Libro 1.indbEstimados lectores:
Luego de un año del terremoto y posterior tsumani que azotó gran parte de la zona centro- sur de Chile, el 27 de febrero de 2010, mucho se ha escrito sobre los daños y los afectados producto del mismo. Con todo, se tiene un balance positivo, pues dada las características del mismo se podría haber presentado un escenario aún más devastador.
No deseo minimizar los efectos del terremoto, ni menos las pérdidas de vidas humanas. Deseo plantear una perspectiva positivista de una actividad muchas veces cuestionada: la construcción en Chile. De esta manera deseo destacar el desempeño de miles de edificaciones e infraestructura a nivel nacional que presentaron un compartamiento adecuado, asegurando de buena manera la vida de las personas, sus recuerdos y sus bienes materiales.
La construcción en Chile, entendida como la cadena del valor, desde el diseño hasta la recepción de un determinado proyecto, aprobó con buena nota. Al analizar lo indicado es importante entender que, de un tiempo a esta parte, la industrialización de los procesos permite minimizar la ocurrencia de problemas, lo cual, sumado a la calidad certificada de materiales, sistemas constructivos y mano de obra, se conjuga favorablemente en pos de los resultados.
Los proyectos que actualmente se están realizando, y sin duda los futuros, exigen de los profesionales un trabajo mancomunado y multidisciplinar, donde no solo la técnica es importante, sino también la ética, el liderazgo, el manejo de crisis, las habilidades blandas y nuevas estrategias de gestión, todo lo cual se transforma en herramientas vitales para el éxito del mismo.
Normalmente estas competencias no son entregadas por las carreras universitarias y difícilmente se adquieren en la vida profesional; es aquí cuando la realización de un grado académico mayor marca la diferencia.
En el marco de lo anterior, y con la finalidad de formar profesionales destacados con conocimientos, habilidades y competencias superiores, es que la Escuela de Construcción Civil cuenta con el Magíster en Construcción (MeC), el cual, por más de cinco años, ha formado profesionales con altas competencias, quienes se encuentran desempeñándose en importantes proyectos en Chile y en el extranjero.
Deseo invitarlos a conocer nuestro programa de estudios y verificar la atingencia del mismo al quehacer de cada uno. El desafío del mañana comienza a resolverse hoy, con el MeC apoyamos tu desarrollo.
Francisco Prado G. Jefe de Programa
Magíster en Construcción Escuela de Construcción Civil UC
Comité Evaluador:
OLADIS MARICI TROCONIS DE RINCÓN: Ingeniera Química, Magíster en Corrosión, Universidad del Zulia, Venezuela, Consultora de la Gobernación del Estado de Zulia, Venezuela.
JOSÉ CALAVERA RUIZ: Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Ingeniero Técnico de Obras Públicas.
MANUEL RECUERO: Doctor en Ciencias Físicas, Universidad Autónoma de Madrid, España, Profesor Titular, Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I Industriales, España.
ANDRÉ DE HERDE: Ingeniero Civil, Arquitecto, Université Catholique de Louvain, Bélgica, Profesor Ordinario, Decano Facultad de Ciencias Aplicadas de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica.
LEONARDO MEZA MARÍN: Constructor Civil, Pontifi cia Universidad Católica de Chile, Profesor Adjunto, Doctor en Ingeniería Acústica, Universidad Politécnica de Madrid.
JAVIER RAMÍREZ: Licenciado en Arquitectura, Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México, Doctor en Arquitectura, Unidad de Postgrado de Arquitectura, UNAM, México.
NATHAN MENDES: Doctor en Ingeniería Mecánica de la Universidad Federal de Santa Catarina, profesor titular de la Pontifi cia Universidad Católica de Paraná.
MIGUEL ANDRADE GARRIDO: Doctor en Ciencias de la Educación, Pontifi cia Universidad Católica de Chile, Profesor Adjunto.
LUIS BOBADILLA: Doctor, Universidad del Bío-Bío, Director del Centro de Investigación en Tecnologías de la Construcción (CITEC).
PHILLIPPE LAGIÈRE: Doctor. Université Bordeaux 1, Director ejecutivo y responsable científi co ECOCAMPUS.
DANIEL CASTRO-FRESNO: Doctor. Director Técnico del Grupo de Investigación de Tecnología de la Construcción y Director del Laboratorio de Geosintéticos, de la Universidad de Cantabria.
CARLOS OTEO: Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos por la U.P.M. Presidente de los Comités de Geotecnia de la Asociación Técnica de Carreteras y AENOR, España.
CARLOS MARMOLEJO: Doctor arquitecto. Centro de Política de Suelo y Valoraciones. Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona.
TULIO SULBARAN: Ph.D. Director ICCE. University of Southern Mississippi.
ROBERT SEGNER: Profesor. Texas A&M University.
ABDOL CHINI: Ph.D. Director y profesor. University of Florida.
GUSTAVO MALDONADO: Ph.D. Department of Construction. Georgia Southern University.
MOSTAFA KHATTAB: Ph.D. Department of Construction Management. Colorado State University.
MICHAEL RILEY: Ph.D. School of Architecture, Design and Environment. Universtiy of Plymouth.
STEVE DONOHOE: MSc. Universtiy of Plymouth.
HUMBERTO AMORIM: Ph.D. Universidade de Aveiro, Portugal.
Director
Carola Sanhueza
Av. Vicuña Mackenna 4860, Macul. Santiago de Chile
Escuela de Construcción Civil Pontifi cia Universidad
Católica de Chile, Santiago
Esta publicación cuenta con el aporte fi nanciero de la
Vicerrectoría de Investigación de la Pontifi cia Universidad
Católica de Chile
LA REVISTA DE LA CONSTRUCCIÓN SE ENCUENTRA INDEXADA EN: – Science Citation Index Expanded – ISI – Directory of Open Acess Journals – DOAJ – Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América
Latina, el Caribe, España y Portugal – LATINDEX – Scientific Electronic Library Online – SciELO Chile
Sumario Percepción de barreras a la incorporación de criterios de eficiencia energética en las edificaciones Trebilcock, M.
Análisis estocástico y diseño probabilista en la geotecnia. Aplicación al diseño geotécnico de cimentaciones superficiales en suelos cohesivos Quevedo, G. / Martínez, A.
Design-Build-Finance in the US: The case of iROX, I-75 Road Expansion Project Forcael, E. / Ellis Jr., R. / Jaramillo, F.
Last Planner en subcontrato de empresa constructora Andrade, M. / Arrieta, B.
Propuesta de una metodología de certificación de eficiencia energética para viviendas en Chile Hernández, H. / Meza, L.
Analisis de comportamiento térmico de edificios de oficinas en comunas de la Región Metropolitana, Chile Bustamante, W. / De Herde, A. / Encinas, F.
El impacto del policentrismo sobre la distribución espacial de los valores inmobiliarios: un análisis para la Región Metropolitana de Barcelona Aguirre, C. / Marmolejo, C.
Competitiveness factors and indexes for construction companies: findings of Chile Orozco, F. / Serpell, A. / Molenaar, K.
Página finales
4 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Perception of barriers to
the inclusion of energy
effi ciency criteria in
buildings
Percepción de barreras a la incorporación de criterios de efi ciencia energética en las edifi caciones
Autores
TREBILCOCK, M. Arquitecta, MA, PhD Académica Depto. Diseño y Teoría de la Arquitectura, Universidad del Bío-Bío Avda. Collao 1202, Concepción, Chile
E-mail: mtrebilc@ubiobio.cl
14/09/2010
01/12/2010
[]páginas: 4 - 14 [ 5 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Trebilcock, M.
Abstract
Resumen Este artículo analiza las principales barreras a la integración de eficiencia energética percibidas por arquitectos que se desempeñan tanto en el ámbito público como privado en las principales ciudades del centro-sur de Chile. La metodología de investigación se basó en Focus Groups con arquitectos de Temuco, Valdivia, Concepción y San- tiago, quienes en su mayoría tienen experiencia en estos temas, los menos un creciente interés. El análisis de la información recopilada permitió agru- par las barreras según su naturaleza y contrastarlas con las principales moti- vaciones personales, como también con los incentivos externos. La metodología hizo posible además distinguir algunas barreras o motivaciones particulares de los grupos de las distintas ciudades que responden a características locales como el clima o a situaciones socio- políticas específicas. Los resultados su- gieren que las principales motivaciones para los arquitectos chilenos persiguen fines de perfeccionamiento profesio- nal y responsabilidad social; mientras
This article analyses the main barriers to energy-efficiency perceived by groups of architects who work in the public and private sectors in the main cities of the centre and south of Chile. The methodology was based on Focus Groups of architects from Temuco, Valdivia, Concepcion and Santiago who are experienced in these issues, or at least show a growing interest. The information gathered was organised around groups of barriers of different nature that were compared with the main personal motivations and also with the main external incentives perceived by the architects. The methodology also made it possible to distinguish different barriers and motivations coming from the groups of different cities that respond to local characteristics such as climate and specific socio-political situations. The results suggest that the main motivations for Chilean architects respond to aims of professional development and social
responsibility; while the main barriers respond to multiple causes, from higher investment costs and lack of financial incentives to the important barriers of lack of knowledge and professional competence in these issues.
