El presente trabajo se refiere al estudio teórico-experimental del comportamiento de puentes de dovelas reforzados a flexión a través de la técnica de adhesión de "Fiber Reinforcement Plastics" (FRP). Para lograr esto, se ha desarrollado un programa de investigación en el cual se incluyen 3 tipos de ensayos; caracterización de materiales, modelos reducidos y a nivel estructural, utilizando dos sistemas de refuerzo de FRP, además de comparar los resultados obtenidos en los ensayos estructurales con un modelo numérico.Los ensayos correspondientes a la fase experimental de este trabajo han sido realizados en el "Laboratorio de Tecnología de Estructuras" (LTE) de la "Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos de Barcelona" (ETSECCPB) en la "Universidad Politécnica de Cataluña" (UPC). Estos ensayos se dividieron en tres etapas principales. Se realizaron, en primer lugar, ensayos sobre vigas de dovelas con pretensado exterior que habían sido ensayadas anteriormente, reforzándolas con dos sistemas de refuerzo de FRP. En segundo lugar, se realizaron dos series de ensayos basados en probetas de adherencia para modelar la zona de juntas entre dovelas y conocer detalladamente el comportamiento de dichos sistemas de refuerzo en tales estructuras. Por último, se caracterizaron los sistemas de refuerzo para comparar las características proporcionadas por los fabricantes además de corroborar los resultados obtenidos en las dos primeras etapas de la fase experimental de este trabajo.Para poder realizar un análisis fundamentado de la fase experimental, se ha realizado una revisión bibliográfica sobre el estado del conocimiento que se enfoca a la historia de utilización de los sistemas de refuerzo mencionados anteriormente, aplicados a estructuras de hormigón, prestando especial atención en los mecanismos de falla y en específico al mecanismo denominado "peeling" así como a la adherencia del FRP al hormigón, en los cuales se centra gran parte de este trabajo de investigación.Por otra parte, se ha evaluado la eficiencia del ensayo de adherencia desarrollado, con el fin de proponerlo como herramienta para la caracterización de dichos sistemas de refuerzo en el caso de aplicación a estructuras constituidas por dovelas o en aquéllas en las que se presenten juntas de construcción.Con el fin de demostrar la validez del ensayo de adherencia, se han elegido dos sistemas de refuerzo diferentes entre si, el primero constituido por un tejido bidireccional de fibras de carbono (TFC), con un módulo de deformación relativamente bajo, en el que la resina epóxica utilizada para la adhesión del FRP al hormigón forma la matriz del mismo, y un segundo sistema formado por láminas de fibras de carbono prefabricadas (CFK), preimpregnadas de resina epóxica, con un módulo de elasticidad superior al primero, adhiriéndolo al hormigón con una resina epóxica diferente a la que conforma la matriz.Además, se han comparado los datos experimentales de las vigas de dovelas con los resultados obtenidos a partir de un modelo numérico desarrollado por Gonzalo Ramos, con el fin de visualizar los cambios de comportamiento de las vigas reforzadas con CFRP.Por último, se han redactado las conclusiones finales de la tesis, pudiéndose comprobar que éste tipo de materiales presentan importantes limitaciones para su aplicación y diseño como refuerzo de estructuras formadas por dovelas. Finalmente se proponen futuras líneas de investigación para dar continuidad a este trabajo de investigación. / The present Ph. D. Thesis is about the theoretical-experimental study of the behaviour of segmental bridges flexural strengthened by the technique of adhesion of Fiber Reinforcement Plastics (FRP). In order to accomplish this, a research program was developed in which 3 types of tests are included, characterization of materials, reduced models and structural level tests, using two kinds of systems of FRP reinforcement, besides the results obtained in the structural tests were compared with a numerical model.The tests corresponding to the experimental phase of this work have been made in the Laboratory of Structures Technology (LTE) of Superior Technical School of Civil Engineers of Barcelona (ETSECCPB) in the Technical University of Catalonia (UPC). These tests were divided in three main stages. They were made, in the first place, tests on segmental beams externally prestressed previously tested. They were reinforced using two different kind of systems of FRP reinforcement. Secondly, two series of adhesion tests were made in order to model the concrete segment joints and to know in detail the behavior of these systems of reinforcement in such structures. Finally, the reinforcement systems were characterized to compare the mechanical features provided by the manufacturers besides to corroborate the results obtained in the two first stages of the experimental phase of this work.In order make a base founded analysis of the experimental phase, a bibliographical revision on the state of the art has been made. It focuses to the history of application of the mentioned systems of reinforcement, applied to concrete structures, rendering special attention in the failure mechanisms, in specific to the peeling mechanism as well as to the adhesion of the FRP to the concrete, in which great part of this research is centered.On the other hand, the efficiency of the developed test of adhesion has been evaluated, with the intention of proposing it as tool for the characterization for these systems of reinforcement in the case of application to structures constituted by segments or in those in which construction meetings appear.With the purpose of demonstrating the validity of the adhesion test, two different reinforcement systems have been chosen. One constituted by carbon fiber bidirectional weave (TFC), with a relatively low elasticity modulus, in which the used epoxy resin for the adhesion of the FRP to the concrete forms the matrix of the same one, and a second system formed by prefabricated carbon fiber laminate (CFK), pre-impregnated with epoxy resin, with a elasticity modulus superior to first one, adhering it to the concrete with a different epoxy resin from which conforms the matrix.In addition, the experimental data of the segmental beams have been compared with the results obtained from a numerical model developed by Gonzalo Ramos, with the purpose of visualizing the changes of behaviour of the beams reinforced with CFRP.At last, the final conclusions of the thesis have been written up, allowing to verify that this particular type of materials presents important limitations for their application and design as reinforcement in segmental structures. Finally, future lines of investigation set out to give continuity to this research work.

