La realidad de la construcción en Bolivia

Marcelo Oropeza

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

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

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

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

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

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

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