The conclusions identify the main implications of this study for education, where the results suggest the necessity of covering education in energy efficiency along the complete application chain, from postgraduate studies to technical courses for construction workers, as well as the dissemination of knowledge for the whole society. In addition, the development of new policies in the area should focus on financial and tributary incentives, as well as more regulations with severe technical standards. The conclusions also suggest the necessity of a better articulation of the different institutions, which permit to generate more effective actions.
que las barreras responden a múltiples vertientes, desde el costo de inversión inicial, carencia de suficientes políti- cas públicas e incentivos económicos, hasta la importante barrera del desco- nocimiento y la falta de competencias profesionales en estos temas.
Las conclusiones permiten identificar las principales implicancias de este estudio para la educación, donde los resultados sugieren la necesidad de cubrir la educación en eficiencia energética en toda la cadena de apli- cación; desde ofertas de postgrado a profesionales hasta capacitación a trabajadores, incluyendo también edu- cación a los usuarios. Por otro lado, las nuevas políticas en el área debieran concentrarse en incentivos económicos y tributarios, además de reglamenta- ciones más exigentes con estrictas ba- ses técnicas. Las conclusiones también sugieren la necesidad de una mayor articulación entre los distintos organis- mos pertinentes, que permita realizar acciones más efectivas.
Key words: energy efficiency, barriers, motivations, incentives.
Palabras clave: eficiencia energética, barreras, motivaciones, incentivos.
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Introducción
Hace algunos años que Chile como país tomó a la eficiencia energética (EE) como uno de los caminos esenciales para reducir el constante crecimiento de la demanda energética, que ha alcanzado un 3,8% por año durante los últimos 10 años. Estudios del PRIEN de la Universidad de Chile (2008) predicen que sin medidas de EE la demanda podría duplicarse en el período 2007-2011, mientras que con medidas de EE la demanda podría reducirse en un 20% al final del período mencionado.
El sector de la construcción tiene un importante papel en la reducción de la demanda energética, ya que según antecedentes de la CNE (2007), el sector co- mercial, público y residencial representa el 25% del consumo final de energía del país; y dentro de este sector, el residencial representa un 82,8%; el comercial un 14,1% y el público un 3,1%.
El primer esfuerzo institucional por orientar las polí- ticas públicas en este sentido ha sido la creación del Programa País Eficiencia Energética (PPEE) en el año 2005, cuya actual misión es consolidar el uso eficiente como una fuente de energía, contribuyendo al desa- rrollo energético sustentable de Chile (PPEE 2009). El PPEE incluye un área técnica orientada al sector cons- trucción y vivienda que impulsa proyectos tendientes a disminuir en consumo de energía en este sector en un 0,9%. La articulación público-privada del PPEE ha contado con proyectos impulsados por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo (MINVU), de la Cámara Chilena de la Construcción (CCHC) y del Instituto de la Construcción. Dentro de las políticas destacadas en este sentido está el Programa de Reglamentación sobre Acondicionamiento Térmico en Viviendas im- pulsado por el MINVU a partir del año 2000 que se ha incorporado a la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones, con el objetivo de mejorar los es- tándares de aislación térmica en techumbre, muros, pisos y ventanas (Instituto de la Construcción 2006). La primera parte que comenzó a regir al año 2000 normó la aislación de techumbres y la segunda parte que comenzó a regir el año 2006 normó la aislación de pisos, muros y ventanas.
Destacan también dentro del sector público el nuevo Programa de Protección del Patrimonio Familiar (PPPF) de Acondicionamiento Térmico de Viviendas, que apunta a mejorar la habitabilidad de las viviendas so- ciales a través de un subsidio orientado especialmente al mejoramiento térmico de la envolvente. El programa tuvo una fase piloto en las comunas de Temuco y Padre las Casas, y a partir de 2009 se abrió a varias regiones del sur del país. A través de este subsidio, las familias
tienen la oportunidad de mejorar sustancialmente la aislación térmica de muros, techos, pisos e incluso ventanas, lo que implica un ahorro económico por ca- lefacción y un mejoramiento del confort higrotérmico de sus viviendas.
El Ministerio de Obras Públicas (MOP) a través de la Dirección de Arquitectura ha impulsado fuertemente la aplicación de criterios de eficiencia energética en el desarrollo de nuevos edificios públicos, con el apoyo de otros Ministerios pertinentes. La iniciativa que co- menzó en regiones del sur, ya se ha diseminado por todo el país, por lo que el Ministerio estudia incorpo- rar exigencias en esta línea en todas las licitaciones públicas orientadas a las edificaciones.
La más reciente iniciativa pública ha sido la nueva ley que otorga un subsidio tributario hasta por el total del valor de los sistemas solares térmicos y de su ins- talación que se instalen en viviendas unifamiliares o edificios residenciales, con el objetivo de apoyar la ge- neración de energías renovables no convencionales.
Figura 1 paneles solares térmicos instalados sobre la techumbre de una vivienda
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Todas estas iniciativas demuestran una clara voluntad política por la eficiencia energética y la generación de energías renovables no convencionales. En la actuali- dad, el país ha propuesto la creación de un Ministerio de Energía con el fin de centralizar las políticas públicas en el área energética; y la creación de una Agencia Chilena de Eficiencia Energética ACHEE con la partici- pación del Estado y del sector privado, que tendrá la función de implementar políticas de EE (APEC 2009).
En paralelo, el sector privado ha impulsado también la eficiencia energética dentro de tendencias inte- grales que promueven la construcción sustentable, donde destaca el creciente impacto de los métodos de certificación ambiental, como LEED que proviene de los Estados Unidos. Parte del mercado ha adoptado rápidamente este método de certificación como una manera de asegurar calidad energética-ambiental de las edificaciones y utilizarla como una herramienta de marketing. Una prueba del impacto que las certifica- ciones ambientales están teniendo en el país, son los 30 proyectos que se encuentran en proceso de certi- ficación LEED, donde ya existe un primer edificio con certificación LEED Plata (Maldonado, 2009).
Se observa que si bien el sector público ha puesto én- fasis en el tema energético como prioridad, orientando sus políticas a la eficiencia energética y a las energías renovables no convencionales en respuesta a situacio- nes nacionales, el sector privado se ha enfocado en la sustentabilidad como tema holístico impulsado por tendencias internacionales.
Las iniciativas de EE promovidas tanto desde el sector público como del sector privado han implicado grandes y acelerados cambios en el sector de la construcción, por lo que los profesionales del sector se han visto en- frentados al nuevo desafío de responder a la demanda por edificaciones más eficientes y sustentables.
Dentro de este escenario, parece interesante comple- mentar la perspectiva “top-down” de crear nuevas iniciativas –ya sea políticas públicas, tecnologías o métodos– con el objetivo de generar un cierto impac- to sobre el sector; con una perspectiva “bottom-up” que apunte a detectar las percepciones que tienen los profesionales del sector en relación a la implementa- ción de estas iniciativas y sus impactos. Al invertir la perspectiva es posible identificar las barreras que los profesionales perciben, así como sus motivaciones y visiones acerca de los desafíos futuros. Ese cambio de perspectiva se soporta en la premisa de que usual- mente existe una distancia de aplicación de las nuevas políticas y tendencias que se sustentan en ciertas ba- rreras de múltiples naturalezas que se manifiestan en el seno de los grupos sociales relevantes.
La aproximación “bottom-up” cuestiona la idea de que la transferencia tecnológica debe ser una lucha desde al ámbito de la investigación hacia el ámbito de la práctica, siguiendo un patrón “top-down”, donde las tecnologías deben superar una serie de obstácu- los en la forma de barreras no técnicas. Esto supone que algunos profesionales conocen la “verdad” de determinados problemas, mientras que otros no la conocen, por lo que obstruyen la implementación de soluciones de diferentes maneras (Guy y Shove, 2000). Este proceso lineal de superación de barreras puede caer en el error de un determinismo ciego por implementar determinada iniciativa. Debido a esto, este estudio se basa en metodologías cualitativas que permiten profundizar en la detección de motivaciones y barreras de distinta naturaleza con el simple objetivo de iluminar los múltiples caminos posibles hacia la eficiencia energética.
