The Random Parameter Model with Unobservable Heterogeneity

Cuando se habla de un fallo del origen geotécnico, en la mayoría de los casos se entiende como un evento de graves consecuencias para la estructura o para el proyecto, respectivamente. El fallo no debe entenderse solo como una catástrofe sino también como la no capacidad de cumplir con las exigencias y prestaciones dadas para la estructura. También existen proyectos de ingeniería civil, donde las actividades de los mismos en centros urbanos pueden amenazar la estabilidad estructural de las estructuras colindantes. Esto también coincide con el concepto de fallo.

Figura 2-9: Distribución relativa de los fallos y errores por las fases de proyectos de ingeniería civil (Stewart y Melchers, 1997).

A finales de los años setenta surge la necesidad objetiva de estudiar la siniestralidad y los fallos en las obras de ingeniería civil para poder analizar los mismos en la escala global. Es cierto, que al obtener los resultados de las obras reales a través de un sistema organizado de la recopilación de datos, se podrían preparar soluciones globales para la prevención y el tratamiento de posibles fallos. A pesar del avance en tecnologías, los fallos en los proyectos de ingeniería civil siguen ocurriendo (Moorhouse y Millet, 1994). Sin embargo, no existen muchos estudios que se hayan elaborado sobre el tema.

Stewart y Melchers (Stewart y Melchers, 1997) hicieron un resumen sumando las partes de los estudios sobre fallos y errores en ingeniería de estructuras. En la figura 2-9 puede verse un resumen de los estudios sobre los fallos y errores que condujeron a los accidentes o daños económicos en varios tipos de estructuras. En algunos casos, estos accidentes produjeron las perdidas de vidas humanas. Los resultados de los estudios de varios autores parecen ser coherentes, sin embargo, se puede observar que la distribución puede desviarse cuando se consideran solo unos tipos específicos de las estructuras, como, por ejemplo, los puentes.

45 53 77 64 43 12 39 49 47 22 31 32 23 40 6 1 1 25 65 21 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Matousek y Schneider (1977)/800 Fraczek (1979)/277 Walker (1980)/120 Logeais (1980)/10000 Hadipriono (1985)/87 Edificios Hadipriono (1985)/54 Puentes Eldukair y Ayyub (1991)/604 Planificación y diseño Construcción Explotación y mantenimiento

Figura 2-10: Ilustración de las causas primarias de fallos estructurales (Stewart y Melchers, 1997).

El análisis mencionado de los estudios de siniestralidad en la figura 2-9, hecho por Stewart y Melchers (Stewart y Melchers, 1997), también revela las causas de los fallos y errores. En la figura 2-10 puede verse que la mayor contribución en los fallos estructurales se achaca a los procedimientos constructivos pobres, elementos de conexión y comportamientos de carga inadecuados.

Uno de los estudios más amplios es el trabajo de Matousek y Schneider (Matousek y Schneider, 1976), basado en 800 fallos y errores anunciados que condujeron a accidentes y/o daños del área de ingeniería de estructuras. Matousek y Schneider han elaborado la revisión detallada de las causas, y también revisaron como los fallos y errores podrían ser prevenidos por tratamientos o medidas adecuados a los riesgos.

En la figura 2-11 puede verse que la media de los fallos y los errores fueron descubiertos, durante la ejecución y explotación de las estructuras (Matousek y Schneider, 1976). Las distribuciones entre diferentes tipos de estructuras son evidentemente distintas. La explicación de estas diferencias puede ser atribuida a la interacción entre el hombre y la estructura durante el periodo de la explotación. Las estructuras puramente industriales sufren predominantemente los fallos y errores durante la fase de explotación, mientras que las presas con muy poca interacción humana, experimentan la parte más grande de los errores y de los fallos durante el periodo de ejecución. 54,3 47 42,2 23 ,5 21,8 7 ,1 2,5 1,8 1,2 0 10 20 30 4 0 50 6 0

Procedimien tos con stru ctivos pobres Elemen tos in adecu ados de conexión C omporta miento de carga in adecu ado In formación de con trato n o clara

C ontravención de in struccion es Eventos in esperados Errores en cálcu los de diseño D epen den cia a la precisión de constru cción

Figura 2-11: Ilustración de cuando en el curso de proyecto fueron descubiertos los fallos y los errores (Matousek y Schneider, 1976).

En la figura 2-12 puede verse la distribución relativa donde en las fases de un proyecto los riesgos no fueron tratados adecuadamente. Puede verse que la mayoría de los fallos y de los errores ya tienen origen en las fases de planificación y ejecución (Matousek y Schneider, 1976).

Figura 2-12: Distribución relativa del origen de fallos o errores produciendo consecuencias

55 43 2 34 66 0 67 22 1 85 14 1 72 27 1 53 46 1 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Edificios (Torres de viviendas)/362 Naves industriales/152 Obras lineales/75 Presas/52 Resto de estructuras/52 Todos los casos/692

Ejecución Explotación Reconstrucción

33 37 20 5 5 35 20 25 15 5 20 45 20 5 10 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Daños estructurales Daños (costes) Daños (humanos)

Los fallos y los errores con consecuencias puramente económicas tienen su origen predominadamente, en la fase de planificación. Los fallos y los errores que conducen a perdidas de vida o lesiones tienen su origen predominadamente en la fase de ejecución.

En la figura 2-13 puede verse que la ignorancia y conocimiento insuficiente contribuyen mayoritariamente a la presencia de los fallos y de los errores (Matousek y Schneider, 1976). Posteriormente, viene la subestimación de los efectos, incapacidad de recordar, transferencia incorrecta de responsabilidad o simplemente el no saber.

