Laboratorio Central de Estructuras y Materiales

Durante el año 2000 el Laboratorio Central de Estructuras y Materiales ha desarrollado una intensa actividad en relación con la asistencia técnica, la experimentación, la investigación y preparación de normativa, todo ello en el ámbito de los materiales de construcción y de las estructuras de ingeniería civil y de edificación.

Se han realizado las auscultaciones de los viaductos de Guriezo y Ontón, situados en la autovía del Cantábrico. Se han realizado, asimismo, las de los viaductos sobre los ríos Arnoya y Valenzana, en la provincia de Orense, ambos realizados con pretensado exterior, y la del viaducto sobre el río Tajo, en la N-V, en la provincia de Cáceres.

Dentro del programa de asistencia técnica a la Dirección General de Carreteras en temas de puentes y estructuras se ha realizado un análisis de las causas de los daños de un puente en el acceso a Cádiz desde la N-IV y en el viaducto de Tarifa, en la N-340. Se ha realizado también el ensayo dinámico de una pasarela peatonal sobre la N-232 en Logroño, encaminado a estudiar, aparte de su comportamiento y respuesta dinámica, el confort de los peatones frente a las vibraciones en este tipo de estructuras.

Asimismo, se ha comenzado un trabajo para el ente "Gestor de Infraestructuras Ferroviarias" (GIF) relativo a la redacción de unas especificaciones para la realización de pruebas de carga en puentes de ferrocarril de líneas de alta velocidad.

Se ha continuado con la inspección y el estudio de puentes de fábrica dentro del trabajo de caracterización de los puentes romanos del tramo extremeño de la Vía de la Plata, para la Junta de Extremadura, que ha proporcionado la oportunidad de utilizar técnicas muy diversas de análisis de este tipo de estructuras, para las que, entre otras actuaciones, se han realizado la definición geométrica, la caracterización de los materiales, su situación desde el punto de vista hidráulico e hidrológico, la localización de las posibles canteras a utilizar en reparaciones o, cuando ha sido necesario, el análisis estructural.

En cuanto a la asistencia técnica al Ministerio de Educación, Cultura y Deportes en relación con daños y problemas estructurales en edificaciones de su patrimonio que, generalmente poseen un carácter monumental, se ha actuado, entre otros, en edificios tan emblemáticos como el Archivo de Indias, en Sevilla, el Palacio del Marqués de Dos Aguas, en Valencia, el Colegio de San Gregorio, en Valladolid, el Museo de Arte Romano de Mérida, el Museo Casa del Greco, en Toledo, o el Casón del Buen Retiro, en Madrid. En unos casos el trabajo se ha centrado en la patología de los materiales constructivos, especialmente en relación con las fachadas y en otros en el comportamiento estructural del edificio.

Se ha continuado el Control de fabricación y puesta en obra de tuberías de abastecimiento de agua, unas de hormigón armado con camisa de chapa y otras de acero reforzado, destinadas a varias arterias pertenecientes a la Confederación Hidrográfica del Tajo.

La actividad del programa de Ingeniería Sísmica ha estado relacionada con los ensayos a fatiga e impacto, mediante el simulador sísmico de seis grados de libertad, de diferentes equipamientos industriales destinados al ferrocarril, como han sido: tarjeta de comunicaciones, motores electro-hidráulicos, unidades de aire acondicionado, alimentadores de potencia, etc.

Para la empresa Frameco se ha realizado un conjunto de ensayos para determinar la capacidad resistente de un tipo de paneles de encofrado, simulando en los mismos los esfuerzos que se producen durante el proceso de hormigonado en condiciones reales de servicio.

Dentro de la participación en programas europeos, se ha continuado con el Proyecto BRIME para establecer las bases de un sistema europeo para la gestión de puentes. Asimismo, se ha proseguido con la participación en la acción Cost 345 en relación con la evaluación de estructuras en las carreteras (puentes, túneles y muros).

Se ha realizado para la Agencia Española de Cooperación Internacional el estudio de varios puentes y estructuras en Venezuela afectados por las inundaciones de diciembre de 1999.

