Red de profesionales Bolivianos: Ingenieria Civil

La realidad de la construcción en Bolivia

2011-01-27T06:12:00.000-08:00

Las reglas del arte de la construcción se detallan en las normas vigentes en cada país. El ingeniero civil (y/o el arquitecto) tiene(n) la responsabilidad de garantizar un buen diseño y una ejecución satisfactoria de la obra. Para garantizar el respeto de esta reglamentación, un conjunto de leyes se encarga de verificar su uso correcto. Sin embargo, este sistema que parece ser muy eficiente en teoría presenta deficiencias importantes en la práctica, de manera particular en nuestro país, donde además la reglamentación es escaza u obsoleta. La Norma Boliviana de Hormigón CBH 87 es una copia de la norma española de esa época y puede ser considerada como caduca. Actualmente España, como otros países en Europa, está adoptando la nueva serie de normas de la comunidad europea Eurocódigos (por ejemplo Eurocode 2–Concrete).

Estos defectos son alarmantes ya que colapsos de estructuras íntegras pueden suceder aún sin que una solicitación excepcional (vientos extremadamente fuertes, temblores de gran magnitud, etc.) haya tenido lugar. Por ejemplo, el lunes 24 de enero de 2011, el edificio Málaga de la ciudad de Santa Cruz, en estado de construcción y cuya estructura portante estaba terminada, se derrumba sepultando trabajadores. Una tragedia que hubiese sido, sin duda, mucho más grave si el edificio hubiese estado terminado y albergado a sus ocupantes finales. Este desastre hecha a la luz una realidad poco alentadora de la construcción de nuestro país.

Según la prensa (El Deber), un estudio sobre un total de 220’000 edificaciones en la ciudad de La Paz sostiene que el 70% de estas presenta algún tipo de irregularidad:

Ausencia de la autorización de construcción de la Alcaldía (título de propiedad, plano de obra, registro catastral, registro predial);
La obra presenta más pisos que el plano de la obra visado por la Sociedad de Ingenieros de Bolivia .

Otro detalle alarmante concierne la calidad de la construcción. Aun si los planos son respetados a la letra, la calidad del los materiales de construcción juega un rol importante en el comportamiento de la estructura durante su periodo de servicio. Lamentablemente, la realidad en Bolivia hace que otro problema suplementario sea la cantidad de material que se usa en realidad con respecto a lo estipulado en los planos que es frecuentemente inferior.

Un rol fiscalizador más estricto por parte de las alcaldías; un sistema de seguros de la construcción que harían oficio de control independiente o incluso normas mas restrictivas sería solamente una solución parcial al problema. Para alcanzar una mejora global a la problemática, se debe hacer hincapié en una sensibilización y una mejor formación de las ramas afines a la construcción (contratistas, albañiles, ingenieros y arquitectos). Con personal mejor formado, otro obstáculo aparece: el aumento de precio de las prestaciones.

Ante el aumento constante de la demanda inmobiliaria en Bolivia, una búsqueda de mejores soluciones es y será un tema de actualidad que nos concierne a todos, ya que nuestra seguridad está en juego. A modo de conclusión, simplemente recordar que el problema sísmico de Haití es conocido desde hace mucho tiempo. Sin voluntad política y sin medios consecuentes para mejorar la calidad de construcción, Haití vive aun las consecuencias dramáticas de su reciente y tristemente célebre temblor. Lo que muestra que el primer paso para mejorar una situación es conocer el problema y el segundo y más importante es reaccionar de manera eficaz para solucionarlo o al menor reducir su impacto. Con el ejemplo del edificio Málaga, es tiempo de pasar al segundo paso.

Lecturas complementarias

Articulos de prensa: Los Tiempos , El Deber (en particular este artículo)

Código de Urbanismo y obras de la ciudad de Santa Cruz (.DOC, 6.8Mb)

Saint-Gothard : Un túnel que atraviesa Europa

2010-10-14T00:00:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

El 15 de octubre de este año, la perforación del túnel Gothard será realidad, y con ella se confirma un paso importante a lo que será el túnel ferroviario más largo del. El proyecto suizo que atraviesa los Alpes, ofrecerá una rápida via de transito a lo largo de su eje norte-sur, una vez terminado hacia el horizonte del 2017.

La prensa suiza no exagera al darle el calificativo de “construcción del siglo”, ya que no solo los superlativos técnicos se acumulan de manera impresionante, sino también el costo del proyecto que no termina de aumentar.

Con 57 Km de largo, este túnel responde a una demanda creciente de tráfico de pasajeros y de mercancías tanto en materias primas como en productos industriales entre los países limítrofes a Suiza. La velocidad de los trenes atravesando el túnel será de 200 a 250 km/h. Así, un viaje de Zürich a Milan tomaría 2h40 en lugar de las 3h40 actuales que el Cisalpino ofrece.

El Gothard es parte del proyecto de las nuevas líneas ferroviarias alpinas, cuyo costo se estima a cerca de 24 billones de francos suizos (alrededor de 25 billones de dólares americanos).

Fuente: BBC news

Para alcanzar los 57 Km de túnel, se necesitaron otros túneles, pozos, galerías, cuya longitud acumulada llegan a 152 Km que forman una red de perforaciones en la montaña (Le Temps, en francés) . Los factores geológicos influenciaron la forma del trayecto que no es completamente recto.

Trazado del túnel (fuente: AlpTransit)

El túnel fue excavado por maquinas de perforación de tuneles (Tunnel Boring Machines o TBM) y con explosivos.