Metodología
La metodología de investigación se basó en una serie de Focus Groups con arquitectos que se desempe- ñan profesionalmente en las ciudades de Temuco, Valdivia, Concepción y Santiago, tanto en el sector público, como en el sector privado y en la academia. La mayoría de los arquitectos entrevistados tienen experiencia en eficiencia energética, o al menos un creciente interés.
La naturaleza del Focus Group como técnica de re- copilación de información genera intercambio de ideas y discusiones que permiten desarrollar las ideas emergentes con cierta profundidad. Esta metodolo- gía se basa en el paradigma socioconstructivista de investigación cualitativa, que reconoce que existen múltiples realidades construidas socialmente. Este paradigma también reconoce que no es posible –ni necesariamente deseable– establecer una total obje- tividad, por lo que es importante indicar que la inter- pretación ha jugado un rol importante en el análisis de la información recopilada en este estudio (Groat y Wang 2002).
La información recopilada se analizó utilizando el software NVivo para investigación cualitativa donde se identificaron nodos de relaciones entre ideas emer- gentes. El análisis de la información permitió agrupar las barreras según su naturaleza y contrastarlas con las principales motivaciones personales, como también con los incentivos externos. La metodología hizo posi- ble además distinguir algunas barreras o motivaciones particulares de los grupos de las distintas ciudades que responden a características locales como el clima o a situaciones sociopolíticas específicas.
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Identifi cación de motivaciones
Se consultó a los grupos de arquitectos entrevista- dos acerca de las motivaciones personales a integrar criterios de eficiencia energética en sus proyectos, con el fin de poder comparar esta información con la percepción de barreras, desarrolladas más adelante en este artículo. Las motivaciones recopiladas fueron organizadas en base a 3 grupos: profesionales, éticas y económicas. La Tabla 1 sintetiza las principales mo- tivaciones según cada uno de estos grupos.
Tabla 1 síntesis de motivaciones
Motivaciones
• Diferenciarse entre los pares frente a fuerte competencia profesional
• Ser capaz de manejar un lenguaje técnico y criterios objetivos frente al cliente
Éticas • Mejorar condiciones de confort para el usuario
• Crear conciencia ambiental a través del trabajo profesional
• Ética ambiental con respecto al calentamiento global
Económicas • Disminución del costo de operación energética de las edificaciones
Motivaciones profesionales
La principal motivación expresada por los arquitectos entrevistados de incluir estrategias de eficiencia ener- gética en sus proyectos tiene relación con la necesidad de responder al cliente con excelencia profesional. Esto requiere estar actualizados en estos temas de manera de poder prestar un servicio a un cliente cada vez más informado, que consulta por estándares de confort y por los gastos energéticos involucrados en el proyecto. La mayoría de los entrevistados reconocen que estos aspectos no fueron parte de su formación como arquitectos, ya que la inclusión de temas de sustentabilidad y eficiencia energética en los planes de estudio de la carrera de Arquitectura es algo reciente y desigual entre las distintas Escuelas, por lo que sienten la necesidad de actualizar sus conocimientos en esta
área con el fin de poder brindar un mejor servicio pro- fesional. Además, los arquitectos que se desempeñan en el ámbito académico se sienten responsables de ser capaces de transmitir estos cocimientos a las nuevas generaciones.
Otra motivación profesional importante es la necesi- dad de diferenciarse entre los demás arquitectos, ya que existe una fundada percepción de que el ámbito profesional de la arquitectura está entrando a una situación de competencia profesional bastante seria, impulsada por el explosivo número de arquitectos que están titulándose en el país. Los entrevistados perciben que los conocimientos en eficiencia energética pueden convertirse en un elemento diferenciador que marque la elección del cliente al momento de contratar a un arquitecto. La especialización en esta área abriría los campos laborales a los arquitectos en los diferentes ámbitos en que se desempeña.
Es interesante prestar atención al hecho que los ar- quitectos opinan que manejar un lenguaje técnico y criterios objetivos –como los obtenidos al dominar temas de eficiencia energética– permite un mayor acercamiento al cliente. Existe la idea de que en ge- neral el cliente se interesa más en temas prácticos y objetivos que en temas estéticos o subjetivos de la arquitectura, por lo que conocimiento en esta área ayuda a cubrir la brecha comunicacional entre arqui- tectos y clientes.
Motivaciones éticas
Esta investigación además sugiere que los arquitectos chilenos están más motivados por objetivos sociales, como mejorar las condiciones de habitabilidad de las personas, que por objetivos ambientales globales, como mitigar el cambio climático. Esto contrasta con opiniones recopiladas en entrevistas en países europeos (Trebilcock 2007) donde los arquitectos persiguen principalmente objetivos ambientales glo- bales, específicamente disminuir las emisiones de CO2 asociadas a las edificaciones y con ello mitigar el calentamiento global; lo que coincide con las políticas públicas de estos países. Esto no es extraño, ya que los países desarrollados han alcanzado altos niveles de habitabilidad en la edificación a costa de un alto consumo energético, mientras que nuestro país re- quiere aún mejorar la calidad de la edificación y con ello alcanzar mejores estándares de confort para los usuarios, mientras se generan estrategias de ahorro y eficiencia energética.
Muchos de los entrevistados opinan que es importante que la eficiencia energética llegue a los segmentos
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socioeconómicos bajos, ya que este grupo no dispone de recursos para calefacción, por lo que simplemente no alcanza los niveles de confort adecuados. Esta opinión es más fuerte en las ciudades del sur de Chile donde las condiciones climáticas son más severas, por lo que los arquitectos tienen más sensibilidad frente a la pobreza de combustible y la falta de confort por bajas temperaturas.
A pesar de no ser mencionada como una motivación principal, la ética ambiental también fue mencionada por algunos arquitectos que perciben la eficiencia energética como un importante medio para alcanzar el fin global de frenar el calentamiento global causado por las emisiones de CO2 provenientes de la quema de combustibles fósiles. Algunos entrevistados sien- ten que esto es parte de una nueva visión de mundo compartida por un grupo de habitantes del país, pero requiere expandirse hasta conformar una tendencia central.
Motivaciones económicas
El aumento del costo de la energía ha significado que en la actualidad se esté generando una mayor conciencia acerca del ahorro y la eficiencia energé- tica en el país. Los arquitectos entrevistados confían en que a través de estrategias de aprovechamiento de los recursos naturales y de eficiencia energética es posible alcanzar importantes ahorros económicos para los usuarios.
Las motivaciones económicas están íntimamente rela- cionadas con las motivaciones profesionales y éticas, ya que los arquitectos aspiran a entregar al cliente un producto más eficiente que le permitirá ahorrar dinero en el mediano plazo, como también a crear edificaciones cuyos costos de operación puedan ser realmente cubiertos por los usuarios. Esto es signifi- cativo en el sector público donde no es poco común encontrar edificios cuyos costos de calefacción son tan altos que no pueden ser costeados por los organismos responsables, como es el caso de escuelas y jardines infantiles de las regiones del sur del país, con diseños ineficientes y sistemas de calefacción en base a com- bustibles cuyos costos van en alza.
Existe la percepción de que es difícil que clientes particulares se motiven con todo el espectro de crite- rios de sustentabilidad en el proyecto arquitectónico, pero es factible que adopten criterios de eficiencia energética motivados por el ahorro económico que esto implica.
Figura 2 edifi cio FASA, diseñado con criterios de efi ciencia energética por el arquitecto Guillermo Hevia
Identifi cación de barreras
Los arquitectos entrevistados perciben que a pesar de que durante los últimos años el país ha demostrado un cambio sustancial en la prioridad que se le ha dado a temas de eficiencia energética, aún existen nume- rosas barreras de distinta naturaleza que es necesario superar. Las barreras detectadas a través de los Focus Groups fueron organizadas en base a 4 grupos según su naturaleza: político-reglamentarias, sociocultura- les, técnicas, y económicas. La Tabla 2 presenta una síntesis de las barreras detectadas.