En el campo de los MATERIALES de construcción la actividad más relevante del Laboratorio Central ha sido la siguiente:

En materia de hormigones se ha preparado para la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento una aplicación informática que permite de forma automática la determinación de las clases de exposición ambiental en cualquier población española según los criterios establecidos en la EHE. Se ha comenzado también la elaboración del Libro Blanco del Hormigón. Ambos trabajos se realizan en colaboración con el Centro de Estudios de Carreteras.

Finalmente, para esta misma Secretaría, se ha realizado un estudio sobre la influencia de los revestimientos en la durabilidad de elementos de hormigón estructural.

Para la Dirección General de Calidad y Evaluación Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente se viene realizando un trabajo que, en colaboración con otros Centros del CEDEX, tiene por objeto la preparación de una guía de utilización de residuos en la construcción. El Laboratorio Central ha completado la parte correspondiente a la utilización de residuos en el hormigón estructural.

En cuanto a los aceros utilizados en la construcción, se ha continuado con la realización de ensayos de homologación y acreditación de armaduras activas y de alambres corrugados para mallas electrosoldadas, así como para la certificación de barreras galvanizadas para carretera.

En el tema de control de calidad de los materiales plásticos utilizados para impermeabilización de embalses se ha continuado para la Dirección General de Obras Hidráulicas y Calidad de las Aguas el seguimiento de diversos embalses de la zona de las cuencas del Segura, Júcar y Sur de la Península. Asimismo, para Baltén, se prosiguió con el control de calidad de los materiales plásticos utilizados para impermeabilización de embalses en Canarias

En relación con la señalización se han venido efectuando ensayos para la certificación de la marca N de AENOR en los materiales empleados para productos de señalización vertical así como ensayos correspondientes a microesferas, en el caso de marcas viales.

Se ha preparado para el Consorcio Termoarcilla un estudio del comportamiento frente a esfuerzos cortantes de fábricas de este material.

La actividad en relación con trabajos sometidos a precios públicos ha dado lugar a cerca de 250 ensayos de muy diversos tipos.

Dentro de la actividad de I+D+I se ha finalizado el estudio, en este caso para la Comunidad de Madrid, relativo a la utilización, como adición para hormigones, de las cenizas procedentes de la central de tratamiento de residuos de Valdemingómez. Por otra parte se siguen recopilando datos para el estudio del comportamiento de nuevos materiales poliméricos utilizados para la impermeabilización de embalses.

Dentro de la actividad de instrucciones técnicas para la Secretaría General Técnica del Ministerio de Fomento, se ha comenzado la traducción al inglés de la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE), al objeto de permitir su mejor difusión y conocimiento internacional. Se ha continuado también, para dicha Secretaría General, con el estudio de la vida útil de las estructuras de hormigón, encaminado a aportar en el futuro mejoras, en lo que a este tema se refiere, en la referida Instrucción EHE.

En colaboración con el Centro de Estudios de Carreteras se ha ostentado la Presidencia y Secretaría del Grupo de Trabajo de la Comisión Permanente del Hormigón encargado de la actualización de la Instrucción de Hormigón para instalaciones nucleares de acuerdo con la reciente EHE.

En cuanto al tema de la elaboración de normativa relativa a materiales, se ha continuado con la participación en numerosos comités de normalización, tanto españoles como europeos.

El equipamiento del Laboratorio se ha visto potenciado con la mejora y actualización de algunos equipos, entre ellos, el sistema de control de actuadores dinámicos para ensayo de elementos estructurales, permitiendo actualmente la actuación coordinada y simultánea, tanto en ensayos estáticos como dinámicos, de tres gatos hidráulicos, uno de 500 kN y dos de 150 kN.

LA AUSCULTACIÓN DE PRESAS DE FÁBRICA

INTRODUCCIÓN

Estos sistemas no deben considerarse como un elemento aislado, ya que un factor predominante de todo este trabajo será el juicio crítico en función de la experiencia y conocimientos reales de los diferentes episodios acaecidos, de tal forma que el sistema se integre como una herramienta más para el personal técnico cualificado y estamentos que velan por el buen funcionamiento de las diferentes presas.

Dentro de las colaboraciones del CEDEX con la Dirección General de Obras Hidráulicas y Calidad de las Aguas, específicamente con la Confederación Hidrográfica del Ebro, se está desarrollando un proyecto piloto para el análisis de la instrumentación existente en un conjunto de presas de hormigón que, una vez automatizada en su totalidad y conectada con la unidad de control establecida en Zaragoza, posibilitará, mediante el desarrollo de una herramienta de seguimiento, la aplicación SIGAP (Sistema integral de gestión para la auscultación de presas), mejorar el conocimiento del comportamiento en tiempo real y el estado de seguridad de estas estructuras.