Montage de una TBM (fuente: AlpTransit).

Avance con TBM (arriba) y con explosivos (abajo). Fuente: AlpTransit

A medida que el túnel es perforado, se estabiliza para evitar la caída de fragmentos y luego proceder con la bóveda final.

Section del tunel (fuente: AlpTransit)

Para poder explotar plenamente las ventajas que ofrecerá este proyecto una vez finalizado, Italia, Francia y Alemania deben también concluir proyectos en sus territorios para poder agilizar el tráfico ferroviario a escala europea.

Para mas información:

- sitio web de AlpTransit (empresa a cargo de la ejecucción del proyecto, enlace en inglés).

- Folleto (que contiene información sintética e interesante) The new Gotthard Rail (PDF, 6MB en inglés).

- Dossier en Le Temps: Saint Gothard, le chantier du siècle (en francés).

- Algunas cifras interesantes en Le tunnel du Gothard en chiffres et en dates en el sition de la television suiza TSR

Sistemas de Muros de Mampostería Híbridos

2010-07-20T09:47:00.002-07:00

Carlos A. Perez Eulate

Después del desastre del World Trade Center (WTC) el 11 de septiembre del 2001 en Nueva York, Estados Unidos, se reunió una comisión con el objetivo de evaluar las estructuras aledañas y clasificarlas según su daño ya sea estructural o no estructural. La conclusión de la comisión en general fue que las estructuras antiguas compuestas por elementos de mampostería resistieron mejor a los efectos del desastre, que las estructuras nuevas livianas debido a que la mampostería fue mas resistente al fuego y los elementos de mampostería ofrecieron suficiente redundancia estructural que evito que dichos edificios colapsaran. Además, los paneles de mampostería soportaron localmente los impactos y su reconstrucción fue rápida (Biggs, 2003).

Debido a estos resultados Biggs (2007) publico el concepto de los sistemas de muros de mampostería híbridos. Los sistemas son esencialmente un muro de mampostería en un marco de acero, en los cuales el muro ha sido construido de tal forma que soporta esfuerzos transmitidos por el marco de acero estructural.

Los sistemas de muros híbridos se clasifican de acuerdo al esfuerzo que soportan como se observa en la siguiente tabla.

Tipo de muro	Axial	Corte en la viga	Corte en la columna
Relleno	no	no	no
Ordinario	no	si	no
Intermedio	si	si	no
Especial	si	si	si

Clasificación de los sistemas de muros híbridos (Biggs, 2007)

Con el objetivo de evitar transmitir las cargas del marco de acero a los muros, se añaden unos espaciamientos en las interfaces de contacto de los muros y el marco. La siguiente figura muestra el sistema ordinario donde el momento causado por el corte transmitido por la viga es equilibrado por el sistema tensión-compresión en la base del muro.

Sistema ordinario (fuente: IMI, 2009)

En el caso de los muros de tipo especial, todos los esfuerzos del marco son transmitidos al muro por lo tanto no existen espaciamientos en las interfaces de contacto, tal como se muestra en la siguiente figura.

Sistema especial (fuente: IMI, 2009)

Estos muros debido a la redundancia que ofrecen a la estructura permiten el diseño de marcos de acero esbeltos y por la tanto económicos (Biggs, 2007), debido a esto, los muros híbridos están ganando mas y mas adeptos y programas computacionales como RAM Elements (antes RAM Advanse) han implementado dichos sistemas en el análisis y diseño de estructuras para aumentar la productividad de dichas estructuras (RAM Elements, 2010).

Actualmente, se están llevando a cabo varios ensayos en modelos a escala real en la Universidad de Illinios para validar los resultados del los modelos matemáticos y arrojar mayor claridad sobre el comportamiento de dichos muros (NCMA, 2009)

Detalles de las referencias

Biggs, D. (2003). Beyond the towers: Performance of masonry. The masonry society, Boulder, Colorado. [Consultado el 17/07/10]

Biggs, D. (2007). Hybrid Masonry Structures, Proceedings of the Tenth North American Masonry Conference, The Masonry Society, Boulder, CO, June 2007. [Consultado el 17/07/10]

International Masonry Institute (IMI) (2009). Hybrid Masonry Design. [Consultado el 16/07/10]

RAM Elements (2010). Release notes. [Consultado el 16/07/10]

National Concrete Masonry Association (NCMA) (2009). Illinois lands $1.2 million NSF hybrid-masonry research grant. [Consultado el 20/07/10]

Bacterias y estabilización de suelos

2010-05-05T00:30:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

Una bacteria naturalemente présente en el suelo podría ser utilizada en la prevención de temblores en suelos arenosos (sandy soils). Es decir que esta bacteria llega a "colar" los granos de arena entre si.

Cuando las ondas de un temblor atraviesan un suelo arenoso (sandy soil), un fenómeno conocido como licuefaccion del suelo podría desarrollarse. En eventos sismicos pasados, la licuefaccion es responsable de varios edificios destruidos.

Daños debidos a la licuefacción del suelo en Turquía, 1999 (Fotografía de Pierre Mouroux, extraida de www.irma-grenoble.com)

Desde hace algun tiempo se sabe que añadiendo ciertas substancias en este tipo de suelos se obtienen mejores propiedades mecánicas. Sin embargo, estos químicos son tóxicos.

Una doctorante del laboratorio de mecánica de suelos de la EPFL utiliza una bacteria contenida naturalmente en los suelos a fin de aumentar su concentración. Con la ayuda de un tratamiento químico compuesto de úrea y calcio, la bacteria produce carbonato de calcio que juega el rol de "pegamento" entre los diferentes granos de arena. En tan solo unos dias, el suelo arenoso se transforma en roca.