Figura 2-13: Distribución de las razones porque ocurren los fallos y los errores (Matousek y Schneider, 1976).

Otro trabajo muy interesante sobre los fallos y errores de los proyectos de ingeniería civil viene de EEUU y fue elaborado por G.F. Sowers (1993). El autor menciona que hizo su estudio estadístico según la información disponible, en la que tenía de 480 casos de fallo. El autor centró su investigación a identificar el origen y ocurrencia del problema que condujo al fallo de la estructura. G.F. Sowers como otros autores mencionados previamente, reconocen cuatro orígenes del problema, la planificación, el diseño, la ejecución de la construcción y la explotación de la estructura. Dándole él mismo especial enfoque a los problemas relacionados con el terreno, del total de los 480 casos de fallo analizados, 88 % han sido achacados al error humano.

Los problemas originados en el diseño se suelen materializar proporcionalmente, es decir, 1/3 de los problemas en la fase de construcción, y 2/3 de los problemas en la fase de explotación (Tabla 2-1). El número desproporcionado de los fallos durante explotación ocurre según el estudio durante los primeros años de funcionamiento y el resto está dispersado a lo largo del ciclo de vida de la estructura.

37% 27% 14% 10% 6% 6% Ignorancia Conocimiento insuficiente Subestimación de los efectos Errores, olvidos

Transferencia de responsabilidad incorrecta Otros desconocidos

Tabla 2-1: Origen del problema y ocurrencia del mismo en los proyectos de ingeniería civil (Sowers, 1993).

FASE DE PROYECTO ORIGEN DEL PROBLEMA

(%) OCURRENCIA (%) Planificación < 1 < 1 Diseño 58 < 1 Construcción 38 41 Explotación 4 57

Las causas de fallo de las estructuras las clasifica de la siguiente manera (Sowers, 1993):

1. Ausencia del conocimiento contemporáneo o de la tecnología (12% de todas las causas).

2. Ignorancia de buenas prácticas (33 % de todas las causas).

3. Rechazo de tecnología contemporánea (55 % de todas las causas).

Sowers (1993) menciona que la ausencia de conocimiento en ingeniería de suelos y en algunas otras especialidades de ingeniería tiene dos dimensiones:

1. Ausencia de datos.

2. Ausencia de conocimiento teórico o experiencia.

Habría que mencionar que dentro de la causa clasificada como ausencia de tecnología contemporánea, el autor excluyó los casos donde se había demostrado la carencia en número de sondeos y muestras de suelo obtenidos durante la investigación de subsuelo. Si se considerasen estos casos como una ausencia de datos el resultado final sería 33 % de todos los fallos achacables a esta causa comparados con 12 % de informe final. Sowers declara que más bien los encargados de adoptar decisiones no sabían que los datos podrían ser conseguidos (ignorancia) o decidieron que los datos no habían sido necesarios o que habían sido muy caros (rechazo).

La ignorancia de buenas prácticas la define sencillamente como un problema que surge porqué se toman decisiones incorrectas, hechas por personas que no tienen el conocimiento adecuado o entendimiento para tomar una buena decisión. Esta falta de conocimiento tiene dos dimensiones. Según Sowers (1993) son las siguientes:

1. Carencia de profundidad de conocimiento, donde el ingeniero educado en la toma decisiones universales carece de un conocimiento especial de alguna tarea en particular.

2. Carencia de amplitud de conocimiento, donde en la toma de decisiones multidisciplinares el ingeniero puede carecer de conocimiento adecuado.

El rechazo de la tecnología reciente, la aplica el autor a las situaciones donde el ingeniero entiende la tecnología actual pero fracasa en aplicarla a la situación que conduce al fallo. Los casos que analizó el autor le demostraron que existían tres dimensiones del rechazo que son las siguientes:

3. Comunicación maliciosa (surgida por las presiones entre personas).

Las presiones a los ingenieros, individuales y también a grupos, causan mucho rechazo de tecnologías que conducen a problemas serios y a fallo de estructuras. Pueden venir de muchas fuentes: del cliente, del empleado, de la sociedad incluyendo los medios de comunicación, constructores, trabajadores, abogados, etc.

Para poder explicar bien el fallo de un sistema técnico es muy importante tener una buena clasificación de las causas del mismo. Un fallo puede suponer un problema pequeño o un daño de grandes consecuencias para la estructura. De acuerdo con lo anteriormente mencionado en este capitulo y según las definiciones propuestas por Moorhouse y Millet (1994), las causas de fallo pueden ser las siguientes:

1. Causas técnicas de fallo. Causas que tienen el origen en la configuración del sistema y también en la localización del proyecto. Generalmente explican la incapacidad de un sistema de afrontar a un evento no deseado.

2. Causas operativas de fallo. Causas que contribuyen en el fallo técnico. Estas causas tienen origen en las actividades y las operaciones llevadas a cabo para diseñar, construir, explotar y mantener un sistema técnico.

Se ha demostrado que las operaciones y las actividades ejecutadas durante un proyecto contribuyen indirectamente a un posible fallo de la estructura (Moorhouse y Millet, 1994). En el estudio de 37 casos geotécnicos se analizaron las causas que habían contribuido al fallo técnico. En total, se han identificado 90 causas en los casos estudiados. Las dos primeras de mayor frecuencia de ocurrencia han sido las siguientes:

1. Promotores o contratistas no contemplaron las recomendaciones de los profesionales.

2. Faltaba información sobre posible riesgo (probabilidad de ocurrencia de evento y su posible grado de su impacto).