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:
[email protected]
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.
[6 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 4 - 14 ] Trebilcock, M.
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
[]páginas: 4 - 14 [ 7 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 -
2011
Trebilcock, M.
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.
[8 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 4 - 14 ] Trebilcock, M.
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
[]páginas: 4 - 14 [ 9 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 -
2011
Trebilcock, M.
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.
[10 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 4 - 14 ] Trebilcock, M.
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
[]páginas: 4 - 14 [ 11 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 -
2011
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
[12 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
páginas: 4 - 14 ] Trebilcock, M.
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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the design process of contemporary architectural practice, Tesis de
doctorado, University of Nottingham, UK, sin publicar.
[ 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.
[]páginas: 15 - 23 [ 17 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1
- 2011
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
[]páginas: 15 - 23 [ 19 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1
- 2011
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
[20 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
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)
[]páginas: 15 - 23 [ 21 Revista de la Construcción Volumen 10 No 1
- 2011
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
[22 ] Revista de la Construcción Volumen 10 No 1 - 2011
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
1. FENTON, G. A. y D. V. GRIFFITHS, (2000) “Bearing Capacity of
Spatially Random Soils” en 8th ASCE Specialty Conference on
Probabilistic Mechanics and Structural Reliability.
2. HOSPITALER, A.; CANO, J. J. y J. CANTÓ, (1997). Hipótesis de
carga. Coeficientes de seguridad de los materiales. Departamento de
Ingeniería de la Construcción, Universidad Politécnica de Valencia,
pp. 27.
3. KORIS, K y SZALAI, K., (1998) “Stochastic Distribution of
Structural Resistance in Reinforced Concrete Beams” en 2do Simposio
de Phds. en Ingeniería Civil. Universidad de Budapest, 1998.
4. LEUANGTHON, O. et al. (2006) The principles of Monte Carlo
Simulation. Canada, University of Alberta.
5. LU, Y. y X. GU, (2004) “Probability analysis of RC member
deformation limits for different performance levels and reliability
of their deterministic calculations” en Structural Safety. Vol. 26,
pp. 367–389.
6. PAPADRAKAKIS, M.; PAPADOPOULOS, V.; Georgioudakis, E.;
HOFSTETTER, G.; C. FEIST, C. y T. YVONNE (2003)
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Structural Analysis and Seismic Research, National Technical
University, Athens.
7. PHOON, K. K., (2006) Modelling and simulation of Stochastic
data. Ponencia. Singapure. Department of civil engineering,
University of Singapure.
8. QUEVEDO, G. (2002) Aplicación de los Estados Límites y la Teoría
de Seguridad en el Diseño Geotécnico en Cuba. Tesis presentada en
opción al Grado Científi co de Doctor en Ciencias. La Habana,
Comisión de Grado Científi co de la República de Cuba.
9. QUEVEDO, G. y RECAREY, C. (2005) “Modelación Estocástica y
Teoría de Seguridad en el estudio de conexiones de estructuras
mixtas”, Universidad Politécnica de Cataluña, 2005.
10. RIPLEY, B. D. (1987) Stochastic Simulation, J. N.Y., Wiley and
Sons.
11. SAROFIM, M. C. (2004) “Methods of Uncertainty Analysis” en
Lectures by Mort Webster and Ian Sue Wing. Lectures 15.023, April
7th.
12. Ziha, K. (1995) “Descriptive sampling in Structural Safety” en
Structural Safety. Vol. 17, pp. 33-41.
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:
[email protected]
Associate Professor, Dept. of Civil & Coastal Engineering,
University of Florida, P.O. Box 116580, Gainesville, Florida, USA
E-mail:
[email protected]
DBIA, Project Controls Manager, ACCI/API, A Joint Venture, Fort
Myers, Florida, USA E-mail:
[email protected]
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