El nuevo suelo, mas estable que el precedente podría ser utilizado a modo de medida anti sísmica o como una alternativa ecológica al cemento que contamina las aguas subterraneas.

Para mas detalles:

- Articulo en Swissinfo.ch (en francés)

- Articulo Microbially induced cementation to control sand response to undrain shear

- blog referente al tema (en inglés)

Hormigón fibra armada

2010-04-15T08:23:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

El hormigón fibra armada es un concepto bastante interesante que utiliza la idea de base del hormigón armado. Es decir, un hormigón de alta resistencia y el acero son combinados, pero esta vez la mezcla resultante es bastante homogénea, ya que el acero se presenta en forma de pequeñas barras (fibras) que bañan en un hormigón con granulometría muy fina.

Seccion de ruptura de una section de 0.1mx0.1m en ensayo a la tracción (fuente: Complete characterisation of tensile properties of Ductal® UHPFRC according to the French recommendations)

El resultado es un material muy resistente con un comportamiento de endurecimiento similar al del acero (hardening) . Así, se alcanzan resistencias a la compresión de aproximadamente 6 veces y a la tracción de mas o menos 4 veces que el de el hormigón común.

Una de las particularidades más interesantes de este material es su muy baja permeabilidad, situación que le confiere las ventajas de estanqueidad tanto al agua como al aire que tienen los impactos bien conocidos de corrosión del acero.

Para lograr tales propiedades, ciertas condiciones son necesarias, como por ejemplo:

granulos de talla reducida y con alta resistencia mecanica;
una proportion de agua muy baja con respecto al cemento (agua/cemento inferior a 0.2)
una alta cantidad de cemento (700-1000 kg/m3);
super plastificante (aditivo);
una alta concentración de humo de sicilio (silice fume), entre 20 y 30% del cemento.

La fluencia es un fenomeno importante en este material, que atenua los efectos negativos de los auto-tensores (early age stresses) como es descrito en este articulo.

Como es de esperar, no todo son buenas noticias, ya que la gran des desventaja es el precio. La consecuencia principal es el hecho de que su utilizacion sea mas que todo local (refuerzos, prevención de rupturas como las de punzonamiento de lozas).

Para más detalles:

Google: Ultra-high performance fibre-reinforced concrete (UHPFRC)
Articulo: UHPFRC tensile creep at early age
Articulo: Complete characterisation of tensile properties of Ductal® UHPFRC according to the French recommendations
Video de la aplicación de este material en el mantenimiento de un puente en Suiza (video, 20 minutos)
Informe muy completo: Applications structurales du béton fibré à ultra hautes performances aux ponts (la version inglesa a partir de la página 33).
Articulo: Comportamiento de elementos estructurales de hormigón reforzado con fibras.

Infraestructuras energéticas en Bolivia

2010-04-08T05:46:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

Bolivia posee una variedad de recursos naturales, y algunos de los cuales podrían jugar un papel importante en su futuro energético. Basta con ver la prensa para comprender que el hierro, el gas natural y el litio son algunos de los mas importantes recursos estratégicos del país, y las infraestructuras constituyen el elemento principal para viavilizar su explotación y eventualmente su industrialización.

Efectivamente, dejando de lado los productos agrícolas (soya, café y otros), Bolivia tiene diferentes tipos de recursos, interesantes desde el punto de vista energético y que probablemente jugarán un rol en la industrialización del pais. Con el litio que Bolivia posee, podríamos imaginar una industrialización a mediana o gran escala para exportar incluso productos con valor agregado (baterias electricas). El gas podría ser usado como motor de una industria relativamente independiente del punto de vista energetico, ademas de su exportación a los paises vecinos. Y el hierro podría impulsar la construccion y tantas otras actividades industriales, todo eso sin hablar de los beneficios provenientes del comercio de materias primas que estan cada vez mas de moda.

El Brasil prefiere dejar de lado el gas boliviano y casi al mismo tiempo, Uruguay se muestra muy interesado en comprarlo (Los Tiempos). Por otro lado, el litio y el hierro siguen interesando mucho a varias compañias internacionales. En este clima al parecer muy propicio, aparecen puntos que quedan aún por resolver. Y todos ellos se refieren a las infraestructuras y las inversiones necesarias para realizarlas.

El litio necesitaria de una inversion de 350 millones de dólares (Los Tiempos) dentro de un contexto global complejo (véase el post de Mauricio Majluf), el Mutún tiene un caso mas extremo: 1100 millones de dolares (Los Tiempos). El caso del gas tampoco es facil, ya que se necesitan inversiones para la construcción de un gasoducto directo hasta Uruguay, o tiempo de negociación y tratados comerciales para pasar por Argentina que es el actual vendedor de gas al Uruguay (Los Tiempos). Los montos de inversion para la explotación del litio y del hierro no integran los costos necesarios para la creacion de carreteras y otras infraestructuras necesarias para la comercialización de estas materias o productos.

En una época en que Bolivia se asume como propietaria y administradora de sus recursos, nos enfrentamos a la falta profunda de infraestructuras adecuadas. Y lo que es quizás peor: una falta de medios para resolver tan importante problema. Una estrategia adecuada en competencia con el tiempo es necesaria.

Estructuras de tensegridad

2010-03-23T10:30:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

Las estructuras de tensegridad, son estructuras cuyo equilibrio depende de fuerzas de tracción en los cables y las fuerzas de compresión en las barras que la componen.

