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Algoritmo h铆brido de enjambre de luci茅rnagas y aceptaci贸n por umbrales para el dise帽o de vigas

puente CV-13 construcci贸nResumen鈥Este estudio convierte el dise帽o estructural en una聽optimizaci贸n de variables discretas. Se propone un algoritmo聽h铆brido de enjambre de luci茅rnagas para buscar soluciones聽con menores emisiones totales y anuales. El algoritmo聽combina la b煤squeda colectiva de la optimizaci贸n de聽enjambre luci茅rnagas 鈥済lowworm swarm optimization鈥(GSO)聽y la capacidad de b煤squeda local del umbral de aceptaci贸n聽鈥渢hreshold accepting鈥 (TA). La estructura propuesta es una聽viga de hormig贸n en doble T biapoyada definida por 20聽variables. Se estudia la resistencia del hormig贸n desde 30MPa聽hasta 100MPa. Esta comunicaci贸n propone un m茅todo para聽calibrar los par谩metros del algoritmo con independencia de聽la funci贸n objetivo y del tama帽o del enjambre. Los resultados聽muestran que TAGSO consigue dise帽os de vigas que emiten聽un 25% menos de CO2. La optimizaci贸n de las emisiones聽anuales reduce la cantidad de CO2 al a帽o en un 61% con un聽incremento total de las emisiones de CO2 del 9%.

Palabras clave-– Enjambre de luci茅rnagas, algoritmo h铆brido,聽hormig贸n de alta resistencia, variables discretas.

Referencia:聽GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; ALCAL脕, J. (2015). Algoritmo h铆brido de enjambre de luci茅rnagas y aceptaci贸n por umbrales para dise帽o de vigas.X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida, pp. 699-705.聽ISBN:聽978-84-697-2150-6.

18 febrero, 2015
 
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Aplicaci贸n de metaheur铆sticas en la optimizaci贸n de pasos superiores de carreteras

VigasArtesas_09Resumen–El art铆culo se ocupa de la optimizaci贸n econ贸mica聽de los tableros de los pasos superiores de carreteras formados聽por una losa de hormig贸n ejecutada in situ y dos vigas artesa聽prefabricadas de hormig贸n pretensado autocompactable. Se聽comprueba la eficacia de las distintas metaheur铆sticas聽aplicadas en la optimizaci贸n: 鈥渄escent local search鈥 (DLS),聽鈥渟imulated annealing鈥 (SA), 鈥渢hreshold accepting鈥 (TA),聽鈥済enetic algoritms鈥 (GA) y 鈥渕emetic algorithms鈥 (MA). Los聽c谩lculos de las tensiones y de sus envolventes, son聽programados en lenguaje fortran 聽directamente por los聽autores. Los algoritmos de optimizaci贸n heur铆stica se aplican聽a un tablero de 35 m de luz y 12 m de ancho. Los par谩metros聽que definen la forma de la secci贸n de la viga se adaptan a los聽moldes de una instalaci贸n de prefabricados. El ejemplo que se聽analiza consta de 59 variables discretas. El m贸dulo de la聽evaluaci贸n incluye los estados l铆mite 煤ltimo y de servicio que聽se aplican com煤nmente para estas estructuras: flexi贸n,聽cortante, torsor, fisuraci贸n, flechas, etc. Los algoritmos SA y聽TA se han calibrado previamente a partir del DLS, y el MA a聽partir del GA y del SA. Cada heur铆stica se procesa nueve聽veces, obteni茅ndose informaci贸n estad铆stica sobre el valor聽m铆nimo, el medio y las desviaciones. Se realiza un an谩lisis del聽rendimiento de las distintas heur铆sticas, basado en un estudio聽de las soluciones Pareto-贸ptimas entre tiempo de ejecuci贸n y聽rendimiento. Los mejores resultados se obtienen para el SA y聽el TA, siendo el coste m铆nimo de 108008 鈧, correspondiente al聽SA. Finalmente, entre las principales conclusiones de este聽estudio, destaca que las soluciones y los tiempos de proceso聽computacional son tales, que estos m茅todos se pueden aplicar聽de un modo pr谩ctico a casos reales, y que el conocimiento聽derivado del uso de estos algoritmos permiten 聽recomendar聽rangos de valores para emplearlos en el dise帽o optimizado de聽estas estructuras y en su aplicaci贸n para los聽predimensionados de las variables.

