiguos maestros tuvieran una teoría, distinta de nuestra teoría científica, pero basada en un profundo conocimiento de la naturaleza y comportamiento de las estructuras de fábrica. Si fuera así, sería interesante conocer algo sobre esta teoría, la cual, si juzgamos por los resultados, era extraordinaria. Sin embargo, aunque podemos ampliar nuestros conocimientos, no podemos sustraernos a los que ya tenemos. Estamos forzados a abordar el tema del análisis de arcos y bóvedas desde un enfoque científico, dentro del marco de la teoría de estructuras actual. Antes de proseguir se deben hacer dos observaciones. La primera se refiere al objetivo de la Teoría de Estructuras. El objetivo de la teoría estructural es el proyecto de construcciones seguras o el análisis de la seguridad de las que ya existen. Es una ciencia aplicada no una ciencia pura. Como Rankine (1858) señaló, si la pregunta que se hace el científico es *qué quiero saber+, la del arquitecto o ingeniero es *qué quiero hacer+. Todas las consideraciones teóricas están condicionadas por la necesidad de una respuesta a un problema sin demora. La segunda observación hace referencia a nuestra propia ignorancia respecto al tema. Ya no se construyen bóvedas y toda la tradición de la construcción en fábrica se ha perdido en el mundo occidental. Esta parte de la arquitectura, que fue considerada *lo más sutil y primoroso+, nos es ajena. La mayor parte de los arquitectos e ingenieros nunca han visto construir una sencilla bóveda. Carecemos del oficio y experiencia del antiguo constructor, que seleccionaba la piedra, dibujaba las plantillas para cortarla, trazaba la cimbra, dirigía el proceso de construcción y, finalmente, supervisaba el descimbrado. Rodrigo Gil de Hontañón (Tratado de arquitectura, ca. 1540, copiado en García, 1681) después de describir la construcción de una bóveda gótica de crucería advierte que: . . . estas cosas, podran ser difiçiles de comprehender faltando en quien las procura la experiencia, la practi¬ca, la profesion de la canteria, y la execuçion, o el aberse allado presente a algunos çierres de cruçeria, para haçerse capaz en el asiento de ella. Esta es precisamente la situación de cualquier arquitecto o ingeniero de la actualidad. A partir de aquí trataremos de mostrar que los enfoques tradicional y moderno del cálculo de estructuras de fábrica llevan a la misma conclusión fundamental: la absoluta importancia de la geometría. Se demostrará que la moderna teoría del Análisis Límite de las estructuras de Fábrica, que ha sido desarrollada por el profesor Heyman, es la herramienta más apropiada para comprender y analizar las construcciones de fábrica. Esta teoría conduce al *enfoque del equilibrio+; el calculista necesita sólo estudiar posible estados de equilibrio con la fábrica trabajando a compresión. La existencia de estos posibles estados de equilibrio depende de la geometría. Una construcción segura es una construcción en equilibrio: la teoría moderna conduce a las mismas disposiciones geométricas que la tradicional. No podía ser de otro modo, los espectaculares logros de los antiguos arquitectos no pudieron ser fruto de la casualidad. Se harán numerosas referencias históricas con la intención de dejar claro que existe una antigua tradición en el cálculo científico de las estructuras de fábrica según el enfoque del equilibrio. Tenemos mucho que aprender de los arquitectos e ingenieros de la antigüedad. Pudieron no tener una profunda comprensión de la teoría, pero poseían los conocimientos esenciales, ésos que proporciona la reflexión sobre la práctica. Ars sine scientia nihil est, la práctica no es nada sin la teoría, pero la teoría sin la práctica es simplemente peligrosa. La experiencia, en nuestro caso, debemos buscarla en los edificios construidos y en lo que podemos extraer de la lectura crítica de los antiguos tratados de arquitectura e ingeniería.