Needle Tower (Fotografía de K. Snelson http://en.wikipedia.org/wiki/Tensegrity)

Tensegridad, viene del inglés tensegrity que es una contracción de tensional e integrity.

Las formas que pueden ser diseñas con estas estructuras son apreciadas por los arquitectos. Sin embargo, del punto de vista del ingeniero, son estructuras sensibles ya que:

las barras y los cables funcionan en compresión pura y en tracción pura respectivamente;
los cables en compresión no son elementos estructurales;
las barras deben ser dimensionadas para evitar el pandeo.

Mientras las estructuras realizadas no soportan cargas muy importantes, esos problemas al origen de un comportamiento no lineal geométrico, se pueden limitar de manera sencilla. En efecto, estructuras decorativas (esculturas, torres) o temporales (domos u otros) no representan grandes desafios estructurales si su tamaño es modesto. Los problemas vienen cuando la finalidad de la estructura es una pasarela o un puente, por ejemplo. Grandes cargas, vibraciones, combinación de cargas y estado de servicio aceptable son algunos de los desafios que se hacen crecientes en estos casos.

Pero los problemas pueden hacerse aún mas complejos con las estructuras en tensegridad desplegables. Un proyecto de investigación actualmente en curso estudia el caso de una pasarela desplegable.

Elevación de la pasarela desplegable que es actualmente estudiada. Cables en negro y barras en gris (Fuente: articulo Designing tensegrity modules for pedestrian bridges).

Vista longitudinal de la pasarela(Fuente: articulo Designing tensegrity modules for pedestrian bridges).

Dada la complejidad geométrica de tales estructuras, podría ser muy util poder visualizar imagenes 3D de las mismas. El siguiente sitio web de tensegridad tiene algunas configuraciones en tensegridad que pueden ser exploradas en imagenes 3D por los interesados.

Para mayor información sobre la tensegridad:

- Blog sobre la tensegridad

- Articulo: Designing tensegrity modules for pedestrian bridges

- Wikipedia: Tensegrity (en inglés)

- Sitio web que genera ciertas vistas 3D: tensegrity

Rolex Learning center

2010-02-25T04:58:00.000-08:00

Marcelo Oropeza

El lunes pasado, el Rolex Learning Center (RLC) situado en la Escuela Politecnica Federal de Lausanne (EPFL - Suiza), abrió sus puertas. Es un edificio de un piso y un nivel subterraneo de 120mx160m que acoge una biblioteca, lugares de estudio para los estudiantes, una cafetería, restaurante, un auditorio y algunas actividades administrativas de la EPFL. La particularidad de esta estructura es rapidamente remarcada: las losas ondulan, sobrevolando luces importantes no sin recordar la forma de un trozo de queso suizo.

Fotographía del Rolex Learning Center (fuente: http://www.rolexlearningcenter.ch/the_building/image_gallery/)

La concepción de esta estructura obedece a criterios de arquitectos japoneses (SANAA). Como era de esperar, la forma compleja de la estructura complicó considerablemente los calculos de la misma. Efectivamente, la intensión inicial era de utilizar una estructura en cascarón delgado (shell structure en inglés). En pocas palabras, una estructura en cascarón es similar a una placa en la que una o varias curvaturas pueden coexistir, y una parte considerable de los esfuerzos se encuentran en el plano de la estructura.

En el caso del RLC, las curvaturas y las luces hicieron imposible un dimensionamiento en cascarón, a causa de effectos flexionales demasiado importantes. Finalmente, dos superficies onduladas fueron consideradas en el sistema portante del edificio.

Maqueta de la estructura en la que se señalan las dos superficies onduladas: una grande (abajo a la derecha) y otra pequeña (abajo a la izquierda). Figura elaborada a partir de imagenes de Bollinger + Grohmann Ingenieure (PDF, 3.5Mb).

El sistema estático de la estructura esta compuesto de un conjunto de vigas fuertemente armadas para poder retomar los momentos generados. Estudios específicos fueron necesarios para evaluar los efectos de la fluencia, retracción, fisuración y otros fenómenos no lineales.

Esquema del sistema estático, mostrando la localización de los elementos estructurales. Fuente: Bollinger + Grohmann Ingenieure (PDF, 3.5Mb)

En conclusion, el proyecto representó un desafio importante desde el punto de vista de la ingeniería. La funcionalidad del edificio ya esta siendo probada por los numerosos visitantes, atraidos por su apariencia particular.

Para mas detalles:

- Sitio web del RLC: http://www.rolexlearningcenter.ch/

- Grohmann, Bollinger, Weilandt y Wagner. Form Finding of the shell structures of the Rolex Learning Center in Lausanne. Proceeding of the IASS, 2009. Valencia. (PDF, 3.5Mb)

Detalles constructivos:

- Weilandt, Grohmann, Bollinger, Wagner. Rolex Learning Center in Lausanne: From conceptual design to execution. Proceeding of the IASS, 2009. Valencia. (PDF 2.1Mb)

Fotografías:

- Médiathèque EPFL

Litio boliviano: promesas y desafios

2010-02-14T23:42:00.000-08:00

Mauricio Majluf Dehne

Reducir la dependencia del petróleo y controlar los niveles de contaminación son dos de los grandes desafíos para el planeta. El 60% de las emisiones mundiales de CO2 provienen de combustibles fósiles líquidos, donde el transporte, con un cuarto de esta parte, consume la mitad de la producción mundial de petróleo. En este contexto, la industria mundial del automóvil, apuesta por la producción en serie de modelos híbridos y eléctricos, donde el mayor desarrollo tecnológico recae en las baterías, con el litio como componente clave.