Palabras clave鈥擮ptimizaci贸n, metaheur铆stica, puentes, pasos聽superiores, dise帽o de estructuras.

Referencia: MART脥, J.V.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2015). Aplicaci贸n de metaheur铆sticas en la optimizaci贸n de pasos superiores de carreteras. X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida, pp. 241-247. ISBN:聽978-84-697-2150-6.

12 febrero, 2015
 
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Optimizaci贸n heur铆stica para la gesti贸n de infraestructuras: aplicaci贸n a una red de pavimentos urbanos en Chile

Resumen:聽A pesar de la importancia de las infraestructuras en el desarrollo econ贸mico y social, los recursos disponibles para su conservaci贸n suelen ser insuficientes, generando un deterioro acelerado de las mismas. En este contexto surge la disciplina de gesti贸n de infraestructuras, la cual combina conocimientos propios de la ingenier铆a y econom铆a para conseguir una asignaci贸n 贸ptima de recursos para la gesti贸n, operaci贸n y conservaci贸n de las infraestructuras mediante un an谩lisis de su ciclo de vida. Sin embargo, la asignaci贸n 贸ptima de recursos de conservaci贸n a una red de infraestructuras es un problema que no tiene una soluci贸n directa. De hecho, existen S^(TxN) soluciones factibles para una red compuesta por N activos, S posibles tratamientos de conservaci贸n y un periodo de an谩lisis de T a帽os. Los m茅todos de optimizaci贸n mayoritariamente empleados para resolver este problema son los de optimizaci贸n matem谩tica y los m茅todos de cuasi-optimizaci贸n. Sin embargo, las aplicaciones de m茅todos de optimizaci贸n heur铆sticos resultan escasas y se limitan a resolver el problema de optimizaci贸n a nivel de proyecto. Este trabajo presenta una herramienta de optimizaci贸n heur铆stica para el dise帽o de programas de mantenimiento de redes de infraestructuras. El objetivo de esta herramienta es asistir en la toma de decisiones para el mantenimiento de infraestructuras sujetas a restricciones presupuestarias. Esta herramienta se aplica a una red de pavimentos urbanos en Chile. De esta aplicaci贸n se concluye que la herramienta propuesta permite optimizar los recursos disponibles para el mantenimiento resultando en niveles de servicio superiores a los obtenidos bajo la pol铆tica actual de mantenimiento.

Referencia:聽TORRES-MACH脥, C.; CHAMORRO, A.; PELLICER, E.; YEPES, V.; OSORIO, A.; VIDELA, C. (2014). Optimizaci贸n heur铆stica para la gesti贸n de infraestructuras: aplicaci贸n a una red de pavimentos urbanos en Chile. 11er Congreso Internacional PROVIAL, 20-14 octubre, Valdivia (Chile), 14 pp.

 

10 febrero, 2015
 
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Comunicaciones presentadas al congreso MAEB 2015

Imagen1

A continuaci贸n vamos a presentar brevemente los res煤menes que enviamos al Congreso Nacional sobre Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados (MAEB). Este Congreso pretende ser un foro de encuentro, discusi贸n y transferencia de conocimiento entre investigadores en el campo de las metaheur铆sticas y los algoritmos bioinspirados, con el fin de presentar e intercambiar experiencias y resultados.