Barreras político-reglamentarias
Las principales barreras percibidas por los entrevista- dos son de naturaleza política y reglamentaria. A pesar de que se valora que existan nuevas reglamentacio- nes en el país, como la reglamentación térmica que establece estándares mínimos de aislación térmica de la envolvente de las viviendas (Instituto de la Cons- trucción 2006), se percibe que el estándar adoptado no es suficiente ya que no es comparable con el de países desarrollados. Existe aquí una crítica al Estado por no haber tenido la capacidad política de exigir lo que científicamente parecía adecuado y dejarse influir por las industrias del sector de la construcción, basada en la percepción de que ciertos poderes económicos han puesto trabas a las políticas en dirección a la eficiencia energética por ver amenazados sus propios intereses.
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Tabla 2 síntesis de barreras
Barreras
Político- reglamentarias
• Reglamentación térmica es un avance pero establece un estándar mínimo bajo.
• No hay suficientes incentivos económicos o tributarios
• Excesivo poder de la industria de la construcción frente a las reglamentaciones
Socioculturales • Resistencia al cambio de los clientes, inversionistas e industria de la construcción
• Conflicto entre estética arquitectónica y eficiencia energética
• Green-wash
Económicas • Mayores costos de inversión inicial
• Mayores costos de honorarios por servicios profesionales
Un aspecto sociocultural asociado a la reglamentación térmica es el hecho de que el estándar mínimo norma- do se percibe por todo el mercado habitacional como el óptimo a adoptar, desde la vivienda social hasta viviendas de alto costo. Es opinión de los entrevistados que el segmento de viviendas de alto costo debiera verse incentivado a invertir en una mejor envolvente térmica que lo que determina la nueva normativa, por lo que es responsabilidad del arquitecto guiar al cliente en esa dirección.
En general los entrevistados opinan que es necesario contar con incentivos económicos para que haya un verdadero impulso a la eficiencia energética en el país. El nuevo subsidio a la instalación de paneles solares térmicos en el sector residencial se percibe como un aporte, pero se esperan subsidios a soluciones más integrales. Las entrevistas sugieren que el arquitecto es el profesional capaz de dar soluciones integrales y a largo plazo a través del diseño, pero se ha marginado de la toma de decisiones políticas, dándole paso al empresariado a favorecer soluciones específicas que benefician determinados sectores del mercado. Algu- nos entrevistados opinan que el Estado podría impulsar
incentivos tributarios a la eficiencia energética de la misma forma en que se han establecido incentivos para la renovación urbana, como por ejemplo, reducir los permisos de edificación a aquellas edificaciones que demuestren un alto estándar de eficiencia.
Existe también la percepción de que las políticas se han centrado demasiado en la eficiencia energética aplicada a las edificaciones, dejando de lado nociones de planificación urbana hacia la sustentabilidad, que apunten por ejemplo a optimizar el sistema de trans- porte, entregar espacios públicos seguros y confor- tables, etc. Las políticas deben orientarse a todas las dimensiones de la sustentabilidad y de la manera más articulada posible, ya que también se percibe que los temas de eficiencia energética están dispersos a través de distintos organismos, tanto privados como públicos, con una gran falta de comunicación y articulación entre ellos. Se cree que si bien los objetivos están claros y la experiencia internacional nos ayuda a trazar un norte con bastante precisión, el trabajo hacia la eficiencia energética en el país se está dando a través de múltiples organismos incomunicados y desarticulados.
Figura 3 ciclovías como formas de transporte sustentable
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Trebilcock, M.
Barreras socioculturales
La principal barrera sociocultural detectada es la resistencia al cambio que se percibe en los clientes, inversionistas y al empresariado del área de la cons- trucción. Los entrevistados creen que los arquitectos han sido los impulsores de estos temas en el sector inmobiliario, mientras que los clientes han sido poco proclives a atreverse a innovar por los riesgos técnicos que esto implica. Esta barrera se asocia también a una mentalidad cortoplacista del medio, que contrasta con las características intrínsecas de estas estrategias que tienen beneficios a mediano y largo plazo. Detrás de esta barrera se vislumbra un problema mayor que dice relación con la falta de internalización del problema ambiental y con el individualismo de la sociedad chilena que contrasta con sociedades europeas que tienen una larga tradición de conciencia cívica colec- tiva, donde no ha sido tan difícil que la sociedad se comprometa con causas ambientales y energéticas. Por otro lado, algunos entrevistados creen que falta un recambio generacional para que la mentalidad cambie, ya que los estudiantes de hoy están siendo formados bajo una ética ambiental desde su forma- ción escolar, por lo tanto el compromiso con el medio ambiente estará arraigado a su futuro desempeño profesional.
Otra barrera sociocultural percibida por los entrevista- dos es el “green wash”, que es el término adoptado del inglés que identifica a aquellos productos que se au- todenominan “eco” o “green” pero que tienen pocos atributos que validen esta etiqueta. Los entrevistados opinan que el green wash que se está dando en el país a través de la proliferación de edificios seudo “eco” tiende a confundir al mercado, lo que se constituye en una barrera no menor, ya que es difícil convencer a clientes en la eficacia de alguna estrategia o tecnología después de que han tenido experiencias desilusionan- tes producto del green wash. Es importante destacar eso sí que la desconfianza puede también generarse en el cliente producto de fallas en la tecnología –que en algunos casos es bastante nueva y en fase experimen- tal en el país– como también producto de estrategias de diseño mal concebidas. No es raro escuchar en los Focus Groups que algunos de los edificios modelo en eficiencia energética han tenido un comportamiento deficiente, lo que genera una pérdida de confianza del mercado. Esto, más que consecuencia del green wash, es consecuencia de la etapa de “prueba y error” que caracteriza a los procesos de innovación cuando se realizan de manera improvisada y por profesionales poco competentes en los temas.
En aspectos socioculturales existen diferencias en- tre los grupos de arquitectos de distintas ciudades.
Los arquitectos de Concepción perciben que en esta zona los sectores públicos y privados han sido más lentos en comenzar a integrar estos criterios en las edificaciones que las regiones del sur de Chile. Una de las razones que intuyen es que el clima de la zona es más benigno al no tener inviernos demasiado fríos ni veranos demasiado calurosos. Esto coincide con la perspectiva opuesta de los arquitectos de Valdivia que creen que el clima frío de esta ciudad motiva a la gente a preocuparse más de la energía, por los gastos económicos asociados, lo que ha generado que esta región destaque en iniciativas que se mueven hacia la eficiencia energética y el mejoramiento del confort de sus habitantes. En el caso de Temuco, la situación particular de contaminación del aire por emisiones de material particulado producto de la quema de leña hú- meda ha generado también una mayor preocupación por estos temas en la zona. Los arquitectos de Santia- go consideran que el clima más benigno posiciona la eficiencia energética más atrás en las prioridades que en el resto del país, pero valoran que las regiones del sur estén generando sus propias agendas, descentra- lizándose de la capital.
Barreras técnicas
La barrera técnica más importante detectada es la carencia de educación en el área, lo que afecta a todos los profesionales del sector de la construcción, desde los arquitectos y constructores civiles, hasta los obreros. Los entrevistados opinan que los temas de eficiencia energética deben ser integrados en los planes de estudio de las carreras de Arquitectura, Construcción Civil e Ingeniería; entregados como cursos de educación continua y de postgrados; y también a través de cursos de capacitación técnica a los instaladores y obreros.
Se percibe que aunque un edificio sea diseñado por un equipo de diseño experto en temas de eficiencia ener- gética, se encuentra con barreras a lo largo de todo su proceso, ya que existen muy pocos constructores y obreros capacitados, como también muy pocos insta- ladores competentes en nuevos sistemas tecnológicos. Además, en la etapa de ocupación el usuario tampoco conoce las nuevas tecnologías y puede enfrentarse a errores de uso que amenacen la eficacia de todo el proceso anterior.
Una barrera asociada a la anterior es la falta de di- seminación del conocimiento generado a través de investigaciones en el país. La opinión general de los entrevistados es que los estudios realizados quedan “guardados en un cajón”, por lo que no se genera un óptimo flujo de conocimientos. Esto se relaciona
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también con la carencia de estándares en el país y con la ignorancia con respecto a las magnitudes; los arquitectos entrevistados coinciden en que casi nadie sabe cuánto es el consumo energético de su casa, como tampoco si un consumo “x” puede considerarse bueno o malo. Existe un desconocimiento de la línea base en aspectos como consumo energético y estándar de confort.
Figura 4 Edifi cio Multimedia UACH, diseñado con criterios bioclimáticos y de efi ciencia energética por los
arquitectos Martínez y Biskupovic.