Con datos actualizados al mes de enero 2010, con nuevas estimaciones tanto de los gobiernos como de las industrias Argentinas, Australianas y Chilenas, la U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries (pdf, 85Kb) se calculan en 25,5 millones de toneladas las reservas mundiales de litio, de las cuales 9 millones corresponden a Bolivia y 7,5 a Chile, declarándolas las mayores reservas del mundo. Adicionalmente, el gobierno boliviano anunció hace algunos días (Los Tiempos), que gracias a los sondeos que se han llevado a cabo hasta ahora, se puede afirmar que el salar de Uyuni posee al menos entre 18 y 20 millones de toneladas de litio, hasta aquí todos buenos augurios para nuestro país.

La otra cara de la moneda son los complejos obstáculos del proyecto del litio para Bolivia. Nótese que se utiliza la frase “proyecto del litio”, y no las palabras explotación, producción ni industrialización, que dejamos a reflexión del lector.

El área del proyecto, el salar de Uyuni, se encuentra a una altura nada despreciable de 3.700 metros sobre el nivel del mar, con temperaturas gélidas y fuertes vientos, cuenta con precarias vías de comunicación, incluida la vía férrea La Paz-Antofagasta que pasa justo al lado del salar. Curiosamente Antofagasta es la región de Chile que abarca al salar de Atacama, actualmente el mayor productor de carbonato de litio del mundo, donde la concentración de litio es 4 veces más alta que en nuestro salar (Red Bolivia), muy aparte de la enorme ventaja logística de su localización geográfica próxima a la costa.

¿Cuál es verdaderamente el interés de Bolivia en su proyecto en Uyuni?. Hace ya algunos meses, cuando empezaba esta reflexión (Los Tiempos), mencionaba el síndrome holandés y la repartición justa de las regalías de este proyecto. Con un poco de retorno de parte de algunos profesionales con relaciones en la Escuela de Minas de Paris, notoriamente me comía la torta antes de hornearla. Se tratará de clarificar este punto con un simple cálculo: la producción total mundial de litio en 2008 fue de 25.400 toneladas (sin que Bolivia aporte un gramo), con un precio estimado en el mercado de US$ 5.500 por tonelada para ese mismo año, haciendo un total de 140 millones de dólares. Con esto se pagan los costos de producción y sobre el remanente se cumple con los impuestos y regalías de cada país productor, suma de recaudación impositiva sin mucho impacto para ninguna arca estatal. Por otra parte, las previsiones aceptadas muestran una demanda mundial de 53.000 toneladas de litio en el año 2020 y se esperará que el precio se incremente. Para ese entonces seguramente se habrá ampliado la capacidad de producción de las minas existentes y se habrán desarrollado otras nuevas. Toyota, el constructor de automóviles más grande del mundo, aseguró su provisión de litio con un proyecto minero en Argentina (Reuters). ¿Estamos realmente en ventaja solo por tener las mayores reservas del mundo?. ¿El mercado mundial tendrá abastecimiento de litio con o sin explotación del salar de Uyuni en Bolivia?. ¿Cuánto tiempo durará la hegemonía del litio hasta que se logre una ruptura tecnológica en las baterías que acabe con su principal demanda? ¿Cómo una pequeña economía como la nuestra puede resolver el dilema de tener o no un socio industrial gigante para ganar tiempo y compartir riesgos, hacer frente al mercado ávido de litio pero con una fuerte y bien desarrollada competencia ya establecida y sobre todo, de donde se conseguirán los fondos y la tecnología necesaria sin poner en riesgo nuestra soberanía? El debate mismo.

Citando literalmente la reflexión de un profesional consultado en Francia “(…) el estado boliviano a comprendido bien que solo la industrialización en el principio de la cadena de valor del litio permitirá un valor agregado significativo. ¿Hasta donde será posible para el estado boliviano industrializar el litio? ¿Hasta las baterías?, hasta ahí podríamos sorprendernos, ¿hasta la construcción de vehículos?, ahí las limitaciones se vuelven inmensas, y esto es un eufemismo”.

Burj Khalifa

2010-01-05T07:43:00.000-08:00

Marcelo Oropeza

Una de las noticias de la semana es sin duda la inauguración en Dubái de Burj Khalifa, o el rascacielo más alto del mundo pour sus 828 metros de altura (189 pisos) o por su impresionante precio (1500 millones de US$) [1]. Sin embargo, pocos son los articulos que tratan de algunos de los detalles técnicos más interesantes que serán justamente tratados en este post de manera muy breve.

Burj Khalifa en elevacion y planta (fuente: [3])

Burj Kahlifa utiliza una técnica de construcción relativamente conocida, pero con una enorme cantidad de material. El diseño en planta en forma de "Y" fues escogida para reducir las fuerzas debido al viento. El centro de la "Y" es apoyado lateralmente por muros que recorren las extremidades. El diseño de la torre que se afina progresivamente busca limitar la oscilación de la torre a causa del viento que puede llegar con velocidades de hasta 50 y 150 Kh/h en la base y en la parte superior respectivamente. La oscilación es limitada no por razones de seguridad, sino más por razones de confort (estado limite de servicio) [1].