El granito como piedra de construcción en Madrid: durabilidad y puesta en valor

La tesis titulada “El granito como piedra de construcción en Madrid: durabilidad y puesta en valor” está estructurada en 6 artículos científicos publicados, 1 aceptado y otro en revisión, en diferentes revistas internacionales indexadas y un capítulo de un libro divulgativo. El uso de la piedra de construcción ha estado determinado por la proximidad de los recursos geológicos. Los materiales pétreos que históricamente se han utilizado en la Comunidad de Madrid provienen del Sistema Central Español y de la cuenca terciaria de Madrid. El sílex ha sido utilizado desde el siglo IX hasta el XI, cuando fue paulatinamente sustituido por la dolomía de Redueña y el granito, llamado tradicionalmente “piedra berroqueña” (Fort et al., 2013a, b). Los avances tecnológicos del siglo XVIII favorecieron la cantería subterránea de la caliza de Colmenar de Oreja. Sin embargo, la piedra berroqueña extraída a cielo abierto ha proporcionado la mayoría de la piedra de construcción utilizada en Madrid. La piedra berroqueña ha representado durante siglos la principal actividad económica en muchos pueblos de la Sierra de Guadarrama (Freire-Lista y Fort, 2015a, b). Estas sierras forman parte del Sistema Central Español. Se extienden en dirección suroeste-noreste a través de las provincias de Madrid, Segovia y Ávila. Ocupa un área aproximada de 100 km de largo por 40 km de ancho en donde existen diversas variedades de granito. Esta piedra ha dado origen a un elevado número de construcciones que suponen un importante pilar en el turismo histórico, cultural y rural del que disfruta actualmente la Comunidad de Madrid...

Effect of carbon fibres on the mechanical properties and corrosion levels of reinforced portland cement mortars

The changes in mechanical properties of portland cement mortars due to the addition of carbon fibres (CF) to the mix have been studied. Compression and flexural strengths have been determined in relation to the amount of fibres added to the mix, water/binder ratio, curing time and porosity. Additionally, the corrosion level of reinforcing steel bars embedded in portland cement mortars containing CF and silica fume (SF) have also been investigated and reinforcing steel corrosion rates have been determined. As a consequence of the large concentration of oxygen groups in CF surface, a good interaction between the CF and the water of the mortar paste is to be expected. A CF content of 0.5% of cement weight implies an optimum increase in flexural strength and an increase in embedded steel corrosion.

Caracterización mecánica de morteros de cemento Portland con breas de petróleo y de alquitrán de carbón

En este artículo se presentan datos experimentales de resistencia a flexión y a compresión de morteros de cemento Portland con adición y sustitución de breas de petróleo y de alquitrán de carbón, que son subproductos de la industria del carbón o del petróleo. Los materiales estudiados son breas de alquitrán de carbón A (BACA) y B (BACB), y dos breas de petróleo (BPP) y (BPT). Los datos demuestran la viabilidad del uso de estas breas en la fabricación de morteros con menores contenidos de cemento, permitiendo diseñar un nuevo material sostenible con el medio ambiente y que contribuya a reducir el impacto ambiental de los materiales de construcción, hecho que permite abrir una nueva vía de valorización de estos subproductos.

Seguimiento geométrico de terraplenes mediante líneas continuas de asiento en la Vega Baja del Segura, Alicante

La Vega Baja del Segura (Alicante) se caracteriza por la baja resistencia portante de los suelos y en consecuencia por las grandes deformaciones que sufren las construcciones que sobre ellos se levantan. La gran demanda turística de vías de comunicación con la costa sur de la provincia de Alicante ha obligado a construir diversas carreteras cuyos terraplenes alcanzan alturas superiores a los 8 m, así como deformaciones decimétricas y en algunos casos excepcionales de magnitud métrica. Las líneas continuas de asiento es una técnica innovadora que se lleva utilizando durante algunos años en la Vega Baja y que evita los laboriosos procedimientos de auscultación topográfica, sirviendo de instrumento de seguimiento geométrico de los mismos y permitiendo la representación gráfica del terraplén original y de su deformada. Esta técnica permite además a la Administración establecer los volúmenes de tierra necesarios para compensar el hundimiento de los terraplenes de forma exacta. Con el presente trabajo se pretende dar a conocer la metodología de las líneas continuas de asientos, así como mostrar algún ejemplo real de aplicación de las mismas, mostrando la evolución geométrica del terraplén en el tiempo y mostrando el procedimiento de cálculo de volúmenes.

