.El georradar es una herramienta cada vez más utilizada en diferentes ámbitos geológicos, medioambientales y de Ingeniería Civil, así como en estudios de caracterización de yacimientos arqueológicos y de diagnóstico de daños en edificios del patrimonio histórico y cultural.En esta tesis se abordan aspectos metodológicos de calibración de la instrumentación y de caracterización de las propiedades electromagnéticas que rigen la propagación y atenuación de ondas electromagnéticas en los suelos. Por otra parte, se estudian aplicaciones en monumentos históricos, yacimientos arqueológicos y diagnóstico de daños.Concretamente, en esta tesis se calibran cuatro antenas, caracterizadas por su frecuencia central de emisión: 200, 500, 900 y 1000 MHz. En cada caso se obtiene la señal sólo con el ruido interno de la antena (sin reflexiones). De dicho ruido, el de mayor amplitud es la señal inicial; su longitud determina la distancia mínima entre la antena y la primera superficie reflectora del medio para que no se produzca acoplamiento entre la reflexión y la señal inicial. Se analiza también el origen de tiempos de la señal para cada antena (cero de la antena) y se estudia la atenuación producida en la señal durante su propagación por el aire (medio no absorbente), que, por lo tanto, se produce por expansión geométrica, siendo la amplitud inversamente proporcional a la distancia. Se ensaya un procedimiento para caracterizar medios electromagnéticamente, relacionando sus propiedades físicas: granulometría, peso específico, porosidad y saturación, con la conductividad, la permitividad y la frecuencia. Se analizan tres medios formados por un mismo material, modificándose tres propiedades: peso específico aparente, compactación y saturación. En cada caso se obtiene la velocidad de propagación, la permitividad dieléctrica, el espectro de frecuencias y la atenuación. Al aumentar la saturación la velocidad es menor, se produce un desplazamiento hacia las bajas frecuencias, se estrecha el ancho de banda y la atenuación por absorción aumenta. Asimismo se analizan y discuten diferentes métodos para obtener la velocidad: tiempos y espesores conocidos, análisis de hipérbolas, comparación de amplitudes, dromocrónicas de un CMP, modelos geotécnicos, contraste de capacitancias y perfiles de estratigrafía conocida. Los mejores resultados obtenidos son los que proporcionan los ensayos de laboratorio con muestras de espesor conocido y el análisis de reflexiones hiperbólicas. De la comparación de los resultados obtenidos con los que proporciona la literatura se deduce la conveniencia de realizar una caracterización en laboratorio en casos que requieran una resolución fina de las anomalías superficiales o de profundidad intermedia.Relacionados con estas investigaciones (caracterización de medios y calibración de antenas), se han ejecutado y estudiado aplicaciones a casos reales que han permitido resolver problemas prácticos y, al mismo tiempo, han permitido también observar las ventajas de la aplicación de los avances de la investigación, así como avanzar en las técnicas de identificación y cancelación de ruidos introducidos por reflexiones externas o múltiples. Los principales casos resueltos hacen referencia a: control de intervenciones de restauración y rehabilitación en monumentos o en construcciones históricas (casos del teatro romano de Sagunto y de los puentes góticos sobre el río Turia), estudio de daños en edificios del patrimonio cultural (casos de la Catedral de Valencia e Iglesia de San Jorge de Paiporta), caracterización de yacimientos arqueológicos (casos del subsuelo de la Catedral de Valencia, de la Iglesia de San Jorge y de la fortaleza romana y convento en Alcántara).Algunos resultados y casos relevantes se sintetizan en fichas monográficas que presentan en forma esquemática las claves referentes al problema estudiado, lugar y herramienta empleada. Estas fichas serán de gran utilidad en el estudio de casos similares y se espera que constituyan el inicio de un catálogo de casos y soluciones. / The Ground-Penetrating Radar (GPR) is a tool more and more used in different geological, Environmental Engineering and Civil Engineering research, as well as in studies of characterisation of archaeological locations and in the diagnosis of the damages in buildings of the historical and cultural heritage. In this thesis, methodological aspects of calibration of the instrumentation are performed. Also, methodological aspects of the soils characterisation by using its electromagnetic properties are analysed. These properties govern the propagation and attenuation of electromagnetic waves in the soils. On the other hand, several applications to the study of historical monuments, archaeological locations and diagnosis of damages are investigated.Particularly, in this thesis four antennae are gauged. These antennae are characterised by their central frequency of emission: 200, 500, 900 and 1000 MHz. For each case, the internal noise of the antenna (radar record without reflections) is obtained;the highest noise is the initial signal (usually the direct wave); its longitude determines the minimum distance between the antenna and the first reflective surface to obtain a radar data where the two events (direct wave and reflected wave) are clearly separated. It is also analysed the time origin of the traces for each antenna (zero of the antenna). The attenuation of the traces during the wave propagation in the air (non-absorbent medium) is also studied. Therefore, in that case, the attenuation is caused by the geometric spreading, and the wave amplitude is inversely proportional to the distance. A procedure is tested