La X edici贸n, MAEB2015, se celebrar谩 en M茅rida-Almendralejo, durante los d铆as 4 al 6 de Febrero de 2015, y est谩聽organizada por el Centro Universitario de M茅rida perteneciente a la Universidad de Extremadura.聽Las 谩reas tem谩ticas integradas en el congreso incluyen estudios te贸ricos, aplicaciones pr谩cticas, experiencias docentes y desarrollos en el campo de investigaci贸n en optimizaci贸n heur铆stica (informaci贸n detallada en el apartado de llamada a la participaci贸n).聽Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por el Ministerio de Ciencia e Innovaci贸n (Proyecto de Investigaci贸n BIA2011-23602) y por la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia (Proyecto de Investigaci贸n SP20120341).

Anfiteatro de M茅rida

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; ALCAL脕, J. (2015). Algoritmo h铆brido de enjambre de luci茅rnagas y aceptaci贸n por umbrales para dise帽o de vigas.聽X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida.
Este estudio convierte el dise帽o estructural en una optimizaci贸n de variables discretas. Se propone un algoritmo h铆brido de enjambre de luci茅rnagas para buscar soluciones con menores emisiones totales y anuales. El algoritmo combina la b煤squeda colectiva de la optimizaci贸n de enjambre luci茅rnagas 鈥glowworm swarm optimization鈥(GSO) y la capacidad de b煤squeda local del umbral de aceptaci贸n 鈥threshold accepting鈥 (TA). La estructura propuesta es una viga de hormig贸n en doble T biapoyada definida por 20 variables. Se estudia la resistencia del hormig贸n desde 30MPa hasta 100MPa. Esta comunicaci贸n聽 propone un m茅todo para calibrar los par谩metros del algoritmo con independencia de la funci贸n objetivo y del tama帽o del enjambre. Los resultados muestran que TAGSO consigue聽 dise帽os de vigas que emiten un 25% menos de CO2. La optimizaci贸n de las emisiones anuales reduce la cantidad de CO2 al a帽o en un 61% con un incremento total de las emisiones de CO2 del 9%.

Puente Romano

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2015). Aplicaci贸n de metaheur铆sticas en la optimizaci贸n de pasos superiores de carreteras. X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida.
El art铆culo se ocupa de la optimizaci贸n econ贸mica de los tableros de los pasos superiores de carreteras formados聽 por una losa de hormig贸n ejecutada in situ y dos vigas artesa prefabricadas de hormig贸n pretensado autocompactable. Se comprueba la eficacia de las distintas metaheur铆sticas aplicadas en la optimizaci贸n: 鈥descent local search鈥 (DLS), 鈥simulated annealing鈥 (SA), 鈥threshold accepting鈥 (TA), 鈥genetic algoritms鈥 (GA) y 鈥memetic algorithms鈥 (MA). Los c谩lculos de las tensiones y de sus envolventes, son programados en lenguaje fortran directamente por los autores. Los algoritmos de optimizaci贸n heur铆stica se aplican a un tablero de 35 m de聽 luz y 12 m de ancho. Los par谩metros que definen la forma de la secci贸n de la viga se adaptan a los 聽moldes de una instalaci贸n de prefabricados. El ejemplo que se analiza consta de 59 variables discretas. El m贸dulo de la evaluaci贸n incluye los estados l铆mite 煤ltimo y de servicio que se aplican com煤nmente para estas estructuras: flexi贸n, cortante, torsor, fisuraci贸n, flechas, etc. Los algoritmos SA y TA se han calibrado previamente a partir del DLS, y el MA a partir del GA y del SA. Cada heur铆stica se procesa nueve veces, obteni茅ndose informaci贸n estad铆stica sobre el valor m铆nimo, el medio y las desviaciones. Se realiza un an谩lisis del rendimiento de las distintas heur铆sticas, basado en un estudio de las soluciones Pareto-贸ptimas entre tiempo de ejecuci贸n y rendimiento. Los mejores resultados se obtienen para el SA y el TA, siendo el coste m铆nimo de 108008 鈧, correspondiente al SA. Finalmente, entre las principales conclusiones de este estudio, destaca que las soluciones y los tiempos de proceso computacional son tales, que estos m茅todos se pueden aplicar de un modo pr谩ctico a casos reales, y que el conocimiento derivado del uso de estos algoritmos permiten recomendar rangos de valores para emplearlos en el dise帽o optimizado de estas estructuras y en su aplicaci贸n para los predimensionados de las variables.