El afinamiento de la torre en forma de espiral, permite igualmente limitar los vortex de viento. La forma fue optimizada con ensayos en maquetas dentro de tuneles de viento. La forma hexagonal del centro de la "Y", formado por muros construidos en hormigón de alta resistenciaC80 y C60, constituyen una especie de tubo que permite aumentar la rigidez torsional. Las columnas fueron cuidadosamente calculadas para enfrentar de la mejor manera la fluencia y la retracción del hormigón. La construcción se realizó con un sistema de encofrado auto-portante (auto-climbing formwork system). La parte superior del rascacielo, contrariamente al resto de la estructura, es metálica [3].

Sistema estructural de Burj Khalifa (fuente: [2])

La estructura recurre a muchas técnicas diferentes, incluso algunas que fueron implementadas para poder respetar un planning muy apretado (fundaciones, tiempo fraguado del hormigón, armaduras prefabricadas, logistica de la obra, etc. etc.). Para no alargar el articulo, las personas interesadas en mas información, pueden consultar los documentos que propongo al final de este post.

La estructura esta ahora oficialmente inaugurada, y su utilización es inminente. Sin embargo, el desafío mas importante del rascacielo parece ser lo relacionado a la explotación: mobilidad interna y la gestion de flujos de los 12000 habitantes, la seguridad, etc.

Referencias

[1] Artíclo en francés en Le Temps (www.letemps.ch)

[2] Brief on the construction planning of the Burj Dubai Project, Dubai, UAE (PDF 1.09Mb)

[3] Engineering the World's tallest - Burj Dubai (PDF 1.24Mb)

Para más información:

Articulo sobre el edificio en Structurae (http://en.structurae.de/)

The tallest 20 in 2020 (PDF 302Kb)

The Council on Tall Buildings and Urban Habitat (http://www.ctbuh.org)

Hormigón translucido

2009-12-06T09:50:00.000-08:00

Marcelo Oropeza

El arquitecto húngaro Aron Losonczi, ganador del Premio Alemán RedDot Design desarrolló un producto muy original. Se trata de los ladrillos de hormigón Litracon (Light Transmitance Concrete) que tiene una particularidad que no pasa desapercibida: son translucidos!

Silueta visible a través de los ladrillos Litracon (fuente: http://www.litracon.hu/images/content/highres/Stockholmwall01_HR.jpg)

Estos ladrillos logran tales características siendo una combinación de fibras ópticas y concreto fino. Así, una prefabricación de bloques y paneles es posible. Debido a las pequeñas dimensiones de las fibras, estas ocupan el lugar de los agregados obteniendo como resultado un material mixto y homogéneo compuesto de vidrio y concreto.

La composición de estos ladrillos según su ficha técnica es de 96% de concreto y 4% de fibra óptica, con lo cual alcanzan una densidad de 2100 y 2400 kg/m3. La resistencia es comparable a la de ladrillos frabricados con concreto, con 50MPa en compresión y 7MPa en tracción inducida por la flexión.

Este producto sería sumamente interesante por sus características estructurales si fuese por tu excesivamente elevado precio. Efectivamente, el precio es aún más impresionante que sus capacidades translucidas, el cual oscila entre 800 y 3000 €/m2! Quizás con el tiempo el precio se haga más accesible.

Vulnerabilidad sísmica de las estructuras mixtas hormigón-mampostería

2009-11-20T08:30:00.000-08:00

Marcelo Oropeza

En nuestro país, una mayoría de las casas y edificios de habitación en las zonas urbanas y aledañas son corrientemente realizadas en pórticos en hormigón armado con muros en mampostería no armada. Las razones de esta tradición de construcción son diversas y probablemente la más influyente sea el costo. Efectivamente, el hormigón armado es un material que tiene un precio elevado por los costos de fabricación tanto del cemento como del acero de armaduras, mientras que el precio de la mano de obra es más accesible. Sin embargo, las investigaciones realizadas en varios países del mundo, muestran que la vulnerabilidad sísmica de dichas estructuras es significativa.

La percepción de riesgo por parte de la población y las ramas profesionales de la construcción parece no ser muy sensible a esta situación, ya que las tradiciones de construcción no han cambiado mucho en los últimos años. Por una parte, el atraso de normas de construcción que tengan directivas claras y estén adaptadas a la realidad del país, constituyen uno de los problemas principales. Esto, sin contar con el hecho de que todo cambio engendra, primeramente, una cierta reticencia de las ramas profesionales al momento de aplicarlas y más aún si los cambios propuestos son consecuentes.

Felizmente, una opción que no modifica mucho las tradiciones actuales ni los costos de construcción existe. Se trata de la mampostería confinada. El aspecto externo de una estructura en mampostería confinada es muy similar a otra construida de manera clásica (estructura mixtas hormigón-mampostería). Sin embargo, la diferencia radica principalmente en tres aspectos:

Una concepción estructural clara y simple.
Reglas fáciles de aplicar para vigilar la correcta ejecución de la obra.
Construir primero los muros en mampostería y solamente después hacer el vaciado de hormigón armado.

Estructuras en mampostería confinada en América Latina (Fuente: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0376-723X2004000200003&script=sci_arttext)

Una buena concepción estructural es probablemente la etapa más importante. Una concepción correcta y coherente permite un buen comportamiento sísmico. De manera similar, la vigilancia de la obra es también importante, de manera a aplicar correctamente la concepción realizada previamente. El tercer aspecto es probablemente donde se necesitan más explicaciones.