Los entrevistados opinan que aún se percibe que la eficiencia energética implica para el arquitecto una pérdida de libertades formales, lo que margina a un importante grupo de arquitectos de seguir esta tendencia. La razón de esto es que los ejemplos que existen en la actualidad son encontrados poco atrac- tivos estéticamente, tanto por los arquitectos como por el público en general. Algunos entrevistados hacen hincapié en la necesidad de que la eficiencia energética esté al servicio de la arquitectura e inte- gradas a un amplio espectro de consideraciones que apunten a crear mejores ambientes arquitectónicos y urbanos, más allá del objetivo de crear una “máquina eficiente”.
Barreras económicas
La principal barrera económica percibida tiene relación con los mayores costos de inversión inicial debido a la incorporación de tecnologías innovadoras. Sin embargo, las alzas en el costo de la energía traerán una disminución de los períodos de amortización de la inversión, con lo que esta barrera podría ser supe- rada en el mediano plazo si se mantiene la tendencia al alza. Incentivos económicos y tributarios también ayudarían a superar esta barrera. Este aspecto se re- laciona también con el clima, ya que en climas más extremos la demanda energética es mayor y por lo tanto la inversión en eficiencia energética se recupera en menor tiempo.
Por otro lado, los mayores costos de honorarios por la necesidad de tener un equipo de diseño más com- pleto que incluya un asesor energético, deriva en una nueva barrera económica. Los entrevistados perciben que es necesario que los equipos de diseño integren a especialistas en temas energéticos pero todavía no se ha internalizado esta necesidad como un costo de proyecto que los clientes deben asumir. Los entrevis- tados que se desempeñan como consultores perciben que esta labor es mal remunerada en comparación a otras especialidades del proyecto que incluso requieren menor especialización, como por ej. la modelación 3D, pero se espera que esto cambien en la medida que el público perciba la complejidad del tema y los beneficios asociados.
En este aspecto existe una diferencia entre las ase- sorías para el sector público con respecto a las del sector privado, ya que al sector privado el asesor le puede proponer una metodología apropiada, mientras que los proyectos del sector público se ajustan a una metodología propuesta en los términos de referencia que es en general más analítica y detallada, lo que a la larga puede ser peor remunerada comparativamente con el sector privado.
Conclusiones
Los resultados permiten detectar que si bien en el país existe una creciente demanda por diseñar y construir edificios cada vez más eficientes energéticamente, impulsados por políticas públicas y requerimientos del mercado, esta tendencia es aún incipiente y se enfrenta a algunas barreras importantes. La detección de estas barreras tiene interesantes implicancias para la generación de políticas públicas, para la educación y para la investigación.
[]páginas: 4 - 14 [ 13 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Trebilcock, M.
• Implicancias para las políticas públicas: Los resulta- dos de este estudio indican que las políticas públicas deben mantenerse al margen de los intereses privados que ponen en riesgo su real potencialidad. Existe la percepción de que se podrían alcanzar mejores están- dares reglamentarios en base a resultados científicos si la toma de decisiones persiguiese fines exclusivos de bien común. Interesantemente, esta apreciación coincide en parte con las sugerencias hechas por el grupo de expertos de la APEC en cuanto a los altos riesgos que conlleva el hecho que la futura Agencia Chilena de Eficiencia Energética (ACHEE) impulsada por el Estado, se organice mediante una estructura de gestión público/privada, donde la implementación de programas pueda verse sesgada por los intereses comerciales (APEC 2009, p.iv).
Además, se estima que complementariamente a las normativas que abogan por el cumplimiento de están- dar mínimos, se deberían aplicar incentivos tributarios que motiven alcanzar estándares de eficiencia ener- gética superiores, comparables con aquellos de países desarrollados. Nuevamente, se aclama por incentivos a comportamientos energéticos integrales que vayan más allá del beneficio a una determinada tecnología –como es el caso del nuevo subsidio a los paneles solares térmicos– ya que estos subsidios tienden a favorecer a un determinado sector comercial.
Finalmente, este estudio detecta la necesidad de me- jorar la articulación de los organismos, ya sea públi- co, privado y académico, que trabajan en el área de eficiencia energética, de manera de lograr mejoras sustantivas en las políticas y su aplicación.
• Implicancias para la educación: Los arquitectos entrevistados en este estudio perciben que la de- manda por diseñar y construir edificios más eficien- tes energéticamente podría superar rápidamente las capacidades técnicas existentes, lo que implica un enorme riesgo técnico y social. Esto implica un desafío para las instituciones de educación, que tie- nen el rol de suplir de conocimientos y habilidades a los profesionales, instaladores y obreros del sector construcción.
Temas de eficiencia energética y sustentabilidad deben integrarse a los planes de estudio de las carreras de Arquitectura, Construcción Civil e Ingeniería en Cons-
trucción; deben también dictarse a nivel de postgrado con el fin de actualizar los conocimientos de aquellas generaciones de profesionales que se formaron con anterioridad al desarrollo de este tema y también con el fin de perfeccionar a las nuevas generaciones; deben dictarse como cursos de capacitación técnica orientada a instaladores y obreros.
Además, es importante educar al público general que debe comenzar a exigir mejores estándares de confort y de eficiencia energética, como también debe comenzar a familiarizarse con nuevas tecnolo- gías para asegurar la óptima operación de sus casas y edificios. Desde la perspectiva del comportamien- to energético, el ciclo de vida del edificio recién comienza en la etapa de ocupación, por lo que la educación al usuario es elemento esencial de esta cadena educativa.
• Implicancias para la investigación: Una importante barrera percibida por los entrevistados en este es- tudio es la carencia de “línea base” en términos de consumo energético y confort, lo que ha dificultado el trazado de objetivos y metas concretas. Esto tiene una evidente injerencia sobre la investigación, ya que es labor de los grupos de investigación existentes en el país aplicar métodos científicos probados para identificar los estándares y orientar de esa manera a la práctica. La existencia de estándares comprobados permitiría también la mejor aplicación de métodos de certificación ambiental que hasta el momento se basan en estándares extranjeros.
Otra implicancia para la investigación es la necesidad de diseminar los nuevos conocimientos entre el me- dio profesional y el público general, ya que existe la percepción de que los resultados de investigación no llegan a las personar interesadas. Esto implica que no solo es importante la publicación en revistas científi- cas, sino también en medios de alcance masivo.
Agradecimientos
La autora agradece a todos los arquitectos que par- ticiparon en los Focus Group de este estudio. Este artículo recoge parte de los resultados del proyecto de investigación FONDECYT N°11070148, que cuenta con el patrocinio de la Universidad del Bío-Bío.
[14 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 4 - 14 ] Trebilcock, M.
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[ 15 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Stochastic analysis and
probabilistic design in
Geotechnic. Application in
geotechnical design of plain
footings on cohesive soils
Análisis estocástico y diseño probabilista en la geotecnia. Aplicación al diseño geotécnico de cimentaciones superfi ciales en suelos cohesivos
Autores
QUEVEDO, G.
MARTÍNEZ, A.
Doctor en Ciencias Decano de la Facultad de Construcciones Dean of Faculty of Construction
Universidad Central de Las Villas. Centro de Investigación y Desarrollo de las Estructuras y los Materiales (CIDEM). Santa Clara, Villa Clara, Cuba. Carretera a Camajuaní Km. 5 ½ Santa Clara, Villa Clara, Cuba. C.P. 54830. Tel. 53-42-281561, Fax. 53-42-281539
Máster en Geotecnia y Estructuras Ingeniero Principal de Proyectos Project Main Engineer
Empresa de Diseño y Servicios de Ingeniería. MINAL. Villa Clara. Carretera central, # 212, entre Danielito y Jesús Menéndez. Reparto Virginia. Santa Clara. Villa Clara. Cuba. C.P. 54 100. Tel. 53-42-202702
Fecha de recepción
Fecha de aceptación
[16 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 15 - 23 ] Quevedo, G. - Martínez, A.
Abstract
Resumen Se propone el uso de una metodología para llevar a cabo un proceso de mo- delación estocástica en el cálculo de la capacidad de carga de una cimentación corrida, apoyada sobre un suelo pura- mente cohesivo. La citada modelación se basa en la aplicación del Método de Simulación de Monte Carlo, con el cual se obtienen resultados mucho más efi- cientes que los alcanzados empleando modelos deterministas, tales resultados serán la base para la aplicación de un método de diseño de naturaleza pro- babilista, específicamente la teoría de
A methodology to carry out a process of stochastic modeling in the calculation of the capacity of load of a strip footing, on a purely cohesive soil, is proposed. The mentioned modeling is based on the application of the Monte Carlo Simulation, which is more efficient, in terms of results, than the classic procedures using deterministic models. These results will be the base for the application of a probabilistic design method, specifically the safety theory,
starting by a statistical characterization of every variables that impact in the problem, in this case considered as random, and it def ines as a f inal result, a safety level for the structure, whose value will be the nearest to the safety required in the design by the first limit state limit or stability limit state, it is equivalent to 0.98. By this way it is established the design point of the structure according to the design condition for safety.
seguridad, el cual parte de una carac- terización estadística de cada una de las variables que inciden en el problema, en este caso consideradas como aleatorias, y define como resultado final, un cierto nivel de seguridad para la estructura, cuyo valor será el más cercano posible a la seguridad requerida en el diseño por el primer estado límite o estado límite de estabilidad, equivalente esta a 0.98. De esta manera queda establecido el punto de diseño de la estructura de acuerdo a la condición de diseño por seguridad.