Aunque el hormigón de alta resistencia se está utilizando de manera creciente en los últimos años para la construcción de estructuras, la norma Española vigente, la Instrucción EHE, sólo abarca hormigones de resistencias características a compresión inferiores a 50 MPa. El aumento de resistencia del hormigón está directamente asociado a una mejora en la mayoría de sus prestaciones, especialmente de la durabilidad, aunque también produce un aumento en la fragilidad y una disminución de la rugosidad de las fisuras, lo que afecta de forma muy especial a la resistencia a cortante.El objetivo principal de este trabajo es contribuir al avance del conocimiento del comportamiento frente a la rotura por cortante de vigas de hormigón de alta resistencia. Para ello, y en primer lugar, se ha llevado a cabo una extensa revisión del estado actual del conocimiento de la resistencia a cortante, tanto para hormigón convencional como para hormigón de alta resistencia, así como una profunda investigación de campañas experimentales anteriores. Se ha realizado una campaña experimental sobre vigas de hormigón de alta resistencia sometidas a flexión y cortante. La resistencia a compresión del hormigón de las vigas variaba entre 50 y 87 MPa. Las principales variables de diseño eran la cuantía de armadura longitudinal y transversal. Los resultados obtenidos experimentalmente han sido analizados para estudiar la influencia de las distintas variables en función de la resistencia a compresión del hormigón.Con el objetivo de tener en cuenta, no sólo los resultados de nuestros ensayos, sino también la gran cantidad de información disponible en la bibliografía técnica, se ha preparado una base de datos con vigas de hormigón convencional y de alta resistencia a partir del banco de datos de la Universidad de Illinois. Los resultados empíricos han sido comparados con los cortantes últimos calculados según la Instrucción EHE, las especificaciones AASHTO LRFD, el Código ACI 318-99 y el programa Response-2000, basado en la teoría modificada del campo de compresiones.Se han construido dos Redes Neuronales Artificiales (RNA) para predecir la resistencia a cortante en base a la gran cantidad de resultados experimentales. La principal característica de las RNA es su habilidad para aprender, mediante el ajuste de pesos internos, incluso cuando los datos de entrada y salida presentan un cierto nivel de ruido. Con los resultados de la RNA se ha realizado un análisis paramétrico de cada variable que afecta la resistencia última a cortante.Se han propuesto nuevas expresiones que tienen el cuenta el comportamiento observado para el diseño frente al esfuerzo cortante de vigas tanto de hormigón convencional como de alta resistencia con y sin armadura a cortante, así como una nueva ecuación para la determinación de la armadura mínima a cortante. Las nuevas expresiones presentan resultados que se ajustan mejor a los resultados experimentales que los obtenidos mediante la utilización de las normativas vigentes.Finalmente se han planteado varias sugerencias de futuras líneas de trabajo, que son resultado de la propia evolución del conocimiento sobre el tema de estudio durante el desarrollo de esta tesis. / Although High-Strength Concrete has been increasingly used in the construction industry during the last few years, current Spanish Structural Concrete code of practice (EHE) only covers concrete of strengths up to 50 MPa. An increase in the strength of concrete is directly associated with an improvement in most of its properties, in special the durability, but this also produces an increase in its brittleness and smoother crack surfaces which affects significantly the shear strength. The aim of this research is to enhance the understanding of the behaviour of high-strength concrete beams with and without web reinforcement failing in shear. In order to achieve this objective, an extensive review of the state-of-the-art in shear strength for both normal-strength and high-strength concrete beams was made, as well as in-depth research into previous experimental campaigns.An experimental programme involving the testing of eighteen high-strength beam specimens under a central point load was performed. The concrete compressive strength of the beams at the age of the tests ranged from 50 to 87 MPa. Primary design variables were the amount of shear and longitudinal reinforcement. The results obtained experimentally were analysed to study the influence of those parameters related to the concrete compressive strength.With the aim of taking into account, in addition to the results of our tests, the large amount of information available, a large database was assembled based on the University of Illinois Sheardatabank for normal-strength and high-strength concrete beams. These test results were compared with failure shear strengths predicted by the EHE Code, the 2002 Final Draft of EuroCode 2, the AASHTO LRFD Specifications, the ACI Code 318-99, and Response-2000 program, a computer program based on the modified compression field theory. Furthermore, two Artificial Neural Networks (ANN) were developed to predict the shear strength of reinforced beams based on the database beam specimens. An ANN is a computational tool made up of a number of simple, highly-interconnected processing elements that constitute a network. The main feature of an ANN is its ability to learn, by means of adjusting internal weights, even when the input and output data present a degree of noise. Based on the ANN results, a parametric study was carried out to study the influence of each parameter affecting the failure shear strength.New expressions are proposed, taking into account the observed behaviour for the design of high-strength and normal-strength reinforced concrete beams with and without web reinforcement. A new equation is given for the amount of minimum reinforcement as well. The new expressions correlate with the empirical tests better than any current code of practice.Finally, as a natural corollary to the evolution of our understanding of this field, some recommendations for future studies are made.