to characterise media using its electromagnetic properties: the conductivity, the permitivity and the frequency, relating them with its physical properties: grain size, specific weight, porosity and saturation. Three different media are analysed, formed by the same solid material and modifying three physical properties: the apparent specific weight, the compactation (and, therefore, the porosity) and the saturation. In each case, the wave propagation velocity, the dielectric permitivity, the spectrum of frequencies and the attenuation are obtained. When the saturation increases, the velocity decreases, a displacement takes place toward the low frequencies, the band width is narrowed and the attenuation caused by absorption increases. In addition, different methods to obtain the wave velocity are analysed and discussed: times and well-known thickness, analysis of hyperbolas, comparison of amplitude, radar records obtained in a CMP, geotechnical models, contrast of capacitancy and profiles of well-known stratigraphy. The best results are obtained from the laboratory measurements using samples of well-known thickness and from the analysis of hyperbolic reflections. Comparison of these results and the values provide by the literature is performed. This comparison shows the convenience of carrying out a characterisation of the medium in laboratory in the cases when a fine resolution of the superficial anomalies or of intermediate depth is required. Related with these investigations (characterisation of means and calibration of antennas), several applications to real cases have been performed and studied. These applications have allowed to solve practical problems and, at the same time, to observe the advantages of applying the advances of the investigation, as well as to make progress in the identification techniques and suppression of noise introduced by external or multiple reflections. The main cases resolved make reference to: control of restoration, interventions and rehabilitation in monuments or in historical buildings (cases of the Roman theatre of Sagunto and the Gothic bridges on the river Turia), study of damages in buildings of the cultural heritage (cases of the Cathedral of Valencia and the Church of San Jorge, in Paiporta), characterisation of archaeological locations (cases of the underground of the Cathedral of Valencia, Church of San Jorge and the Roman fortress and the convent in Alcántara). Some results and the best cases cases are synthesised in monographic cards. These cards present, in schematic form, all the information about the studied problem, the emplacement and the used tool. These cards will be very useful in the study of similar cases, and it is expected that they constitute the beginning of a catalogue of cases and solutions.

Las nuevas tendencias en la Ingeniería Sísmica, reconocen la necesidad de evaluar la vulnerabilidad de los edificios en entornos urbanos. De hecho, es allí donde se concentra la mayor parte de la población mundial, las infraestructuras y los servicios. Así pues, el comportamiento de los edificios ante la ocurrencia de sismos intensos, es el responsable de evitar verdaderas catástrofes sísmicas, como las que hasta la fecha, continúan dejando pérdidas económicas millonarias y un número inaceptable de víctimas mortales. De lo anterior, se deduce la motivación del presente trabajo, que ha sido estructurado en tres grandes bloques. En el primero de ellos, se han analizado los aspectos conceptuales y metodológicos relacionados con la evaluación de la vulnerabilidad y el riesgo sísmico de edificios en entornos urbanos. En la segunda parte, se ha analizado detalladamente, el comportamiento sísmico esperado de los edificios porticados de hormigón armado, situados en la ciudad de Manizales (Colombia), caracterizada por una amenaza sísmica alta. El desarrollo y aplicación de métodos y técnicas avanzadas de análisis del desempeño, vulnerabilidad y fragilidad de las edificaciones, ha permitido establecer, de forma cuantitativa, la importancia que, para la minoración del riesgo sísmico, tiene el diseño y construcción sismo-resistente. La tercera parte, se ha dedicado al análisis del riesgo sísmico en la ciudad de Barcelona (España), que por hallarse situada en un entorno de amenaza sísmica entre moderada y baja, no ha incorporado en sus costumbres y hábitos constructivos, ninguna conciencia ni precaución sísmica, lo que ha resultado en una elevada vulnerabilidad y fragilidad de sus edificios y, por lo tanto, en un considerable riesgo. Las metodologías utilizadas en este trabajo, han sido desarrolladas a partir de consideraciones estocásticas, que permiten tener en cuenta, de forma natural, las incertidumbres en la acción dinámica, en las características materiales y estructurales de los edificios y, en consecuencia, en los resultados obtenidos. Diversos análisis de sensibilidad han permitido constatar, una vez más, la importancia de una correcta y ajustada definición de la acción sísmica, que, en caso de ser posible, debe fundamentarse en acelerogramas registrados en la zona de estudio. La ciudad de Manizales en Colombia, ha sido uno de los escenarios que ha permitido una aplicación clara de la importancia de preferir espectros compatibles con acciones reales sobre otros espectros generales que promedian una gran cantidad de información y que, finalmente, pueden llegar a no ser representativas de ninguna, como es el caso incluso, de los espectros de respuesta simplificados que proveen las normativas y códigos de diseño sísmico. Esta elevada sensibilidad de los resultados a las características de la acción ha quedado también patente en el