Key words: Stochastic modeling, bearing capacity, Monte Carlo simulation, probabilistic design, theory of safety.
Palabras clave: Modelación estocástica, capacidad de carga, simulación de Monte Carlo, diseño probabilista, teoría de seguridad.
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Quevedo, G. - Martínez, A.
1. Introducción
En los últimos años se han llevado a cabo numerosas investigaciones encaminadas al estudio de la seguridad de las obras, aplicándose métodos probabilísticos de diseño que permiten, a partir de la definición de las variables aleatorias consideradas en el problema y es- tableciendo el aparato matemático correspondiente, definir la seguridad obtenida en el diseño.
Particularmente, en el diseño de problemas geotéc- nicos, se han abordado en las últimas décadas gran cantidad de trabajos que hacen uso de estos méto- dos, cuestión que generó como primer elemento, la introducción del Método de los Estados Límites y posteriormente, basado en este, la introducción de la Teoría de la Seguridad en el diseño, con la cual se garantiza un respaldo estadístico y probabilista de todo el proceso.
Independientemente a la convergencia en cuanto al uso de métodos matemáticos afines para la solución, ya sea del problema de la modelación así como del problema de diseño, no se habían encontrado tra- bajos que lograran relacionar estas dos etapas de la ingeniería, donde se pudiera obtener, partiendo de una definición y caracterización estadística correcta de cada una de las variables que inciden en dicho problema, una respuesta aleatoria de las mismas, la cual sería usada posteriormente en el análisis de la seguridad de la estructura, quedando establecida de este modo, una metodología para una verdadera modelación estocástica vinculada al análisis de se- guridad.
La modelación estocástica de cualquier problema está asociada al empleo en ella del método de Monte Carlo, el cual como se ha explicado, transforma la distribu- ción estadística de cada variable considerada aleatoria, en un número de valores puntuales de la misma, que representen de igual forma su variabilidad; sin embar- go esta generación requiere de un procesamiento de gran cantidad de datos, a fin de obtener un resultado confiable, factor que desfavorece el estudio debido al alto costo computacional que representa desarrollar cada uno de ellos; si a esto se le adiciona el proce- dimiento de análisis de seguridad, resulta inevitable concluir que para lograr un diseño real, homologado y eficiente, es preciso relacionar ambas materias en una metodología general que pueda ser evacuada en el menor tiempo posible, quedando establecidas así las bases para la formulación del problema de la presente investigación.
De lo anteriormente citado se puede deducir que este trabajo pretende implementar un procedimiento ma-
temático-estadístico con asistencia computacional que permita la integración de la modelación estocástica o aleatoria, específicamente de problemas de ingeniería geotécnica, con el proceso de diseño de la estructura mediante métodos probabilísticos.
2. Fundamentos conceptuales del método de Monte Carlo
El método de Monte Carlo nos presenta una forma de pasar, con cierto grado de elegancia, de una me- todología determinista a una metodología de natura- leza estocástica, la cual está considerada como una metodología más racional y completa. (Ripley, 1987; Leuangthon, 2006).
Figura 1 Simulación estocástica de problemas ingenieriles por el método de Monte Carlo
La idea general del método de Monte Carlo dentro de la mecánica computacional se resume como sigue: Sean las respuestas “y” de un sistema, dependientes de un grupo de variables aleatorias “x”, cuya descrip- ción probabilística es conocida, es posible obtener, mediante algoritmos de generación de números alea- torios, un muestreo de variables x lo suficientemente grande, de manera que sus histogramas se aproximen, de forma más exacta, a la descripción probabilística conocida mientras mayor sea el tamaño de la muestra. Mediante el uso de un código de análisis o método de diseño del sistema, utilizado de forma determinista (cada ejecución con un grupo de variables aleatoria como entrada), es posible generar una población de variables dependientes “y” del mismo tamaño que el muestreo. Este concepto se puede resumir en la Figura 1.
[18 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 15 - 23 ] Quevedo, G. - Martínez, A.
3. Descripción del modelo empleado y formulación matemática
El problema de estudio, inherente a la presente in- vestigación, se basa en la aplicación de la modelación estocástica a un ejemplo práctico de la ingeniería geotécnica, se ha escogido para esta investigación un caso ingenieril considerado como el más simple de la Ingeniería Geotécnica, este resulta ser el cálculo de la capacidad de carga de una cimentación corrida, sobre suelos puramente cohesivos; considerándose la mayoría de las variables de entrada como variables aleatorias, a fin de obtener como resultado del pro- ceso de diseño, una salida también aleatoria, de este modo, se procederá posteriormente a la aplicación de métodos probabilísticos de diseño, específicamente mediante el empleo de la teoría de la seguridad.
El caso en análisis, desde el punto de vista de diseño, se basa en obtener el valor de la capacidad de carga de una cimentación corrida; para lo cual debe cumplirse la siguiente condición (Quevedo, 2002):
N* ≤ Qbt* (Fórmula 1)
Donde: Qbt : Carga bruta de trabajo resistente a la estabilidad
de la base de la cimentación. N : Carga vertical resultante de todas las solicitudes
a nivel de cimentación.
Por otra parte el valor de la Qbt* para cimientos rec- tangulares se determina a partir de:
Qbt* = bc · lc · (qbr* – q* + q*) (Fórmula 2) γs
Donde: qbr*: Carga bruta de rotura resistente a la estabilidad de la base de la cimentación y se determina a partir de las expresiones definidas por Brinch Hansen (Brinch Hansen, 1970) que plantean:
qbr* = 5.14 C* (1 + s’c + d’c - i’c - g’c) + q’* (Fórmula 3)
Donde: L´ : Lado mayor entre 1´ y b´ B´ : Lado menor entre 1´ y b´ C* : Cohesión de cálculo, del suelo. s’c : Factor de corrección debido al efecto de la forma
del cimiento (Suelos Cohesivos). d’c : Factor que valora el efecto de la profundidad a
la cual se ha desplantado la cimentación. (Suelos Cohesivos).
i’c : Factor de inclinación de la carga actuante. (Suelos Cohesivos).
g’c : Factor de inclinación del terreno. (Suelos Cohesi- vos).
Teniendo en cuenta que los casos en análisis se basan en aplicar estas expresiones a suelos puramente cohe- sivos, se han establecido una serie de consideraciones e hipótesis que simplifican la ecuación de diseño a la siguiente expresión:
qbr* = 5.14 · C* (Fórmula 4)
En este caso se considera como variable aleatoria a la cohesión del suelo (C), y como determinista, el ancho b de la cimentación.
Con respecto a las cargas, se considera el caso de una carga vertical centrada, generada debido a ac- ciones de diferente naturaleza, estas también serán asumidas como variables aleatorias, aunque para el caso analizado, la carga no incide directamente en la variable de salida de capacidad de carga Qbr, pero sí en el chequeo de la condición de diseño, incluso en el análisis de la seguridad.
4. Características estocásticas de las variables de entrada
Las variables asumidas como estocásticas para esta investigación, devienen lógicamente, de la condición de diseño para el primer estado límite. Para suelos puramente cohesivos son estocásticas: la cohesión del suelo, también se consideran aleatorias la car- ga permanente vertical actuante, la carga temporal vertical y la carga vertical de viento y por último el ancho de la cimentación B se toma como parámetro determinista.
Todas estas variables han sido muy bien caracterizadas en trabajos precedentes (Quevedo, 1987; Queve- do, 2002; Hospitaler, 1997; Becker, 1996; Blázquez, 1984), llegándose a determinar los valores de sus coeficientes de variación, los cuales son:
Coeficiente de variación de la cohesión vc - 0.138, 0.26, 0.336
Coeficiente de variación del peso específico vg - 0.05
Coeficiente de variación de la carga muerta vcm - 0.10
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Quevedo, G. - Martínez, A.