En la actualidad, el aparecimiento de nuevos materiales para usos en ingeniería civil ha permitido la aplicación de éstos materiales como materiales de reparación o refuerzo de puentes existentes. Día a día se sabe de la existencia de más problemas de durabilidad del hormigón armado y pretensado, así mismo, se sabe más sobre su comportamiento. Del constante surgimiento de estos nuevos materiales y técnicas constructivas tanto para la construcción como para la reparación de estructuras, se puede deducir que con el aumento de uso de estos materiales se pueden bajar los costes de la reparación y mejorar las características propias del comportamiento estructural ante las solicitaciones y elementos agresivos.El presente estudio ha consistido en definir la técnica de reparación de puentes existentes utilizando fibras aramidas y Tejidos de Fibra de Carbono (TFC) pegadas exteriormente, para minimizar el coste de las reparaciones de puentes existentes, analizando la conveniencia y fiabilidad del uso de éstas, en términos de recuperación estructural y adicionalmente el uso del pretensado exterior como elemento de refuerzo. En cuanto a la campaña experimental, se determinan inicialmente las características de adherencia en probetas prismáticas, para establecer los diferentes niveles de tensión capaces de soportar las diferentes interfases entre materiales; considerando y evaluando los diferentes productos adhesivos epóxicos y diferentes posibilidades de unión y colocación de las bandas de material compuesto.La segunda fase consistente en, ensayar un modelo de puente continuo de dos vanos de 7.20m de luz cada uno, y longitud total de 14.40m de sección cajón y canto de 0.60m con pretensado exterior (sin bloqueo en apoyo intermedio) sin fisuración hasta rotura; y tomando en cuenta los daños sufridos, se desarrollan las reparaciones pertinentes y se vuelven a ensayar nuevamente a rotura pero ahora con bloqueo intermedio. Luego se vuelve a reparar el modelo; dichas reparaciones se hacen teniendo como referencia los datos de adherencia de la 1ª fase, por lo que se hace la reparación del modelo restituyendo el pretensado exterior; reforzando a flexión (sustituyendo armaduras pasivas longitudinales) y a cortante (armaduras transversales) por bandas rígidas de fibra aramida debidamente instrumentadas.Con los resultados de ésta segunda fase, se determina la nueva capacidad de rotura comparada con la original y, por tanto obteniendo conclusiones sobre la fiabilidad de la técnica de reparación utilizada. Es importante por lo tanto, desarrollar un análisis de los modelos teóricos versus los ensayos experimentales para obtener las comparaciones pertinentes de: deformaciones, comportamiento de los cordones de pretensado, comportamiento seccional en zonas de apoyo y secciones de centro luz. Ello permite sacar conclusiones importantes de cara a las posibilidades de aplicación a las reparaciones en casos reales.Como tercera fase, se ensaya una nueva serie que corresponde a un modelo de puente de hormigón armado sin pretensado exterior, el cual es inicialmente ensayado a rotura para luego ser reparado utilizando el Tejido de Fibra de Carbono (TFC). Como cuarta y última fase experimental se planteó la utilización del Tejido de Fibra de Carbono y del Pretensado exterior como técnicas de reparación y refuerzo respectivamente. Con los resultados de este estudio, se hacen sugerencias de cara a futuras aplicaciones reales y futuras investigaciones. / At the present time, the appearancement of new materials for uses in civil engineering has allowed the application of these materials as repair or reinforcement materials of existent bridges. Day by day it is known about the existence of more problems of durability of the concrete and prestressing bridges, likewise, more about their behavior is known. Of the constant emergence of these new materials and constructive techniques as much for the construccion as for the repair of structures, one can deduce that with the increase of use of these materias they can descend the costs of the repair and to improve the characteristics of structural behavior before the solicitations and aggressive elements.The present study has consisted on defining the technique of repair of existent bridges using aramid fibers and carbon fibers fabrics (CFRP) hit outwardly, to minimize the cost of the repairs of existent bridges, analyzing the convenience and reliability of the use of these, in terms of structural recovery and additionally the use of the external prestressing as element of reinforcement. As for the experimental campaign, they are determined the characteristicas of adherence initially in prismatic test specimens, to establish the different levels of tension able to support the different interfaces among materials; considering and evaluating the different epoxics products and different possibilities of union and placement of the strups of compound material.The second phase consis in, to rehearse a model of two-span continuous bridge of 7.2 m. Length each one, and total longitude of 14.40m. Of box-girder prestressed concrete beams and height of 0.60m. with external prestressing (without blockade in middle support) without cracking until the failure; and taking into account the suffering damages, the pertinent repairs are developed and they rehearse again to break once again but now with blockade in middle support. Then it repairs the pattern again; this repairs aremade having like reference the data of adherence of the 1st phase, for what the repair of the pattern in made restoring the external prestressing; reinforcing to flexion (substituting longitudinal passive armors) and to sharp (traverse armors) for rigid strips of aranid fiber properly instrumented.With the results of this second phase, the new breakcapacity is determined compared with the original one and, therefore obtaining conclusions about the reliability of the technique of used repair. It is important therefore, to develop an analysis of the theoretical models versus the experimental rehearsals to obtain the pertinent comparisons of: deformations, behavior of the prestressing cords, sectional behavior in support areas and midspan sections. It allows it to reach important conclusions of face to the application possibilities to the repairs in real cases.As third phase, a new series is rehearsed that corresponds a model of concrete bridge without external prestressing, which is initially tested to break for then to be repaired using the carbon fibers fabrics (CFRP).As fourth and last experimental phase thought about the use of the carbon fibers and of the external prestressing as repair and reinforcement technique respectively. With the results of this study, face suggestions are made to future real applications and future investigations.