Acueducto de Los Milagros

YEPES, V.; MART脥, J.V. (2015).聽Teor铆a del valor extremo como criterio de parada en la optimizaci贸n heur铆stica de puentes.聽X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida.
El art铆culo establece un criterio de parada para un algoritmo multiarranque basado en el recocido simulado aplicado a la optimizaci贸n de losas de puentes de vigas prefabricadas de hormig贸n pretensado. Para ello se ha comprobado que los 贸ptimos locales encontrados constituyen valores extremos que ajustan a una funci贸n Weibull de tres par谩metros, siendo el de posici贸n, , una estimaci贸n del 贸ptimo global que puede alcanzar el algoritmo. Se puede estimar un intervalo de confianza para ajustando una distribuci贸n Weibull a muestras de 贸ptimos locales extra铆das mediante una t茅cnica bootstrap de los 贸ptimos disponibles. El algoritmo multiarranque se detendr谩 cuando se acote el intervalo de confianza y la diferencia entre el menor coste encontrado y el te贸rico ajustado a dicha funci贸n Weibull.
31 enero, 2015
 
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HORSOST: Un proyecto de investigaci贸n sobre sostenibilidad y estructuras

Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n (ICITECH)

Creo interesante comentar en este post los resultados que estamos obteniendo de un Proyecto de Investigaci贸n financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovaci贸n que nuestro grupo de investigaci贸n llama HORSOST. Su nombre completo describe el contenido del trabajo que estamos desarrollando: “Dise帽o eficiente de estructuras con hormigones no convencionales basados en criterios sostenibles multiobjetivo mediante el empleo de t茅cnicas de miner铆a de datos“.

Se trata de un proyecto que empezamos en el a帽o 2012 y que tiene prevista su finalizaci贸n a finales del 2014. Nuestro grupo de investigaci贸n est谩 formado por seis profesores y varios becarios de investigaci贸n del Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n (ICITECH) de聽 la Universidad Polit茅cnica de Valencia. En dicho grupo me corresponde el papel de investigador principal. Espero que esta breve descripci贸n os oriente sobre lo que estamos haciendo.

(m谩s…)

El Plan de Estudios del M谩ster en Ingenier铆a del Hormig贸n

En este post me gustar铆a dar cierta informaci贸n b谩sica del M谩ster Oficial en Ingenier铆a del Hormig贸n que se imparte en el Departamento de Ingenier铆a de la Construcci贸n y Proyectos de Ingenier铆a Civil de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia. Se trata de un m谩ster verificado por ANECA que deriva de la docencia impartida en el Programa de Doctorado de dicho departamento. Es un m谩ster de orientaci贸n tanto profesional como investigadora, con una fuerte presencia de alumnos procedentes de otros pa铆ses, fundamentalmente del 谩mbito latinoamericano y europeo. Se trata del 煤nico m谩ster especializado en hormig贸n impartido en lengua espa帽ola a nivel internacional. Sus profesores pertenecen todos ellos al ICITECH, Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n, instituto de investigaci贸n con laboratorios e instalaciones propias para desarrollar las l铆neas de investigaci贸n asociadas.