Qué problemas trae el hecho de construir de manera tradicional (primero los pórticos y luego los muros en mampostería)? La mampostería no es considerada entre los mejores materiales del punto de vista sísmico. Su comportamiento es complejo y menos dúctil que el del hormigón armado. Además, que siendo material de “relleno” en los pórticos de hormigón armado, las cargas que soporta son mínimas. Efectivamente, las cargas son principalmente transmitidas a través de los pórticos, lo que reduce considerablemente la resistencia de la mampostería a las cargas laterales. En otras palabras, estamos en presencia de un muro poco resistente. Eso explica los daños sísmicos típicos de este tipo de estructuras: los muros en mampostería tienden a desmoronarse. Si los pórticos están bien dimensionados, los daños no conciernen la estructura, sin embargo el costo de los daños engendrados sobre el mobiliario y otros es consiredable, sin contar de los riesgos humanos.

Daños típicos en una estructura en pórticos en hormigón armado y muros en mampostería construidos de manera tradicional. (Fuente: Marcelo Oropeza, durante la misión a L'Aquila (Italia) auspiciada por la SGEB).

Qué se gana colocando primero el muro en ladrillo y luego vaciar el hormigón? El comportamiento estructural es completamente diferente. Los muros en mampostería transmiten cargas mayores a las del caso tradicional. Aun si los muros en mampostería y el hormigón armado tienen un comportamiento diferente, este tipo de ejecución garantiza que ambos “trabajen” juntos. Es decir, los muros son mas resistentes y el hormigón juega un rol de protección con respecto a la mampostería. El resultado es una estructura más dúctil y mejor adaptada a las solicitaciones sísmicas. Otro aspecto importante es que el costo suplementario de este tipo de ejecución es bajo, ya que las cantidades de material necesarias son muy similares a las de una construcción tradicional.

Las virtudes de la mampostería confinada han sido confirmadas por muchos ensayos alrededor del mundo. En América Latina, países vecinos como Perú y Colombia han lanzado programas de investigación en este campo, dado que se encuentran en zonas sísmicamente más solicitadas que nuestro país. Este programa incluye experimentos para la caracterización del comportamiento de dicho método constructivo, así como las bases de cálculo para los ingenieros. Conscientes de que en la práctica muchas construcciones se hacen sin más conocimientos que la experiencia empírica de los propietarios o los albañiles, dos manuales particularmente dirigidos a la aplicación de los principios constructivos de la mampostería armada han sido redactados:

En otras palabras, estos manuales son de lenguaje accesible, muy didácticos y tienen ejemplos muy claros de la correcta ejecución en la obra.

Bolivia y los terremotos

2009-09-21T08:35:00.000-07:00

Marcelo Oropeza

Los terremotos son fenómenos naturales ocasionados por la liberación brusca de la energía acumulada por la actividad de las placas terrestres. Como muchos otros lugares en el mundo, Bolivia presenta un riesgo moderado

(Fuente: http://www.acm.org/crossroads/wikifiles/13-3-S/gfx/global_seismic_hazard.jpg)

Los terremotos son fenómenos complejos cuya predicción es todavía incierta. En el campo de la ingeniería antisísmica, los sismos son usualmente considerados como una energía. Una estructura antisísmica es una estructura que pudiendo soportar la acción de fuerzas causadas por sismos frecuentes. La importancia de estas fuerzas es definida por las normas de diseño y construcción locales.

Considerando que terremotos de mediana intensidad son probables: ¿las construcciones en Bolivia están preparadas para un evento sísmico? ¿Las tipologías de la construcción boliviana son aptas a disipar la energía proveniente de un sismo?

El 6 de abril 2009, la region del Abruzzo, Italia (ver mapa extraido de google maps)

fue afectada por un sismo de magnitud Mw=6.3 (en la escala de magnitud de momento) que corresponde a aproximadamente 5.8 en la escala de Richter cuyo epicentro se situó en la capital de la región, la Aquila, y causó numerosas muertes, heridos e importantes pérdidas materiales.

A modo de comparación, el terremoto de Aiquile del 22 de mayo de 1998 tuvo una magnitud Mw=6.6 o 6.8 en la escala de Richter (ver The 1998 Aiquile, Bolivia earthquake: A seismically active fault revealed with InSAR y Local soil conditions and earthquake damage in the town of Aiquile - Bolivia para más información).

Hasta hace pocas semanas, la movilización de medios y de personas en Aquila era aún consecuente. Durante una visita a esta región, una tipología resalta por sobre todas las otras: las estructuras en pórticos con muros en mampostería. Durante la misión suiza del 31.08.09 al 04.09.09, se observó que justamente esta tipología es una de las más afectadas. Los daños en muros no estructurales (mampostería) son muy comunes y, en algunos casos, serios daños estructurales son también observables.

En Bolivia estas estructuras son también muy frecuentes por razones de costo y de tradición. Durante la visita a Aquila, las estructuras en pórticos presentan niveles de daño diversos, relacionados especialmente a:

- la fecha de diseño y construcción (normas y conocimientos de dimensionamiento sísmico);

- la calidad de los materiales (calidad del hormigón y armaduras) y;

- la aplicación correcta de las reglas de construcción en la obra (por ejemplo: manera de colocar los estribos y su cantidad).

Varias preguntas aparecen:

- ¿las estructuras en pórtico pueden ser mejoradas fácilmente?

Las mejoras suelen ser relativamente simples a implementar. El control de una buena calidad del hormigón y sobre todo la utilización de aceros de armadura corrugadas teniendo cuidado de vigilar los empalmes y una cantidad suficiente de estribos y de una correcta ejecución son detalles simples y sin embargo primordiales. Concretamente, la mampostería confinada (confined masonry) es una técnica muy similar a las de los pórticos que se realizan actualmente. La diferencia viene sobre todo del orden en el que las tareas son ejecutadas: primero los muros en mampostería y luego las columnas en hormigón. La meta consiste en utilizar los muros como elementos portantes y que el hormigón forme los elementos (vigas y columnas de los pórticos) de manera a crear un apoyo lateral a los muros de mampostería.