El presente trabajo se dedica al estudio de la vulnerabilidad y riesgo sísmico de las edificaciones esenciales. Se destaca la relevante función que desempeñan en la atención y gestión de la emergencia debido a sismos y la necesidad de crear un cuerpo de prescripciones específicas que permita adecuar las edificaciones existentes y construir las nuevas con requisitos compatibles a su nivel de importancia. Una revisión de los antecedentes y del estado del arte revela un balance negativo en el comportamiento sísmico de las edificaciones esenciales, inclusive ante la acción de sismos moderados, destacándose: (i) la insuficiencia de las metodologías adoptadas en los códigos sísmicos vigentes para proteger este tipo de edificaciones, (ii) la necesidad de abordar su evaluación desde un punto de vista global que considere la vulnerabilidad física (estructural y no estructural) y la vulnerabilidad funcional y (iii) la importancia de considerar la interacción entre los diferentes elementos que conforman un sistema esencial, con otros sistemas y líneas vitales. Esta interacción constituye el fundamento del llamado enfoque sistémico.Se propone una estrategia general de evaluación de la vulnerabilidad sísmica de los sistemas esenciales basado en el enfoque sistémico. Esta estrategia persigue racionalizar la toma de decisiones por vía de aproximaciones sucesivas, jerarquizando las necesidades de realizar estudios más refinados que justifiquen las medidas de intervención. En este sentido, para calificar la capacidad de respuesta de estas edificaciones es conveniente utilizar los conceptos del diseño basado en el desempeño sísmico.Sobre esta base se desarrolla un modelo simplificado para la evaluación de la respuesta sísmica del sistema sanitario regional como paradigma de edificios y sistemas esenciales en caso de desastre. El modelo permite la calificación del desempeño global del sistema sanitario y de cada uno de los hospitales que le integran en base a factores de respuesta específicamente definidos para su cuantificación.La aplicación realizada sobre el sistema sanitario de Cataluña pone en evidencia que su capacidad de respuesta es especialmente sensible a la ubicación del epicentro del evento sísmico. Se observa un deficiente condicionamiento del sistema sanitario para sismos con epicentros ubicados en las regiones norte y noroeste de Cataluña, así como en los alrededores de la ciudad de Barcelona y la franja costera vecina. Los resultados obtenidos permiten establecer una clasificación y jerarquización preliminar de los 64 hospitales de Cataluña, según la cual, 14 hospitales (22%) presentan una respuesta aceptable, 35 hospitales (55%) una respuesta intermedia y 15 hospitales (23%) una respuesta crítica distribuidos principalmente en las regiones sanitarias de Girona, Barcelonés Nord i Maresme, Barcelona Ciutat y Centre. Se concluye la necesidad de realizar estudios más refinados de vulnerabilidad sísmica sobre los hospitales que experimentan un desempeño sísmico insuficiente. / This work is addressed to the vulnerability and seismic risk study of essential buildings. The outstanding role these structures in the earthquake emergencies is emphasised and the necessity of creating a volume of specific prescriptions which allow to adequate the existing structures and to build the new ones with requirements compatible with their level of importance. A review of the background and the state of the art reveal a negative balance in terms of the seismic behaviour of the essential buildings, even under moderate actions. It should be highlighted: (i) the insufficiency of the methodologies found on the updated seismic codes in order to protect these types of buildings, (ii) the necessity of its evaluation from a global point of view that considers the seismic vulnerability (structural and non-structural) and the functional vulnerability, and (iii) the importance of considering the interaction between the elements which conform an essential system, with other systems and lifelines. This interaction is the fundamental part of the so-called systemic approach.A general strategy based on the systemic approach is proposed for the evaluation of seismic vulnerability of essential systems. This strategy is intended to rationalise the decision making, through successive approximations, prioritising the need for more accurate studies, which could justify the intervention measures. In order to measure the response capability of these structures is convenient to use the design concepts based on the seismic performance.On this basis a simplified model is developed to evaluate the seismic response of the regional health facilities as a paradigm of essential systems in case of a disaster. This model allows the qualification of the global performance of the health system and each hospital through response factors precisely defined for this purpose.The application of the method to the health system of Catalonia brings up that its response capability is especially sensitive to the location of the epicentre of the seismic event. It is observed a deficient conditioning of the health system for seismic events with epicentres located north and noth-west of Catalonia, the surroundings of Barcelona city and the neighbour coast stripe. The results obtained allow a preliminary classification and hierarchization of the 64 Catalonian hospitals. According to these result, 14 hospitals (22%) show an acceptable response, 35 hospitals (55%) show an intermediate response, and 15 hospitals (23%) mainly located in the regional health administration of Girona, Barcelona Nord and Maresme, Barcelona city and Centre. It is concluded the necessity of developing more accurate studies on seismic vulnerability on the hospitals that present an insufficient seismic performance.