Recuperación del frente marítimo de El Campello (Alicante) mediante la rehabilitación de las cuevas del antiguo puerto pesquero

El futuro desarrollo urbano previsto para el frente marítimo ubicado junto al antiguo puerto pesquero y actual puerto deportivo de El Campello (Alicante) se plantea con un uso terciario y comercial abusivo implicando la pérdida del paisaje existente, de la imagen de la fachada marítima y de los valores socioculturales de la zona. Para evitar este desenlace, se plantea la recuperación de las antiguas cuevas existentes en dicho frente para uso y disfrute de sus habitantes; intervención enmarcada dentro de una propuesta de regeneración paisajística y social mediante un proyecto museístico sobre la historia arqueológica y cultural del municipio. Con el fin de confirmar la idoneidad y viabilidad de la propuesta planteada, se hace imprescindible la caracterización geológica y constructiva de las cuevas preexistentes para así acreditar la posibilidad de recuperación de un entorno que puede llegar a reconvertirse en punto de encuentro y disfrute paisajístico comunitario.

La vivienda tradicional excavada: las casas-cueva de Crevillente. Análisis tipológico y medidas de calidad del aire

La arquitectura subterránea ha dado cobijo y protegido al hombre desde muchos siglos atrás, evolucionando tipológicamente y perdurando con el paso del tiempo hasta la actualidad. La presente necesidad de incidir en propuestas bioclimáticas de bajo coste hace indispensable el estudio de esta arquitectura más primitiva puesto que, además de formar parte de la vivencia colectiva del habitar humano, es un referente en cuanto al aprovechamiento de los condicionantes naturales mediante propuestas sencillas que se benefician de la inercia térmica del terreno. El objetivo de la presente tesis doctoral es identificar, analizar y poner de manifiesto la evolución tipológica de la vivienda excavada a nivel mundial y su adaptación, en cada caso, a la geografía regional tanto como solución arquitectónica individual como sistema de agrupación urbanístico. Investigación que se concreta en el estudio pormenorizado de los asentamientos de casas-cueva existentes hoy en día en el municipio de Crevillente en Alicante (España) mostrando, en primer lugar, la benevolencia de la solución subterránea como espacio habitable mediante un análisis del origen, la condiciones históricas y las tipologías de estas viviendas excavadas; y, en segundo lugar, mostrando la problemática derivada de la influencia del terreno donde se asientan mediante un estudio sobre las condiciones de calidad ambiental de los espacios excavados en relación al gas radiactivo radón.

Dibujando la arquitectura olvidada: las defensas militares de la guerra de 1936-39

Comunicación presentada en el XI Congreso Internacional de Expresión Gráfica Aplicada a la Edificación, APEGA 2012, Valencia, 29 noviemnre-1 diciembre 2012.

Caracterización de la piedra tosca (Casablanca, Marruecos)

Comunicación presentada en CONPAT 2011, XI Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción, Guatemala, octubre 2011.

La restauración de la iglesia de San Sebastián, Orihuela (Alicante)

En esta comunicación se presentan los estudios previos y las intervenciones realizadas en la iglesia de San Sebastián de Orihuela, Alicante (España) con el fin de subsanar los problemas estructurales que presentaba, con múltiples grietas en arcos y bóvedas y eliminar la humedad presente en sus fábricas, además de las sales aportadas por el agua. En el estudio histórico y arquitectónico se ha comprobado que la iglesia se construyó sobre una ermita gótica y se finalizó en 1743 pero ha sufrido numerosas intervenciones. Es una iglesia de nave única con capillas laterales cubierta mediante bóvedas. Su fachada y las pilastras interiores son de piedra vista. Para el diagnóstico se han empleado diversas técnicas (ultrasonidos, higrómetro…) que han permitido deducir las causas de las lesiones. Las intervenciones se han dirigido a reforzar la estructura mediante cosidos e inyecciones, así como a ventilar la base mediante un forjado sanitario. También se ha saneado la piedra vista, tanto en interior como en fachada y se han sacado a la luz los arcos de piedra ocultos bajo un estucado. También se han restaurado los restos arqueológicos de época gótica.

