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A Review of Multi-Criteria Decision-Making Methods Applied to the Sustainable Bridge Design

Puente en caj贸n postesado sobre el Turia (Quart de Poblet). Proyectado por Javier Manterola y constru铆do por Dragados y Construcciones en 1991.

Actualmente existe una tendencia clara hacia la sostenibilidad en los proyectos de estructuras, para lo cual es necesario equilibrar los criterios que apoyan esta sostenibilidad: la econom铆a, el medio ambiente y la sociedad. Estos pilares b谩sicos presentan objetivos diferentes y habitualmente enfrentados entre s铆. Esta realidad conduce hacia la necesidad de adoptar procesos de toma de decisiones que permitan alumbrar soluciones capaces de satisfacer, de la mejor manera posible, los principios de sostenibilidad citados.聽Los puentes forman parte de las infraestructuras b谩sicas de comunicaci贸n entre los distintos territorios. Por lo tanto, constituye una necesidad ineludible garantizar la sostenibilidad de este tipo de estructuras a lo largo de su ciclo de vida.

A continuaci贸n se presenta un art铆culo reci茅n publicado que tiene como objetivo principal revisar la aplicaci贸n de las t茅cnicas de decisi贸n multicriterio聽al caso de los puentes. Esta investigaci贸n聽se enmarca dentro del proyecto BRIDLIFE (BIA2014-56574-R), en el cual participan los autores. La revisi贸n se ha realizado atendiendo a las fases del ciclo de vida del puente, teniendo en cuenta aquellos trabajos que proponen soluciones y realizan un proceso directo de toma de decisiones respecto a estas soluciones. Asimismo, tambi茅n se han considerado aquellas aportaciones que, a pesar de no realizar una selecci贸n entre varias soluciones, aplican un m茅todo de toma de decisiones para evaluar una soluci贸n en particular. La relevancia de estos trabajos estriba en la forma en que se realizan los procesos de evaluaci贸n, los cuales constituyen la piedra angular para el proyecto de un puente desde el punto de vista de la sostenibilidad, atendiendo a todas y cada una de las fases de su ciclo de vida.

Este art铆culo lo pod茅is descargar en el siguiente enlace:聽http://www.mdpi.com/2071-1050/8/12/1295, aunque tambi茅n os lo dejo en el post para vuestra descarga directa.

Referencia:

Penad茅s-Pl脿, V.; Garc铆a-Segura, T.; Mart铆, J.V.; Yepes, V. A Review of Multi-Criteria Decision-Making Methods Applied to the Sustainable Bridge Design. Sustainability 2016, 8, 1295.

Descargar (PDF, 1.14MB)

10 diciembre, 2016
 
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Una aproximaci贸n cognitiva a la optimizaci贸n multiobjetivo de estructuras de hormig贸n

BBA027Acaban de publicarnos un art铆culo muy novedoso sobre la aproximaci贸n cognitiva a los problemas de optimizaci贸n multiobjetivo de las estructuras de hormig贸n. La revista es聽Archives of Civil and Mechanical Engineering, que es una revista de alto impacto en el campo de la ingenier铆a civil, indexada en el JCR en el primer cuartil.聽El resultado de combinar t茅cnicas de decisi贸n multicriterio junto con la optimizaci贸n multiobjetivo supone una aut茅ntica revoluci贸n en la forma de abordar el dise帽o de las estructuras. Ya no basta con aplicar la experiencia, la imaginaci贸n y las normas para proyectar una estructura. Se hace necesario abordar el problema desde el origen, considerando m煤ltiples perspectivas y buscando soluciones que optimicen a la vez aspectos como los costes, la seguridad, la sostenibilidad, los riesgos laborales, la durabilidad, la est茅tica y tantos otros.

El art铆culo plantea la metodolog铆a b谩sica necesaria para establecer la resoluci贸n de este tipo de problemas. Sin embargo se deben potenciar los estudios que permitan valorar los aspectos m谩s subjetivos que intervienen en la decisi贸n de la mejor opci贸n de las posibles. Esta l铆nea de investigaci贸n se encuadra dentro del proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE, del cual soy investigador principal. Adem谩s, supone un ejemplo de colaboraci贸n con otras universidades, en este caso con la Universidad de Zaragoza.