In 1996 the Backfill and Plug Test Project started at the Äspö Hard Rock Laboratory (Sweden) managed by SKB (the Swedish Radioactive Waste Agency). The Backfill and Plug Test Project makes up an important part of SKB's research in order to store nuclear waste in a deep geological repository in a safe manner. ENRESA (the Spanish Radioactive Waste Agency) collaborates in this project with the Swedish companies SKB and Clay Technology in characterising the hydro-mechanical behaviour of the backfill material used to backfill a gallery.The backfill, obtained by mixing 30% of sodium bentonite MX-80 and 70% of crushed granite rock by weight, which maximum grain size was 20 mm, has been experimentally investigated. The experimental campaign took into account the salt water effects (up to 16 g/L) on its hydro-mechanical behaviour. Because of the bentonite content, its activity is quite large if compared with natural clayey soils.Therefore, changes in the pore fluid chemistry influence the hydro-mechanical behaviour of this mixture. Due to the current application of the mixture, as candidate for sealing galleries in a future repository for nuclear waste, interest was focused on the variation of permeability related to variation of salt concentration in pore fluid.Oedometer tests on specimens permeated with different salt water contents and water uptake tests permeated with different salt water contents were performed. Compaction tests with distilled and salt water were also performed. Osmotic suction was investigated on a different mixture of sodium bentonite and sand keeping the same weight ratio. Crushed granite was substituted by sand in order to use transistor psychrometers were used in this determination.The experimental study of the mixture included the design and calibration of a new mini-piezometer which allows performing constant and variable head tests in saturated clayey soils. Some numerical tools were also developed to analyse pulse tests performed in laboratory and in situ (tests performed in late March of 2003 in the ZEDEX gallery in the ÄHRL full-scale laboratory). Different methods (analytical, semi-analytical and numerical) were used to analyse the pulse tests performed in laboratory and in situ.Finally, the thesis focused on using a new finite element simulator, which solves thermo-hydro-mechanical-chemical (THMC) problems in a fully coupled way (Guimarães, 2002), to simulate the saturation process of a barrier for nuclear waste made up with this mixture. Interest was mainly focused on simulating the influence on the mixture hydraulic behaviour when salt concentration in pore fluid changed. A simple geochemical model, which took into account the ion exchange reaction between of Na+ and Ca2+, was considered. An empirical law of permeability variation with pore fluid salt concentration, obtained from the experimental information, was implemented in the finite element code. Effects of mixture molecular diffusion were also investigated, pointing out the importance of this parameter when transport of solutes in porous media is solved. Total suction was computed as the sum of matric suction and osmotic suction. Osmotic suction was calculated by obtaining salt concentrations and by using the Van't Hoff equation. In this way, osmotic suction was not assumed constant as it is usually considered in engineering practice.This thesis has contributed to the characterisation of a material, which is difficult to investigate, and it has provided with accurate information of the backfill permeability, one of the key parameters when designing a nuclear waste repository.