Coeficiente de variación de la carga viva vcv - 0.25
Coeficiente de variación de la carga de viento extremo vviento - 0.31
5. Aplicación de la metodología para la modelación estocástica convencional en un ejemplo de
cálculo de capacidad de carga
El procedimiento de modelación estocástica parte de la caracterización estadística de las cargas, luego, aplicar el método de Monte Carlo, y finalmente obtener el nivel de seguridad requerido para el diseño. En suelos cohesivos, se ha planteado que las variables conside- radas aleatorias son la cohesión del suelo y la carga vertical actuante en la base de la cimentación, esta última como combinación de la carga permanente, la carga temporal y la carga de viento.
A continuación se resumen todas las posibles com- binaciones que intervienen en el diseño del experi- mento.
Tabla 1 Combinaciones analizadas en el cálculo de la capacidad de carga para suelos puramente cohesivos
Combinaciones para el diseño del experimento teórico (suelo C)
No. de la Combinación
1 C 40 0,138
2 C 40 0,26
3 C 40 0,336
4 C 60 0,138
5 C 60 0,26
6 C 60 0,336
7 C 80 0,138
8 C 80 0,26
9 C 80 0,336
Conviene aclarar que para la totalidad de las variables se ha asumido, partiendo de estudios anteriores, que el tipo de distribución al que se ajustan las mismas es a una distribución normal, y que sus valores corres- ponden al valor medio.
Con el propósito de llevar a cabo la generación de números aleatorios en función del tipo de distribu- ción definida para la variable, se ha implementado en el software Mathcad, el citado mecanismo, para variables con distribución normal, a través de la función “rnorm”, la cual depende del tamaño de la muestra, la media y desviación típica de la variable analizada.
Luego, a partir de los resultados obtenidos en la generación aleatoria, es decir, vectores de 4.000 va- lores de C, γ, Ncm, Ncv y Nv, se procede a obtener la estadística descriptiva de cada una de las variables a fin de comprobar estos resultados con los que fueron empleados para la generación. Finalmente se comprueba la aleatoriedad y normalidad de los datos resultantes a través de una prueba de bondad de ajus- te de los resultados obtenidos, obteniéndose como resultado que, luego de dicha generación, todas las variables provienen de una distribución normal, tal y como se había supuesto al inicio del procedimiento (Centeno, 1995). La tabla 2 muestra los resultados obtenidos mediante esta prueba, para uno de los casos analizados.
6. Bases matemáticas y formulación general para la aplicación de
métodos probabilísticos en la modelación estocástica
El punto de partida para implementar este paso se basa en tomar los valores medios resultantes de la genera- ción aleatoria de cada una de las variables declaradas como estocásticas, posteriormente se procede a carac- terizar estadísticamente los n valores de las funciones de las cargas actuantes Y1i, a fin de obtener su valor medio, su desviación estándar y su correspondiente coeficiente de variación. Posteriormente debe determi- narse la σqbr, a través del método de generalización del teorema de la desviación estándar (σ) y su desarrollo en serie de Taylor.
Es conocido que para una variable de respuesta, en este caso qbr, que es función de varias variables alea- torias de entrada, se puede determinar la desviación de
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páginas: 15 - 23 ] Quevedo, G. - Martínez, A.
One-Sample Kolmogorov-Smirnov Test
N 4.000 4.000 4.000 4.000 4.000
Normal Parameters Mean 60,1636 18,0062 99,7995 50,1102 19,9268
Std. Deviation 8,2574 ,9113 9,9983 12,6759 6,1896
Most Extreme Differences Absolute 0,011 0,009 0,008 0,006 0,009
Positive 0,011 0,008 0,008 0,006 0,009
Negative -0,008 -0,009 -0,005 -0,005 -0,006
Kolmogorov-Smirnov Z 0,669 0,584 0,478 0,409 0,546
a Test distribution is Normal. b Calculated from data.
Tabla 2 Resultados de una prueba de bondad de ajuste: Kolmogorov – Smirnov, para las variables generadas aleatoriamente. Suelo cohesivo: C = 60kPa, υ = 0.138, γ = 18 Kn/m3, Ncm = 100 Kn, Ncv = 50 Kn y Ncw = 20 Kn
dicha función aplicando el método de generalización del teorema de la desviación estándar y su desarrollo en serie de Taylor, lo cual, de forma general se puede expresar como:
(Fórmula 5)
Siendo y = f (xi).
En nuestro caso, la qbr se determina a partir de la fórmula 4, para suelos cohesivos (Quevedo, 2002), obteniéndose las siguientes expresiones:
(Fórmula 6)
Seguidamente se determinan los coeficientes de se- guridad y con ellos se llega a obtener el valor del K de diseño a través de la expresión:
Kd = γg · γf · γs (Fórmula 7)
O alternativamente mediante la expresión:
(Fórmula 8)
Luego, conocido υy1 y υy2, en la ecuación general de nivel de seguridad se evalúan los distintos valores del coeficiente de seguridad global K, obteniendo la curva H vs. K del problema analizado. (Se puede hacer el análisis, de manera similar, en términos deβ).
(Fórmula 9)
Partiendo de los resultados obtenidos en la simulación estocástica de las variables de entrada así como de la caracterización estadística de la variable respuesta qbr y siendo definidas las características de las cargas actuantes, puede aplicarse la ecuación general de la teoría de seguridad a fin de definir la curva de nivel de seguridad H vs. K y sobre la misma determinar el punto de diseño a partir del valor del Hreq (Hreq = 0,98).
De aquí que resulte evidente, para el diseño geotéc- nico de una cimentación corrida, que:
(Fórmula 10)
(Fórmula 11)
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Quevedo, G. - Martínez, A.
Por lo que la ecuación que relaciona H con K para el problema de estudio resulta:
(Fórmula 12)
El análisis anterior se ha realizado partiendo de un valor inicial de ancho (b) de la cimentación, obtenido con los valores medios de las variables que intervienen en la ecuación de capacidad de carga. (Fórmula 4). Con estos valores de b se realiza el diseño, generándose pri- meramente valores aleatorios para cada variable, luego se obtienen los valores de capacidad de carga y por último se calcula la probabilidad de falla, obteniéndose resultados aproximados al 50%, en concordancia con lo establecido en las bases teóricas del diseño proba- bilista. Luego, teniendo en cuenta que los valores de b obtenidos anteriormente no satisfacen la condición de probabilidad de falla en cimentaciones, es necesario encontrar los valores de b que garanticen tal condición, para esto se lleva a cabo nuevamente el proceso de diseño, partiendo de un valor de b que se irá variando hasta satisfacer la citada condición (Pf≤0.02), o sea
H=0.98 (Nivel de seguridad). Estos resultados, son los que pueden verse en las tablas 3 y 4.
De los resultados anteriores se concluye que cuando se trabaja con la b de diseño, en primer lugar, los va- lores de Y2 generan un resultado mucho menor que cuando lo obtenemos con la b requerida ya que de hecho esta última es más grande, asimismo sucede con los Kdiseño, los cuales son muy inferiores para la primera de las b y distan mucho del óptimo, permi- tiendo valores de probabilidad de falla equivalentes al 50%, sin embargo al incrementar el valor de b, se observa una convergencia de los resultados al valor de Krequerido y por ende a una probabilidad de falla de 0.02, siendo este, el objetivo final de un diseño por criterio de seguridad.
Por otra parte, cuando se realiza la comparación de los resultados obtenidos suministrando los coeficientes tomados del análisis matemático y los tomados del análisis aleatorio, la conclusión más importante radica en que los valores de la variable Vy2, conjuntamente con los Kdiseño, experimentan un ligero incremento, no sucede así con la probabilidad de falla de la estruc- tura, siendo los valores aceptables los obtenidos con los coeficientes de variación aleatorios.
Tabla 3 Resultados del diseño probabilista, con entrada de variables estocásticas o aleatorias, para suelos puramente cohesivos y empleando la b de diseño
RESULTADOS DEL DISEÑO MEDIANTE MÉTODOS PROBABILÍSTICOS (Suelos C, bdiseño) Coeficientes de Variación del Análisis Aleatorio
Combinación bdis. Y1 υY1 Y2 υY2 Kd Kopt Prob. de Falla
1 0.62 126,461 0,095 127,82 0,137 1,01 1,46 0,474
2 0.62 126,461 0,095 128,127 0,258 1,013 2,17 0,481
3 0.62 126,461 0,095 128,318 0,333 1,015 3,19 0,483
4 0.42 126,461 0,095 129,881 0,137 1,027 1,46 0,437
5 0.42 126,461 0,095 130,193 0,258 1,03 2,17 0,458
6 0.42 126,461 0,095 130,388 0,333 1,031 3,19 0,465
7 0.31 126,461 0,095 127,82 0,137 1,011 1,46 0,474
8 0.31 126,461 0,095 128,127 0,258 1,013 2,17 0,481
9 0.31 126,461 0,095 128,318 0,333 1,015 3,19 0,483
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páginas: 15 - 23 ] Quevedo, G. - Martínez, A.