Referencia:

YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MORENO-JIM脡NEZ, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036.聽doi:10.1016/j.acme.2015.05.001

Abstract:

This paper proposes a cognitive approach for analyzing and reducing the Pareto optimal set聽for multi-objective optimization (MOO) of structural problems by means of jointly incorporating聽subjective and objective aspects. The approach provides improved knowledge on the聽decision-making process and makes it possible for the actors involved in the resolution聽process and its integrated systems to learn from the experience. The methodology consists聽of four steps: (i) the construction of the Pareto set using MOO models; (ii) the聽filtering of the聽Pareto set by compromise programming methods; (iii) the selection of the preferred solutions,聽utilizing the relative importance of criteria and the Analytic Hierarchy Process (AHP);聽(iv) the extraction of the relevant knowledge derived from the resolution process. A case聽study on the reinforced concrete (RC) I-beam has been included to illustrate the methodology.聽The compromise solutions are obtained through the objectives of economic feasibility,聽structural safety, and environmental sustainability criteria. The approach further identifies聽the patterns of behavior and critical points of the resolution process which reflect the聽relevant knowledge derived from the cognitive perspective. Results indicated that the聽solutions selected increased the number of years of service life. The procedure produced聽durable and ecological structures without price trade-offs.

12 septiembre, 2015
 
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Antecedentes y motivaci贸n del proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE

BCH001La sostenibilidad constituye un enfoque que ha dado un giro radical a la forma de afrontar nuestra existencia. El calentamiento global debido a las emisiones de gases de efecto invernadero y las tensiones sociales derivadas de la presi贸n demogr谩fica y del reparto desequilibrado de la riqueza son, entre otros, los grandes retos que debe afrontar nuestra generaci贸n. La concentraci贸n de CO2, alcanz贸 un m谩ximo sin precedentes en 2013, con el mayor incremento anual en 30 a帽os (World Meteorological Organization, 2014), por lo que la econom铆a baja en carbono se perfila como una l铆nea estrat茅gica de gran importancia. Las actividades humanas son las principales responsables de este problema, provocando un desarrollo alejado de satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las necesidades de las generaciones futuras, que constituye el n煤cleo del paradigma de 鈥渄esarrollo sostenible鈥 (Brundtland, 1987).

La construcci贸n juega un papel fundamental en el desarrollo de la sociedad. Influye fuertemente en la actividad econ贸mica, el crecimiento y en el empleo. Sin embargo, es una actividad que impacta significativamente en el medio ambiente (Mar铆, 2007), presenta efectos irreversibles y puede comprometer el presente y futuro de la sociedad. Este sector consume hasta un 60% de las materias primas extra铆das (Vital Signs, 2005), generando su transformaci贸n sobre el 50% de todas las emisiones de CO2. En Europa, el 30% de los residuos proceden de la construcci贸n y la demolici贸n; consumiendo la industria y la construcci贸n un 42% de la energ铆a total de (Pacheco-Torgal y Jalali, 2011). Son datos que muestran la brecha de mejora posible en esta industria para acercarse a la sostenibilidad. No basta con construir de forma econ贸mica y eficiente, sino que debe ser socialmente aceptable, debe ahorrar recursos naturales no renovables y respetar el medio ambiente a largo plazo. Un paso en este sentido son herramientas como BREEAM, CASBEE, DGNB o LEED que certifican la sostenibilidad de las edificaciones usando par谩metros objetivos. (m谩s…)

15 enero, 2015
 
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BRIDLIFE: Toma de decisiones en la gesti贸n del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos

BBA040Tras haber cerrado el proyecto de investigaci贸n anterior HORSOST, centrado en la optimizaci贸n de la sostenibilidad de hormigones no convencionales, en este post os paso el resumen del 煤ltimo proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE: “Toma de decisiones en la gesti贸n del ciclo de vida de puentes pretensados de alta eficiencia social y medioambiental bajo presupuestos restrictivos”. Dicho proyecto, del cual soy Investigador Principal, se ha aprobado en la 煤ltima convocatoria de 2014 del Ministerio de Econom铆a y Competitividad “Proyectos de I+D+I RETOS INVESTIGACI脫N”. BRIDLIFE聽lleva asociado un contrato predoctoral. Se trata de un proyecto de tres a帽os, con 5 investigadores doctores de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia聽y 2 investigadores participantes de la Universidad de Colorado (Boulder), de Estados Unidos. Ir茅 contando detalles de este proyecto de investigaci贸n a lo largo de los pr贸ximos meses.