En aquest treball s'ha desenvolupat un model per a l'anàlisi no lineal i evolutiva, en servei, de pòrtics plans de formigó armat o pretensat, aplicable també a estructures mixtes, que incorpora els principals fenòmens que intervenen en el seu comportament. El model es basa en una extensió de la formulació matricial per a l'anàlisi de barres (Formulació Matricial Generalitzada - FMG) aplicada a estructures reticulars planes. La contribució del formigó traccionat entre fissures (tension stiffening) es contempla mitjançant un model de fissuració distribuïda que modifica la lleii constitutiva del formigó en tracció. S'ha realitzat un estudi detallat de l'esmentat model tant en comportament instantani com diferit i es presenta una proposta par a la determinació dels coeficients que el defineixen a partir de les característiques seccionals. S'ha contemplat la construcció evolutiva tant a nivell seccional com estructural, la variació de les propietats dels materials amb el temps i la variació temporal de les accions. La generalitat de la proposta permet la incorporació del comportament diferit dels materials segons diferents formulacions i la inclusió futura de lleis constitutives no lineals per a l'acer o el formigó en compressió. El model s'ha mostrat capaç de reproduir de manera adequada els resultats obtinguts de procediments analítics, d'altres models i els d'assaigs disponibles en bases de proves de referència (benchmarks). També s'ha contrastat satisfactòriament amb els assaigs realitzats. En els exemples presentats es mostra l'aptitud per a l'anàlisi d'estructures amb un nombre relativament elevat de nusos i de barres i amb processos constructius diversos i es posa de manifest la possibilitat de realitzar estudis paramètrics per a analitzar la influència de diferents variables. La part experimental ha consistit en la construcció, instrumentació i assaig d'una biga contínua de formigó armat de dos trams amb càrregues puntuals aplicades al centre de cadascun d'ells. Poden distingir-se tres fases: càrrega fins a les condicions de servei, descàrrega i reforç, finalment, càrrega fins a la ruptura. El reforç consisteix en la incorporació de xapes metàl·liques adherides amb resines epoxídiques. La instrumentació instal·lada i els mesuraments manuals realitzats han permès seguir l'evolució de tensions, deformacions i desplaçaments. Els resultats mostrat un alt grau de concordança amb els que s'han obtingut amb el model numèric desenvolupat. / En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo para el análisis no lineal y evolutivo, en servicio, de pórticos planos de hormigón armado o pretensado, también aplicable a estructuras mixtas, que incluye los principales fenómenos que intervienen en su comportamiento. El modelo se basa en una extensión de la formulación matricial para el análisis de barras (Formulación Matricial Generalizada - FMG) aplicada a estructuras reticulares planas. La contribución del hormigón traccionado entre fisuras (tension stiffening) se contempla mediante un modelo de fisuración distribuida que modifica la ley constitutiva del hormigón en tracción. Se ha realizado un estudio detallado de dicho modelo tanto en comportamiento instantáneo como diferido y se presenta una propuesta para la determinación de los coeficientes que lo definen a partir de las características seccionales. Se ha contemplado la construcción evolutiva tanto a nivel seccional como estructural, la variación de las propiedades de los materiales con el tiempo y la variación temporal de las acciones. La generalidad de la propuesta permite la incorporación del comportamiento diferido de los materiales según distintas formulaciones y la inclusión futura de leyes constitutivas no lineales para el acero o el hormigón en compresión. El modelo se ha mostrado capaz de reproducir de manera adecuada los resultados obtenidos de procedimientos analíticos, de otros modelos y los de ensayos disponibles en bases de pruebas de referencia (benchmarks). Asimismo se ha contrastado satisfactoriamente con los ensayos realizados. En los ejemplos presentados se muestra la aptitud para el análisis de estructuras con un número relativamente elevado de nudos y de barras y con procesos constructivos diversos y se pone de manifiesto la posibilidad de realizar estudios paramétricos para analizar la influencia de distintas variables. La parte experimental ha consistido en la construcción, instrumentación y ensayo de una viga continua de hormigón armado de dos vanos con cargas puntuales aplicadas en el centro de cada uno de ellos. Pueden distinguirse tres fases: carga hasta condiciones de servicio, descarga y refuerzo y, finalmente, carga hasta la rotura. El refuerzo consiste en la incorporación de chapas metálicas adheridas con resinas epoxídicas. La instrumentación instalada y las mediciones manuales realizadas han permitido seguir la evolución de tensiones, deformaciones y desplazamientos. Los resultados han tenido un alto grado de concordancia con los obtenidos mediante el modelo numérico desarrollado. / A model for the non-linear analysis under serviceability conditions of plane concrete frames (suitable for composite concrete - steel structures) taking into account segmental construction has been developed. The model is based in an extension of the classical matrix theory for the analysis of frames (Generalized Matrix Formulation - GMF). The contribution of the tensioned concrete between cracks (tension stiffening) is simulated by a modified constitutive law for concrete in tension. A detailed study of the model for both instantaneous and long - time behavior has been performed, and a proposal to determine the coefficients defining the uniaxial tensioned concrete constitutive relationship from sectional characteristics is presented. Segmental construction (sectional and structural), load history and temporal changing in material properties are considered in the model. The generality of the proposal allows simulating the materials time - dependent behavior using several formulations. In future development, non - linear constitutive laws for the steel and for the compressed concrete will be incorporated. The model has been able to adequately reproduce the results obtained from analytical procedures, other models and from experiments available in benchmarks. Likewise good agreement has been obtained with results from specific tests carried out for this work. An objective of the thesis was to develop a scaled - up model suitable to analyze structures with many elements and with diverse construction processes. The examples included show it as well as the possibility to make parametrical studies to analyze the influence of several variables. The experimental part of the work has consisted in the construction, instrumentation and testing of a two - span continuous reinforced concrete beam with concentrated loads at the center of each span. Three phases can be distinguished: loading until serviceability conditions, unloading and strengthening and, finally, loading until collapse. Strengthening consists in bonded steel plates using epoxy resins. The installed instrumentation and the manual measurements have allowed registering the variation of stresses, strains and displacements. The results have showed a good agreement with those obtained from the numerical model.