Los estudios del M谩ster en Ingenier铆a del Hormig贸n proporcionan tanto un amplio conocimiento sobre el hormig贸n como material de construcci贸n como las habilidades necesarias para el an谩lisis y dise帽o de estructuras de hormig贸n. Estos estudios incluyen aspectos que van desde la naturaleza y propiedades qu铆micas de los componentes que lo constituyen y las propiedades tecnol贸gicas y de durabilidad, incluyendo la tecnolog铆a de dise帽o, producci贸n y puesta en obra del hormig贸n, hasta los relacionados con el dise帽o, an谩lisis, construcci贸n, mantenimiento y reparaci贸n de estructuras. Todos ellos abordados聽 teniendo en cuenta criterios de calidad, seguridad, sostenibilidad, cooperaci贸n al desarrollo y responsabilidad social corporativa. (m谩s…)

3 enero, 2015
 
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Sustainable design using multiobjective optimization of high-strength concrete I-beams

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. (2014). Sustainable design using multiobjective optimization of high-strength concrete I-beams. The 2014 International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2014, 9-11 June, Ostend, Belgium. WIT Transactions on The Built Environment, Vol 137, pp. 347-358. doi: 10.2495/HPSM140331 ISBN:聽978-1-84564-774-2 / 1746-4498

ABSTRACT

imagesSustainable designs require long-term environmental vision. To this end, this study proposes a methodology to design reinforced concrete I-beams based on multiobjective optimization techniques. The objective funcions are the economic cost, the CO2 emissions, the service life, and the overall safety coefficient. The procedure was applied to a simply supported concrete I-beam including several high-strength concrete mix compositions. The solution of this 15 m beam was defined by a total of 20 variables. Results indicate that high-strength concrete is used for long-term solutions. Further, the economic feasibility of low-carbon structures remaining in service for long periods and ensuring safety is proven. This methodology is widely applicable to different structure designs and therefore, gives engineers a worthy guide to enhance the sustainability of their designs.

KEYWORDS

Multiobjective optimization, sustainability, high-strength concrete, I-beam, durability

11 diciembre, 2014
 
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El ICITECH-UPV desarrolla un m茅todo que reduce costes y emisiones de CO2 a partir del comportamiento de las luci茅rnagas

NOTICIA UPV:聽http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-7028-diseno-de-puent-es.html

V铆ctor Yepes, Jos茅 Vicente Mart铆 y Tatiana Garc铆a, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia (ICITECH-UPV), han desarrollado una metodolog铆a que permite minimizar las emisiones de di贸xido de carbono (CO2) y los costes de los puentes de carretera de vigas de hormig贸n – en concreto, los de vigas de hormig贸n pretensado prefabricadas con secci贸n transversal en doble U – a partir de la simulaci贸n con ordenador, a la hora del dise帽o de la infraestructura, del comportamiento social de las luci茅rnagas

Las luci茅rnagas se comportan de forma inteligente como colectivo, y basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (luciferina), generando patrones v谩lidos cuando se trasladan al dise帽o de puentes de carretera de vigas de hormig贸n.

Ahorros significativos聽de costes

“Su caracter铆stica m谩s distintiva es el cortejo nocturno”, explica V铆ctor Yepes. “Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo caracter铆stico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propios de cada especie a las que las hembras de la misma pueden responder con destellos espec铆ficos, dando lugar al apareamiento”.

“Cada luci茅rnaga selecciona”, prosigue Yepes, “utilizando un mecanismo probabil铆stico, un vecino que tiene un valor m谩s alto de luciferina que el suyo propio, y se mueve hacia 茅l. Trasladando este comportamiento al dise帽o de los puentes, se han conseguido ahorros significativos聽con respecto al dise帽o de puentes reales”.

Reducci贸n muy significativa tambi茅n de las emisiones de CO2

Adem谩s, los resultados indican que, de media, la reducci贸n de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO2, un dato de gran importancia cara a la reducci贸n de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global del planeta.

Metodolog铆a desarrollada a partir de un algoritmo h铆brido de optimizaci贸n y el recocido simulado

En el desarrollo de la nueva metodolog铆a, los investigadores han utilizado un algoritmo h铆brido de optimizaci贸n por enjambre de luci茅rnagas (glow worm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), denominado SAGSO.