Radiactividad natural de los materiales de construcción. Aplicación al hormigón. Parte I. Radiación externa: índice de riesgo radiactivo

El presente artículo analiza aspectos relacionados con el concepto de radiactividad natural, profundizando en los tipos de radiactividad existente en los materiales naturales radiactivos NORM (“Naturally Occurring Radioactive Materials”) utilizados en la construcción, así como sus fuentes e infl uencias. Este es un artículo que se presenta como la primera parte de un trabajo sobre la radiactividad natural de los materiales de construcción, cuya segunda parte hace referencia a la radiación interna debida al gas radón emitido de manera natural por dichos materiales y se publica por los mismos autores, en esta misma revista. Se aborda la necesidad de establecer criterios de control en este tipo de materiales y se analiza el establecimiento de diferentes índices de riesgo según los distintos países. Al mismo tiempo, se realiza un recorrido por el marco normativo, tanto internacional como nacional, relativo a estos materiales NORM. El presente trabajo es parte de la tesis doctoral de la primera autora del mismo, Beatriz Piedecausa García, a quien el resto de autores agradece su esfuerzo para preparar el texto que ahora se publica y la autorización y las facilidades ofrecidas para acceder a su trabajo.

Radiactividad natural de los materiales de construcción. Aplicación al hormigón. Parte II. Radiación interna: el gas radón

El presente artículo analiza aspectos relacionados con los tipos de radiactividad natural presentes en el interior de las edificaciones, sus fuentes y sus influencias. Más concretamente, desarrolla el estudio de la radiactividad ambiental en el interior de los espacios construidos debida a la presencia del gas radón, así como sus fuentes de origen y los niveles recomendados. Este es un artículo que se presenta como la segunda parte de un trabajo sobre radiactividad natural en los materiales de construcción, cuya primera parte hace referencia a la radiación externa de dichos materiales y se publica por los mismos autores, en esta misma revista. Al mismo tiempo, se realiza un recorrido por el marco normativo, tanto internacional como nacional, relativo al radón y a sus descendientes de vida media corta. El presente trabajo es parte de la tesis doctoral de la primera autora del mismo, Beatriz Piedecausa García, a quien el resto de autores agradece su esfuerzo para preparar el texto que ahora se publica y la autorización y las facilidades ofrecidas para acceder a su trabajo.

Radiological impact of cement, concrete and admixtures in Spain

It has been analyzed samples of portland cement (PC) with and without admixtures, samples of calcium aluminate cement (CAC) with different content of Al2O3 and specimens of concrete made with PC and CAC using High Resolution Gamma Spectrometry. The activity concentration index (I) is much less than 0.5 mSv y-1 for all the concrete specimens according to the Radiation protection document 112 of the European Commission. The PC without admixtures (CEM I 52,5 R) and the PC with addition of limestone (CEM II/BL 32,5 N) also have an I value much lower than 0.5 and the PC with the addition of fly ash and blast furnace slag (CEM IV/B (V) 32,5 N and III/A 42.5 N/SR) have an I value close to 0.6. The I value of the CAC used in the manufacture of structural precast concrete is of the order of 1 mSv y-1. Some of the CAC used in refractory concrete reaches a value close to 2 mSv y-1.

DIANA: análisis del discurso para la comprensión del conocimiento

DIANA es un proyecto coordinado en el que participan el grupo de Ingeniería del Lenguaje Natural y Reconocimiento de Formas (ELiRF) de la Universitat Politècnica de València y el grupo Centre de Llenguatge i Computació (CLiC) de la Universitat de Barcelona. Se trata de un proyecto del programa de I+D (TIN2012-38603) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. Paolo Rosso coordina el proyecto DIANA y lidera el subproyecto DIANA-Applications y M. Antònia Martí lidera el subproyecto DIANA-Constructions.