SISTEMA INTEGRAL DE GESTIÓN PARA LA AUSCULTACIÓN DE PRESAS

El desarrollo de dicha aplicación tiene como objeto disponer de los medios necesarios para la adquisición, transmisión, gestión, análisis e interpretación de las lecturas de los diferentes equipos de auscultación existentes en las presas. Marcando una línea de actuación en el desarrollo de las correspondientes herramientas de I+D+I que por medio de modelos de simulación, permitan conocer la bondad de las medidas obtenidas a partir de los sensores y la historia para predecir con un cierto margen de confianza cuál deberá de ser el comportamiento de la estructura; de tal forma que un análisis sistemático de la evolución de los diferentes parámetros garantice su seguridad y, en el caso de producirse alguna anomalía, se pueda de detectar con la mayor anticipación posible.

La integración del sistema de auscultación de una presa dentro de un sistema más general de gestión deberá plantearse desde el análisis de conocer cuál es el funcionamiento en las diversas presas de titularidad pública, los medios disponibles, las posibilidades de actuación, la tipología y comportamiento de la presa, su explotación, etc. A partir de todo ello, se establecerán las pautas y necesidades adecuadas a cada uno de los supuestos presentados. En general, un sistema de control se establece en tres niveles:

A partir de estos condicionantes el sistema de auscultación se basará en estudios referentes a: proyecto de la presa, inspecciones técnicas, dispositivos de auscultación, análisis e interpretación de los registros disponibles, trabajos de campo y laboratorio, realización de modelos numéricos de comportamiento y ajuste de los trabajos a la normativa y tecnología actual.

Los sistemas de auscultación de presas generan una gran cantidad de información proveniente de los equipos automatizados y de la toma manual de datos. Aparecen así multitud de incidentes que obligan a depurar o ajustar las medidas en función de su valor, así como gran cantidad de medidas que por sus rangos no son representativas del comportamiento de la presa. Por ello no será viable casi nunca trabajar con toda la información que se va adquiriendo por medio del sistema, aunque sin perder estos datos que permitirán con posterioridad realizar análisis más detallados de incidencias y patologías acaecidas en la presa.

Todo sistema de control y auscultación de una presa deberá funcionar con datos fiables y ajustados a la realidad del comportamiento de la estructura; por ello es necesario que el conjunto de medidas adquiridas pase por un filtro de control y sean depuradas aquéllas no razonables por su valor y, que por ello, no proporcionan ninguna información. A partir de los datos obtenidos y una vez depurados y validados, deberán analizarse para garantizar que el comportamiento de la presa se encuentra dentro de los márgenes de seguridad establecidos, así como para incorporar nueva información al propio sistema.

Así, se podrán detectar a tiempo las posibles incidencias o patologías de la presa, permitiendo la planificación de los trabajos necesarios para garantizar en todo momento un grado de seguridad óptimo de la estructura.

A partir de los datos obtenidos del análisis e interpretación de todo el equipo de auscultación, junto con el comportamiento real de la presa, será posible establecer modelos numéricos para simular y predecir las tendencias de cada uno de los sensores de los sistemas. Para la elaboración de las diferentes teorías se considerará que las singularidades propias de las presas se manifiestan aun más cuando se desarrollan herramientas numéricas que simulen su comportamiento, destacando: la escala del problema de grandes dimensiones, que obliga a realizar simplificaciones en los modelos y la realización posterior de estudios detallados de las partes singulares (desagües, aliviaderos, cámaras, drenajes, galerías, cámaras de válvulas, juntas, etc.); la geometría compleja de la propia estructura y del terreno sobre el que se asienta; el comportamiento no lineal de los materiales que las forman, como son las rocas, los suelos, los hormigones, etc.; las condiciones externas y ambientales; la multitud de hipótesis de cálculo (peso propio, carga hidrostática, cargas térmicas, terremotos, impactos, asientos diferenciales en cimentación, deslizamientos, etc.), cada una con sus singularidades propias.