“En este algoritmo”, comenta Yepes, “la estructura del puente se define a partir de 40 variables, que incluyen los tipos de materiales y las armaduras de la viga y la losa. El algoritmo considera cada puente como una luci茅rnaga, de forma que un puente de menor coste o emisiones presenta un mayor valor de luciferina, es decir, resulta m谩s prometedor en la b煤squeda de mejores soluciones. Este principio permite optimizar al m谩ximo su dise帽o”

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto HORSOST, financiado por el Ministerio de Econom铆a y Competitividad.

M谩s informaci贸n

Os dejo la entrevista que nos hicieron al respecto en Radio Nacional de Espa帽a Comunidad Valenciana.

Agradecimientos: Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por parte del Ministerio de Ciencia e Innovaci贸n (Proyecto de Investigaci贸n BIA2011-23602).

20 noviembre, 2014
 
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驴Cu谩nto CO2 se emite cuando empleamos hormig贸n?

http://www.construdata.com/

Una de las mayores preocupaciones actuales es el calentamiento del planeta debido a la emisi贸n desmesurada de gases de efecto invernadero, entre los cuales est谩 el CO2. Siempre se ha dicho que la construcci贸n es uno de los sectores que m谩s influye en dicho cambio clim谩tico fundamentalmente porque la fabricaci贸n de cemento Portland provoca un emisi贸n considerable de CO2, que llega a ser el 5% del balance total de emisiones mundiales. Incluso determinados informes avisan de que la industria de la construcci贸n, en su conjunto, podr铆a ser responsable de generar entre el 40 y el 50% de todos los gases de efecto invernadero.

Simplificando, podemos decir que fabricar una tonelada de cemento Portland supone una emisi贸n de una tonelada de CO2. Sin embargo, el uso de cementos con adiciones puede reducir dr谩sticamente este tipo de emisiones, incluso a un 40%.

Sin embargo, no siempre tenemos en cuenta todos los factores que entran en juego. Recientemente, nuestro grupo de investigaci贸n realiz贸 un ejercicio de an谩lisis de ciclo de vida completo del hormig贸n empleado en fabricar un elemento estructural sencillo, como puede ser una columna de hormig贸n armado (Garc铆a-Segura et al., 2014). Algunos resultados son de gran inter茅s, especialmente los relacionados con los cementos con adiciones, la carbonataci贸n y con la reutilizaci贸n del material al terminar su ciclo de vida.

Efectivamente, de todos es conocido el fen贸meno de la carbonataci贸n, por la cual el hormig贸n captura CO2 y pierde la alcalinidad que protege de la corrosi贸n a las armaduras, acortando por tanto la vida 煤til de la estructura. Aunque el fen贸meno es perverso, tambi茅n es cierto que dicha carbonataci贸n supone un sumidero de gases de efecto invernadero. La cuantificaci贸n de este efecto, m谩s la carbonataci贸n 煤ltima que puede tener lugar al final del ciclo de vida de las estructuras si usamos el hormig贸n, por ejemplo como 谩rido machacado de relleno, puede hacer que el balance de CO2 completo sea diferente al que estamos acostumbrados.

Carbonataci贸n del hormig贸n, que al bajar el Ph del hormig贸n, puede llevar a la corrosi贸n de la armadura