otro escenario elegido, Barcelona. Los resultados obtenidos demuestran cómo la adopción de unas medidas sencillas de protección sísmica, pueden llegar a disminuir hasta en un grado el daño esperado, mientras que la ausencia de memoria sísmica, la despreocupación y abandono de unas precauciones mínimas, lo puede incrementar en un grado. / New trends in earthquake engineering confirm the need of evaluating the buildings vulnerability in urban areas, where, In addition, most of man-made facilities and structures, and world population are concentrated. Therefore, it is necessary to evaluate the performance of the buildings before an earthquake occurs in order to avoid the occurrence of seismic catastrophes, which continue causing great economic losses and an unacceptable number of deaths. This work has been divided into three parts. The first one, contains conceptual and methodological aspects related to the evaluation of the vulnerability and seismic risk of buildings in urban areas. Secondly, we realize a detailed analysis of the seismic behavior of the reinforced concrete frame buildings, typical of the city of Manizales (Colombia), which is located in a high seismic hazard zone. The development and application of new methods and techniques facing to the analysis of vulnerability, fragility and seismic performance of buildings, have clearly indicated the importance of the earthquake-resistant design and construction to reduce the seismic risk. Finally, the third part has been devoted to the seismic risk analysis of Barcelona (Spain). This city is located in a low to moderate seismic hazard area and, their buildings were constructed without any seismic consideration showing a high seismic vulnerability and fragility. The methodologies used in this work, have been considered in a probabilistictic way, allowing us to consider uncertainties both in the seismic action and in buildings material and structural characteristics. We also performed some sensitivity tests which have confirmed the importance of a fine definition of the seismic action, that preferently should be based on real accelerograms recorded in the zone of study. In particular, the results obtained for Manizales show the importance of using seismic spectra compatible with real records. In fact, the response spectra provided by seismic codes are smoothed averages, from many individual seismic actions, which may not be representative for the place where a particular building is analyzed. This high sensitivity of the results to the characteristics of the action has also been clear in the other seismic scenario we have analyzed: Barcelona. The obtained results cleraly show how the damage can be reduced up to one degree, by using very simple seismic protection measures. On the contrary, the absence of seismic memory linked to the unconcern and abandonment of some minima cautions, may increase it up to one degree. / Les noves tendències a l'enginyeria sísmica confirmen la necessitat d'avaluar la vulnerabilitat dels edificis a les grans ciutats, on així mateix, es concentra la majoria de la població mundial i de les seves estructures i infrastructures. Per tant és necessari avaluar el comportament dels edificis abans de què succeeixi un terratrèmol per tal d'evitar que segueixin succeint les catàstrofes sísmiques que, a hores d'ara, continuen causant grans pèrdues econòmiques i un nombre inacceptable de vides humanes. Aquest treball consta de tres parts. La primera conté els aspectes metodològics i conceptuals relacionats amb l'avaluació de la vulnerabilitat i del risc sísmics. En segon lloc es realitza una anàlisi detallada del comportament sísmic dels edificis porticats de formigó armat, típics de la ciutat de Manizales (Colòmbia), la qual està situada en una regió amb un alt perill sísmic. El desenvolupament i aplicació de nous mètodes i tècniques orientades a l'anàlisi del la vulnerabilitat, fragilitat i comportament sísmic dels edificis, han indicat amb claredat, la importància del disseny i construcció sismo-resistent per minorar el risc sísmic. Finalment, la tercera part s'ha dedicat al anàlisi del risc sísmic a Barcelona (Espanya). Aquesta ciutat es troba en una zona on el perill sísmic és entre moderat i baix però els seus edificis han estat construïts sense cap consideració de tipus sísmic per la qual cosa presenten una vulnerabilitat i fragilitat elevades. Els mètodes emprats en l'estudi han estat considerats de forma probabilista, i han permès incorporar les incerteses en les propietats materials i constructives dels edificis i en l'acció sísmica. Tanmateix, s'han efectuat alguns tests de sensibilitat que han confirmat la importància que té una definició acurada de l'acció sísmica, que cal es basi en accelerogrames reals enregistrats a la zona d'estudi. En particular, els resultats obtinguts a Manizales demostren la importància d'emprar espectres sísmics compatibles amb registres reals de la zona d'estudi. De fet, els espectres de resposta previstos a les normatives sísmiques, s'obtenen suavitzant els valors migs corresponents a una gran nombre d'espectres de resposta individuals, i poden no representar de forma adequada l'acció sísmica esperada en un lloc concret. Aquesta alta sensibilitat dels resultats a les característiques de l'acció ha estat també palesa a l'altre escenari sísmic considerat: Barcelona. Elsresultats obtinguts mostren clarament com el dany es pot reduir fins a una grau quan s'adopten mesures força senzilles de protecció sísmica. Pel contrari, l'absència del record sísmic unit amb la despreocupació i abandonament d'unes precaucions mínimes poden augmentar fins a un grau el nivell de danys esperats.