Las siguientes gráficas muestran tal apreciación:
Tabla 4 Resultados del diseño probabilista, con entrada de variables estocásticas o aleatorias, para suelos puramente cohesivos y empleando la b requerida
RESULTADOS DEL DISEÑO MEDIANTE METODOS PROBABILÍSTICOS (Suelos C, b requerida) Coeficientes de Variación del Análisis Aleatorio
Combinación breq. Y1 uY1 Y2 uY2 Kd Kopt Prob. de Falla
1 0.895 126,461 0,095 184,514 0,137 1,459 1,46 0,019
2 1.328 126,461 0,095 274,439 0,258 2,17 2,17 0,02
3 1.95 126,461 0,095 403,582 0,333 3,191 3,19 0,02
4 0.597 126,461 0,095 184,617 0,137 1,46 1,46 0,019
5 0.885 126,461 0,095 274,336 0,258 2,169 2,17 0,02
6 1.30 126,461 0,095 403,582 0,333 3,191 3,19 0,02
7 0.448 126,461 0,095 184,72 0,137 1,461 1,46 0,019
8 0.664 126,461 0,095 274,439 0,258 2,17 2,17 0,02
9 0.975 126,461 0,095 403,582 0,333 3,191 3,19 0,02
Figura 2 Nivel de Seguridad versus Coefi ciente de Seguridad para suelos cohesivos, C=60Kpa, vC = 0.336, breq = 1.30 m
a) Coeficientes de Variación tomados del análisis ma- temático (vqbr = 0.336, vN = 0.094).
b) Coeficientes de Variación tomados del análisis alea- torio (vqbr = 0.333, vN = 0.095),
Entrando con el Hrequerido, que en este caso resulta 0.98, se pueden obtener los valores del Krequerido y con
ellos se define el punto de diseño, el cual garantiza la seguridad adecuada para la estructura.
De las gráficas anteriores vale la pena comentar, que han sido obtenidas para un valor de b requerido, o sea el que garantiza que se cumpla la condición de diseño en seguridad, y se puede concluir que, a pesar de que las diferencias no son sustanciales, con los resultados
[]páginas: 15 - 23 [ 23 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Quevedo, G. - Martínez, A.
que devienen de los coeficientes tomados del análisis aleatorio se logra una convergencia más rápida a ga- rantizar la condición de diseño en seguridad.
Finalmente, se puede afirmar que luego de aplicado este procedimiento novedoso para la simulación esto- cástica de un problema de ingeniería, y luego de demos- trar su factibilidad, específicamente cuando se trabaja considerando la aleatoriedad de todas las variables y por ende de sus coeficientes de variación, valdría la pena observar qué sucede cuando este análisis se combina con la solución numérica del problema y no analítica, sobre esta interrogante tratan otras investigaciones en las que trabajan los autores de este artículo.
7. Conclusiones
La aplicación de la metodología propuesta ha revelado un nuevo mecanismo de diseño de estructuras, basado en hacer cumplir la condición básica de la teoría de la seguridad, que establece que el nivel de seguridad de diseño será mayor o igual al nivel de seguridad reque-
rido, el cual para el caso de cimentaciones diseñadas por criterio de estabilidad será de 0.98.
El procedimiento de diseño ha sido desarrollado so- bre bases computacionales, y parte de la generación aleatoria de todas la variables consideradas bajo este criterio, luego se le calculan sus parámetros estadísti- cos y se procede a obtener un ancho de cimentación mediante un diseño realizado para valores medios de todas la variables, tal resultado representa el punto de partida para un ciclo en el que se incrementa el valor de b y que culmina haciendo cumplir la citada condición de diseño en seguridad.
Finalmente, se demuestra la factibilidad de combinar los resultados obtenidos de la modelación estocástica con el análisis de la seguridad, a partir de la aplicación de los conceptos generales de teoría de la seguridad, permitiendo con ellos establecer el punto de diseño correspondiente al nivel de seguridad requerido, aun- que no se pretende absolutizar los resultados debido a que se hace necesario comparar estos, con los que se obtienen cuando se desarrolla la solución mediante métodos numéricos.
8. Referencias
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24 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Diseño-construcción-
El caso de iROX, proyecto de
ampliación de la carretera
interestatal 75
Design-Build-Finance in the US: The case of iROX, I-75 Road Expansion Project
Autores
Assistant Professor, Depto. de Ingeniería Civil, Universidad del Bío-Bío, P.O. Box 5-C, Concepción, Chile E-mail: eforcael@ubiobio.cl
Associate Professor, Dept. of Civil & Coastal Engineering, University of Florida, P.O. Box 116580, Gainesville, Florida, USA E-mail: relli@ce.ufl.edu
DBIA, Project Controls Manager, ACCI/API, A Joint Venture, Fort Myers, Florida, USA E-mail: fjaramill@ajaxpaving.com
Fecha de recepción
Fecha de aceptación
28/05/2010
01/12/2010
[]páginas: 24 - 35 [ 25 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
Forcael, E. - Ellis Jr., R. - Jaramillo, F.
Resumen
Abstract This project is part of the Interstate 75 road expansion, located in Southwest Florida and consisted of an expansion from four to six lanes along a 30-mile stretch. The paper presents a design, bui ld and f inance (DBF) approach applied to a US highway. This work focuses on the financial structure of the project, which did not include a concession (operation); the bidding procedure, which took into account an interesting bid evaluation criterion and; project management matters. The information on the case study was acquired by exhaustively examining the documentation of the project and
Este proyecto forma parte de la ex- pansión de la carretera interestatal 75, ubicada al suroeste del Estado de la Florida en los Estados Unidos y consistió en la expansión de cuatro a seis pistas en un tramo de 48 kilómetros. Este ar- tículo presenta un método de diseño, construcción y financiamiento (DBF) aplicado a un proyecto de infraestruc- tura vial en los EE.UU. Este trabajo se centra en la estructura financiera del proyecto, el cual no consideró el uso de la modalidad de concesión (opera- ción); el proceso de licitación, que tuvo en cuenta un interesante criterio de evaluación de propuestas y; materias relacionadas a la gestión del proyecto. La información acerca de este caso de estudio fue adquirida mediante un ex-
haustivo estudio de la documentación del proyecto y a través de entrevistas con el gerente de control del proyecto. La estructura financiera utilizada en el proyecto demostró que es posible extender el período de pago más allá del plazo de construcción sin recurrir a un sistema de peaje. Como es habitual, los criterios de evaluación de las ofertas de este proyecto incluyeron el precio, el tiempo y los antecedentes técnicos; sin embargo, todos estos aspectos fueron evaluados mediante el uso de un mé- todo de puntuación compensada. Por último, se abordan algunos interesantes aspectos de gestión del proyecto, a fin de generar algunas recomendaciones para futuros proyectos de DBF en los EE.UU. y en el mundo.
by interviewing the Project Controls Manager. The f inanc ia l s t ructure used in the project showed that it is possible to extend the payment period beyond the construct ion deadl ine without resorting to a toll system. As usual, the bid evaluation criteria of this project included price, time and technical background; however, these aspects were evaluated through the use of a compensated score. Finally, some interesting management aspects of the project are addressed, in order to generate some recommendations for future DBF projects in the US and the world.
Palabras clave: Diseño-Construcción-F inanciamiento, construcción de infraestructura vial, gestión.
Key words: Design-Build-Finance project, transportation construction projects, management.
[26 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 24 - 35 ] Forcael, E. - Ellis Jr., R. - Jaramillo, F.
Introduction
The US National Highway System consists of 160,000 mi les of highways, being the largest highway system in the world (Slater, 1996); therefore, it is important to support each initiative that can help improve procurement systems, design, building and financing of transportation projects. Governments have always played a fundamental role in designing, building, financing, operating and maintaining the road infrastructure. However, during the last decades some countries have begun changing their policies in relation to this important role. As far back as twenty years ago, the propagation of different procurement systems caused an increasing demand for methods of selecting the most appropriate arrangement for a particular project (Skitmore and Marsden, 1988). The advent of the Private Finance Initiative (PFI) has allowed governments to achieve more of their projects through procurement of goods and services instead of doing themselves (Masterman, 2002). On the other hand, during recent years, the