Los cementos con adiciones utilizan ciertos subproductos de desecho para reemplazar el cemento Portland, el principal contribuyente a las emisiones de CO2 en la fabricaci贸n de hormig贸n. El objetivo de este estudio es determinar si la reducci贸n de la durabilidad y la reducci贸n de la carbonataci贸n de los hormigones con cementos con adiciones compensan las menores emisiones en su producci贸n. Este estudio eval煤a las emisiones y la captura de CO2 en una columna de hormig贸n armado durante su vida 煤til y despu茅s de su demolici贸n y reutilizaci贸n como grava de relleno. El deterioro del hormig贸n debido a la carbonataci贸n y la inevitable corrosi贸n de las armaduras, terminan con la vida 煤til de la estructura. Sin embargo, la carbonataci贸n contin煤a incluso despu茅s de la demolici贸n, debido a la mayor superficie expuesta del material reciclado. Los resultados indican que los hormigones fabricados con cemento Portland, con adiciones de cenizas volantes sil铆ceas (35% FA) y con escoria sider煤rgicas granuladas de alto horno (80% BFS), capturan un 47, 41 y 20%, respectivamente, de las emisiones de CO2. La vida de servicio de cementos con altas cantidades de adiciones, como CEM III/A (50 % BFS), CEM III/B (80 % BFS), y CEM II/BV (35 % FA), es聽aproximadamente un 10 % m谩s corta, debido al mayor coeficiente de velocidad de carbonataci贸n. En comparaci贸n con el cemento Portland, y a pesar de una menor captura de CO2 y de vida 煤til, el CEM III/B emite un 20 % menos de CO2 al a帽o. Se concluye que la adici贸n de FA al cemento Portland, en lugar de BFS, conduce a menores emisiones, pues FA necesita menos procesamiento despu茅s de ser recogido, y las distancias de transporte son generalmente m谩s cortas. Sin embargo, las mayores reducciones se lograron usando BFS, debido a que se puede reemplazar una cantidad mayor de cemento. Los cementos con adiciones emiten menos CO2 al a帽o durante el ciclo de vida de una estructura, a pesar de que dicha adici贸n reduce notablemente la vida 煤til. Si el hormig贸n se recicla como grava en relleno, la carbonataci贸n puede reducir las emisiones de CO2 a la mitad. El caso estudiado demuestra c贸mo se pueden utilizar los resultados obtenidos.

Os dejo a continuaci贸n los resultados, en tablas, de dicho balance aplicados a distintos tipos de cementos, con m谩s o menos adiciones. Podr茅is comprobar que se ha analizado el ciclo completo, desde la producci贸n (incluido el transporte), la construcci贸n, el uso, la demolici贸n y tras la demolici贸n. En el art铆culo de referencia ten茅is los detalles del estudio.

 

Resultados interesantes:

  • La vida de servicio de cementos con altas cantidades de adiciones, como CEM III/A (50 % BFS), CEM III/B (80 % BFS), y CEM II/BV (35 % FA), es聽aproximadamente un 10 % m谩s corta, debido al mayor coeficiente de velocidad de carbonataci贸n.
  • CEM III/B emite un 20% menos de CO2 anual que el CEM Portland, a pesar de que tiene una vida 煤til menor y que recarbonata mucho menos. En valores de emisiones absolutas, CEM III/B emite un 28% menos que el CEM Portland. Tambi茅n es verdad que este cemento se recomienda en para hormig贸n en masa y armado de grandes vol煤menes, como presas de hormig贸n vibrado o cimentaciones de hormig贸n armado. No es utilizable para hormig贸n de alta resistencia, hormig贸n prefabricado u hormig贸n pretensado.
  • Si el hormig贸n se recicla como grava en relleno, la carbonataci贸n puede reducir las emisiones de CO2 a la mitad.

Grandes vol煤menes de hormig贸n vibrado

De todos modos, no todos los tipos de cementos sirven para cualquier cosa. Os dejo estos enlaces que creo os ser谩n 煤tiles:

 

Referencias:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. (2014).聽Life-cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability.The International Journal of Life Cycle Assessment, 19(1):3-12. DOI 10.1007/s11367-013-0614-0 (link)

GARC脥A-REY, J.; YEPES, V. (2012). Environmental Assessment of Concrete Structures. International Journal of Construction Engineering and Management, 1(3):聽33-41. doi: 10.5923/j.ijcem.20120103.04.聽 (link)

8 noviembre, 2014
 
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Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing

Dise帽o de puentes de carretera de hormig贸n prefabricado pretensado usando un algoritmo h铆brido basado en el recocido simulado

MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)