RESUMEN:

Las v铆as de comunicaci贸n terrestre, y en especial los puentes, son infraestructuras b谩sicas en el desarrollo econ贸mico, en el equilibrio territorial y en el bienestar social, cuya construcci贸n, dise帽o, conservaci贸n y desmantelamiento se ven afectados gravemente cuando los presupuestos son restrictivos. Una parte significativa de estos puentes son de hormig贸n pretensado. Su deterioro y su incidencia en la seguridad son objeto de gran alarma social. Si adem谩s el mantenimiento es ineficiente, la reparaci贸n conlleva costes mucho mayores. El objetivo principal del proyecto BRIDLIFE consiste en desarrollar una metodolog铆a que permita incorporar procesos anal铆ticos en la toma de decisiones en el ciclo completo de vida de puentes de hormig贸n pretensado, de forma que se contemplen las necesidades e intereses sociales y ambientales.

El dise帽o de los puentes se realiza de forma secuencial. Tras un predimensionamiento se comprueban todos los estados l铆mites, en un proceso iterativo cuyo resultado en t茅rminos de eficiencia econ贸mica dependen fuertemente de la experiencia previa del proyectista. Una alternativa es el dise帽o totalmente autom谩tico utilizando t茅cnicas de optimizaci贸n, capaces de incorporar m煤ltiples funciones objetivo y cuyo resultado es la generaci贸n de un conjunto de soluciones eficientes (frontera de Pareto). No obstante, esta metodolog铆a sigue presentando limitaciones que el proyecto BRIDLIFE pretende superar.

El empleo de t茅cnicas de an谩lisis del valor y toma de decisiones como MIVES ha supuesto un gran avance en la definici贸n de un indicador de sostenibilidad reflejado en el Anejo 13 de la actual instrucci贸n EHE. Sin embargo, este enfoque queda limitado a aspectos ambientales que tampoco consideran todo el ciclo completo de la vida de una estructura o el uso de hormigones de baja huella de carbono. Es una t茅cnica jer谩rquica que no contempla las interacciones entre los distintos factores. El aspecto m谩s relevante de BRIDLIFE consiste en incorporar un an谩lisis del ciclo de vida definiendo un proceso de toma de decisiones que integre los aspectos sociales y medioambientales mediante t茅cnicas anal铆ticas de toma de decisiones multicriterio tanto de forma previa a los procesos de optimizaci贸n multiobjetivo, como posteriormente en la priorizaci贸n de las soluciones del frente de Pareto. Un an谩lisis cr铆tico de las tareas necesarias para la consecuci贸n de este objetivo indica la necesidad de coordinar un grupo multidisciplinar amplio capaz de aglutinar no s贸lo distintas perspectivas t茅cnicas, sino tambi茅n distintos intereses, p煤blicos y privados. La actividad se pretende realizar aplicando tecnolog铆as de consenso en red.

Por otra parte, la fuerte limitaci贸n presupuestaria presente en momentos de crisis como la actual, compromete seriamente las pol铆ticas de creaci贸n y conservaci贸n de las infraestructuras. Los resultados esperados, tras un an谩lisis de sensibilidad de distintas pol铆ticas presupuestarias asociadas a un horizonte temporal, pretenden detallar qu茅 tipolog铆as, actuaciones concretas de conservaci贸n y alternativas de demolici贸n y reutilizaci贸n son adecuadas para minimizar los impactos ambientales y sociales. Ello requiere complementar los inventarios de las emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero y consumos energ茅ticos para hormigones de baja huella de carbono, as铆 como identificar y valorar los factores de riesgo que afectan a la seguridad de las personas a lo largo de todo el ciclo de vida de los puentes.

PALABRAS CLAVE:

Toma de decisiones; puentes pretensados; hormig贸n; an谩lisis del ciclo de vida; sostenibilidad; optimizaci贸n multiobjetivo.

Universidad Politécnica de Valencia