- ¿Estas mejoras son económicamente realizables en Bolivia?

Sin duda, si. El costo suplementario viene las verificaciones que el ingeniero debe realizar y sobre todo de un esfuerzo suplementario en la obra misma para que esos conceptos sean aplicados correctamente. El costo engendrado por el eventual aumento del material es frecuentemente bajo.

- ¿Que mejoras son propuestas en otros países?

Las investigaciones en el área de prevención sísmica proponen diferentes tipos de soluciones. En Suiza, los muros en hormigón armado, considerando los criterios constructivos de las normas en vigor, son utilizados de manera corriente. En Bolivia este tipo de construcción incrementaría el precio de la obra de una manera importante. Por ejemplo, la cantidad de hormigón y de acero de armaduras serán mas importantes que en las construcciones habituales.

Por otro lado, las estructuras en pórtico no son necesariamente malas desde el punto de vista sísmico. Considerando ciertas reglas, un comportamiento dúctil puede ser correctamente desarrollado. En ese sentido, existen documentos en español que tratan ciertas consideraciones constructivas de las estructuras sismo-resistentes en “mampostería confinada” de manera simple, como por ejemplo Manual de construcción, evaluación y rehabilitación sismo resistente de viviendas en mampostería - Colombia (PDF 9.2Mb) y Construcción y mantenimiento de viviendas de albañilería - Perú (PDF 5.9Mb).

Vale la pena remarcar que las medidas necesarias para obtener estructuras antisísmicas son relativamente simples. La situación se complica considerablemente en el caso de las estructuras existentes, donde toda modificación estructural engendra costos, periodos en los que la estructura no puede ser utilizada (una casa o edificio que debe ser parcial o totalmente desocupada por motivos de modificaciones estructurales). Para evitar al máximo intervenciones económicamente injustificadas y para garantizar un nivel de seguridad mínimo, métodos de evaluación más o menos complejos y precisos son propuestos por la comunidad científica.

¿Qué daños puedes esperarse con un temblor de mediana intensidad de Bolivia?

Es una pregunta difícil de responder directamente. Muchos factores entran en juego, como la repartición de las tipologías más vulnerables sobre el territorio, los efectos locales (suelos), la distancia del epicentro, etc. sin nombrar el hecho de que se trata de estructuras existentes. Sin duda, una difusión amplia de los conocimientos en estructuras sismo-resistentes y la experiencia de los ingenieros locales podrán dar pautas sobre la vulnerabilidad actual en Bolivia.

Nuevo Editor en la sección de Ing. Civil

2009-09-20T12:00:00.000-07:00

Marcelo Oropeza (MSC Ing. Civil/ Lausana Suiza)

Facebook, Twitter, MSN son plataformas virtuales muy conocidas y utilizadas tanto en Bolivia como en el mundo. Pero internet no se resume solamente a poder consultar y expresar opiniones a modo de pasatiempo. Internet es más que nunca una herramienta indispensable de acceso a una vasta cantidad de información profesional. Uno de los grandes problemas en Bolivia es el acceso a una información reciente y de calidad y es justamente ahí que internet juega un rol muy importante.

La costumbre y la frecuencia de utilización de internet en Bolivia se desarrollan poco a poco y una de las maneras de impulsarlas es el uso de una plataforma como la de BNP. En Ing. civil así como en las otras ramas de la ingeniería, poder compartir información técnica, encontrar soluciones a problemas específicos de la profesión, transmitir anuncios de eventos que aseguren la formación continua de los ingenieros, aportan un grano de arena más hacía una red dinámica, útil y en español.

Aún si el español es una de las lenguas mas habladas en el mundo, su presencia en internet está aún lejos de la supremacía del inglés. Este problema crea un obstáculo suplementario en la búsqueda de información técnica, puesto que es necesario conocer un vocabulario técnico de base. Una vez más, internet propone soluciones, como diccionarios o glosarios técnicos en línea:

The translation workplace

Glosario del mantenimiento de la infraestructura urbana (PDF)

Water Words dictionnary

Construction Glossary from Home Building Manual

Construction Glossary and Terms

Architecture Topical Glossary

Para los apasionados, existen también sitios de base de datos de puentes, carreteras, vias férreas obras remarcables, como por ejemplo Structurae

Es más, muchos proyectos de ayuda a países en vías de desarrollo existen actualmente en forma electrónica. Esa información puede ser potencialmente utilizada en nuestro país, beneficiando así de los frutos de la investigación. Por ejemplo, la investigación en el área de la construcción antisísmica de Confined masonry (En la pestaña "Existing codes and standards" existe documentación en español)

La Ing. civil es un dominio muy amplio y pretender cubrir todas las especialidades existentes de manera correcta, es una tarea prácticamente imposible para una sola persona, así que la invitación para comenzar nuevos posts tratando temas del interés de cada uno está hecha. El primer paso hacia una plataforma útil es una plataforma activa. No duden en expresar sus inquietudes, sus reacciones a posts existentes, sus preguntas y toda aquella información que quieran compartir ya sea con el grupo de Ing. Civil, o con la red de profesionales bolivianos.

Cordialmente,

Marcelo Oropeza

Editor del grupo Ing. Civil