Artesa-Img6122En este trabajo se describe un m茅todo para el an谩lisis y el dise帽o de puentes de carretera prefabricados de hormig贸n pretensado, con secci贸n transversal en doble U y vanos isost谩ticos. El procedimiento utilizado para resolver este problema combinatorio es una variante del algoritmo del recocido simulado, usando como movimiento basado en un operador de mutaci贸n de los algoritmos gen茅ticos (SAMO). El algoritmo se aplica al coste econ贸mico de estas estructuras a lo largo de las diferentes etapas de su fabricaci贸n, transporte y construcci贸n. El problema implica 59 variables de dise帽o discretas para definir la geometr铆a de la viga y de la losa, los materiales en estos dos elementos, y la armadura activa y pasiva. Del estudio param茅trico se concluye una buena correlaci贸n entre el coste, las caracter铆sticas geom茅tricas y el armado con respecto a la luz del puente, lo cual es de gran inter茅s para el predimensionamiento de estos puentes prefabricados. Tambi茅n se realiz贸 un an谩lisis de sensibilidad al cambio de los costes, comprob谩ndose que si existe un aumento del 20% en el coste del acero, entonces se produce un incremento del 11,82% del coste total. Sin embargo, un aumento en el 20% en el coste del hormig贸n, produce s贸lo un incremento del 4,20% en el coste total, 2,8 veces menos. Este an谩lisis tambi茅n mostr贸 que las caracter铆sticas de los puentes optimizados dependen de los escenarios econ贸micos contemplados para el precio del acero y del hormig贸n. Indicar por 煤ltimo que existe un incremento del volumen necesario de hormig贸n cuando se eleva el coste del acero; pero sorprendentemente, la variaci贸n en el volumen de hormig贸n es casi insensible a su encarecimiento.

imagen

Resultados interesantes:

  • El coste del puente se duplica cuando la luz aumenta de 20 a 40 m.
  • La resistencia caracter铆stica del hormig贸n en la viga oscila entre 40 y 聽50 MPa para los rangos entre 20 y 40 m de聽luz, mientras que en la losa聽se encuentra entre 35 y 40 MPa.
  • El canto de la viga presenta una esbeltez que no baja de聽L/18.
  • El espesor de las almas es de 10 cm en todos los casos. El resto de variables se encuentran en funci贸n de la luz y permiten un predimensionamiento de la estructura.
  • El estudio de sensibilidad de precios indica que un incremento del 20% en el coste del acero supone un aumento del coste total del 11,82%. Sin embargo, el incremento es del 20% en el hormig贸n, el coste total s贸lo sube un 4,20%. La subida del acero lleva a estructuras con menos cuant铆as de acero, pero existe una聽variaci贸n significativa en el volumen del hormig贸n cuando 茅ste sube el 20%.

ABSTRACT

This paper describes one approach to the analysis and design of prestressed concrete precast road聽bridges, with double U-shaped cross-section and isostatic spans. The procedure used to solve the combinatorial聽problem is a variant of simulated annealing with a neighborhood move based on the mutation聽operator from the genetic algorithms (SAMO). This algorithm is applied to the economic cost of these聽structures at different stages of manufacturing, transportation and construction. The problem involved聽59 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, materials in the two elements,聽as well as active and passive reinforcement. The parametric study showed a good correlation for the cost,聽geometric and reinforcement characteristics with the span length, which can be useful for the day-to-day聽design of PC precast bridges. A cost sensitivity analysis first indicates that a maximum 20% rise in steel聽costs leads to an 11.82% increase in the cost, while a 20% rise in concrete costs increases the cost up to聽4.20%, namely 2.8 times less. The analysis also indicated that the characteristics of the cost-optimized聽bridges are somewhat influenced by different economic scenarios for steel and concrete costs. Finally,聽there is a growth in the volume of concrete when the steel cost rises; surprisingly, the variation in the聽volume of concrete is almost insensitive to its rising price.

KEYWORDS

Concrete structures;聽Heuristic optimization;聽Precast beams;聽Prestressed concrete structures;聽Simulated annealing;聽Structural design

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