La Tesis Doctoral "HACIA LA ASIMILACIÓN DE LAS VÍAS SEGREGADAS EN EL ÁMBITO URBANO. El caso de las Rondas de Dalt y del Litoral en Barcelona", discute dos argumentos centrales:Por un lado, la posibilidad de insertar una vía segregada en un ámbito urbano superando los conflictos funcionales, los desajustes formales y los efectos ambientales que generalmente éste tipo de vías produce en los tejidos atravesados, mediante un proyecto viario indisociable de su área de inserción y de la adecuación y ajuste de los parámetros técnicos de diseño al carácter urbano de este territorio.Por otro lado, el potencial urbanístico que tienen las vías urbanas especializadas (que incluyen carriles segregados en su sección) en la transformación de las primeras periferias de una ciudad central tradicional y en procesos de reconversión de áreas degradadas. Se sostiene que estas vías pueden transformarse en instrumentos válidos para superar determinadas deficiencias conectivas y de accesibilidad, convirtiéndose en ejes de irrigación; para superar condiciones de sub-urbanización, estableciendo una continuidad urbana básica entre piezas y tejidos dispersos y discontinuos entre sí; para crear referencias formales y simbólicas en áreas caracterizadas por la yuxtaposición de partes carentes de una identidad común; y también, para articular estas partes entre sí y entre ellas y el paisaje. Se considera que es posible y conveniente re-pensar este tipo de vías como vías urbanas y concebirlas en el marco de proyectos urbanos integrales, resituando tanto su papel o su función en la ciudad como el papel de los urbanistas en su diseño. De acuerdo con este planteo, la inclusión de vías segregadas en el ámbito urbano no se justifica en la necesidad de permitir desplazamientos a velocidades elevadas sino por la búsqueda de un uso más racional del suelo y de una organización más eficiente de los distintos tipos de desplazamientos, dando respuesta simultáneamente a necesidades conectivas y de distribución y convirtiendo su propia solución formal en elemento de articulación y formalización urbanas. La tesis se organiza en tres partes. La primera, incluye un análisis conceptual entorno a dos ejes de reflexión. Por un lado, la identificación de los desajustes físicos y funcionales que se producen en la ciudad tradicional cuando se introduce una vía segregada que responde a un diseño exclusivamente técnico y por el otro, la identificación de los rasgos esenciales y déficits que caracterizan en general las áreas periféricas o de borde de este tipo de ciudades sobre los que, desde el diseño de este tipo de vías, se puede incidir positivamente.La segunda parte se centra en el estudio de un caso concreto. Se trata del análisis de los criterios que guiaron el diseño de las Rondas de Dalt y del Litoral en relación a las características del área donde se insertaron en la ciudad de Barcelona y en relación a las transformaciones que se operaron en este territorio a partir de su construcción. Las conclusiones de esta segunda parte no sólo sirven a modo de valoración de los efectos urbanísticos obtenidos, sino para contraponer estos resultados a los análisis previos, reforzando a partir de determinadas muestras, las hipótesis mantenidas. En la tercera parte se ponen a consideración una serie de pautas propositivas y de instrumentos de diseño a tener en cuenta en el proyecto de vías semejantes. La investigación incluye además un repaso histórico previo sobre la evolución que las vías segregadas han tenido en el ámbito urbano hasta nuestros días, que permite ubicar esta tesis en el marco de la revisión de este tipo de vías, así como de las estrategias de intervención urbanística sobre la ciudad construida que se vienen dando desde los años 80, y situar el proyecto del caso principal de estudio en el panorama disciplinar y específico de la ciudad de referencia.

Tanto las problemáticas de la actual urbanística metropolitana, así como su confrontación con las nuevas temáticas que caracterizan la ciudad contemporánea se han convertido en el principal campo de reflexión de la presente investigación. En tal sentido, destaca la referencia y crítica a los principales componentes de transformación urbana en el panorama de la ciudad postindustrial, derivada de los nuevos modelos económicos, del incremento de movilidad y, sobre todo, el desarrollo e implementación de sistemas de redes que hoy obligan a la definición de nuevas formas de organización territorial. En esta coyuntura se encuadra el consumo, en el que, ampliado en términos conceptuales, se incluyen nuevos hábitos asociados al incremento de tiempo libre y a la demanda de diferentes formas de ocio y cultura. Sobre éstas se definen aspectos innovadores en cuanto a las tipologías urbanas y articulaciones territoriales. El objeto de estudio refleja así la globalidad de estas inquietudes, y se impone en el encuadre de la especificidad del contexto europeo, y de las diversas contingencias que han marcado la adhesión a la Unión Europea, en las cuáles el contexto portugués y el universo ibérico han sobresalido significativamente. Dentro de este contexto, se ha elegido el Área Metropolitana de Lisboa como territorio ideal para el estudio y confrontación de dichas reflexiones, ya sea por englobar realidades contrastantes que permiten el análisis y comprensión de diversos factores de transformación interna en cada una de sus áreas, como por el carácter de un todo cada vez más complejo, sobre el cual se diseña la posibilidad de articular a gran escala futuros desarrollos. Dicho objeto de estudio se concretiza por la aproximación específica de tres grupos distintos a los cuáles se asocian estrategias de reorganización muy diferenciadas: la rehabilitación de los centros, la recalificación de las periferias y la revalorización de las zonas de valor paisajístico natural. Subyacente a esta elección, sobresalen como aspectos fundamentales tanto, el rasgo común de encuadre en el sistema de red urbana sobre el cuál se constituye el Área Metropolitana de Lisboa, como las diversas estrategias de reorganización en las cuáles el consumo se elige como fundamento omnipresente de caracterización.De esta forma, teniendo como punto de partida la inquietud que involucra el ámbito específico de la estrategia contemporánea del consumo, proyectada en el plano de la reorganización territorial de los sistemas metropolitanos y en especial del Área Metropolitana de Lisboa, la aproximación se define por una prospección crítica y reflexiva sobre su condición actual. En ese sentido, la temática de WWW.CIUDAD.CONSUMO - El impacto de las redes de consumo en la reorganización territorial del Área Metropolitana de Lisboa, se propone como una contribución para la discusión y el entendimiento de la urbanística metropolitana en su desarrollo y caracterización actual.En síntesis, esta investigación sobre el impacto de las redes de consumo en la reorganización del espacio urbano contemporáneo, aplicada a la realidad específica del Área Metropolitana de Lisboa, se demarca por la pluralidad y complementariedad de las diversas acciones. De esta forma, tanto las revisiones de conceptos, como las estrategias delineadas y las situaciones de expectativa abordadas en cada una de las fases de investigación, dejan abierta esta compleja problemática. En este sentido, la pesquisa, se asume como una contribución, como punto de partida, tanto en la discusión de nuevos conceptos, en la clarificación de nuevas ideas, como en el establecimiento de nuevas hipótesis.

El objetivo principal de esta investigación se centra en el análisis de los efectos de la temperatura y la hidratación o secado de las arcillas en el comportamiento de cambio de volumen, permeabilidad y características de retención de agua, ante una variedad de trayectorias de succión, tensión neta y temperatura. Se han utilizado dos muestras de arcilla de Boom (Mol, Bélgica) artificialmente preparadas con una estructura dominante de agregados y exhibiendo pautas de comportamiento extremas de las arcillas parcialmente saturadas. Las muestras artificiales se han caracterizado extensamente con relación a los aspectos hidráulicos y mecánicos, tanto desde el punto de vista micro-estructural como a escala macro-estructural, donde se identifican dos zonas claras de dominio de la succión a nivel 'intra-agregado' o a nivel 'inter-agregado'. Se han diseñado y construido nuevas células edométricas y un equipo triaxial con control de temperatura y succión. La célula triaxial permite registrar la evolución temporal de las deformaciones axiales (a través de LVDT locales), de las deformaciones radiales y de las isócronas de los perfiles laterales (a través de sensores láser), que experimenta la muestra en diferentes trayectorias mecánicas, de hidratación y de temperatura. En la técnica de sobre-presión de aire se ha mantenido una presión constante, aplicándola inicialmente en condiciones de fase de aire continua. La temperatura se limitó a un máximo de 80°C para evitar cambios de fase y químicos apreciables, así como para limitar los problemas asociados a la técnica de traslación de ejes. Se llevaron a cabo dos tipos de ensayos: las trayectorias en condiciones isotérmicas a dos temperaturas contrastantes y los ensayos en condiciones no isotérmicas. Los ensayos isotérmicos se enfocaron en trayectorias de humedecimiento y de secado bajo tensiones netas verticales y medias constantes, en ciclos de carga y descarga a succión constante, así como en ensayos isócoros a succión controlada. Los ensayos sobre muestras altamente sobreconsolidadas revelaron un hinchamiento irreversible en las trayectorias de calentamiento a succión constante, debido a una reestructuración del esqueleto de la arcilla asociada a un mecanismo de adsorción de agua. Los resultados no isotermos mostraron valores similares ante cambios de volumen y contenidos de agua a los obtenidos bajo condiciones isotérmicas en trayectorias de humedecimiento a diferentes temperaturas y estados tensionales equivalentes. La existencia de deformaciones plásticas y de cambios irreversibles en el contenido de agua, asociados con las trayectorias principales de hidratación y de secado, es un aspecto relevante de los resultados, siendo más importante a temperaturas elevadas. Los resultados a succión controlada y tensión neta media constante revelaron una contracción irreversible durante el calentamiento de una muestra de arcilla normalmente consolidada. Asimismo se identifica una zona de máximo colapso en las trayectorias isotérmicas de humedecimiento bajo tensión neta vertical constante realizadas sobre las muestras de alta porosidad. Los ensayos isócoros sobre las muestras de baja porosidad mostraron un hinchamiento dominante, asociado a una presión de hinchamiento mayor que la registrada por las muestras de alta porosidad, donde se detecta un colapso macroestructural compensado por la expansión reversible de la estructura. Basándose en estas observaciones, se han propuesto hipótesis para explicar las pautas de comportamiento desde el punto de vista de los diferentes fenómenos micro y macroscópicos que afectan a las arcillas no saturadas. Se han planteado una serie de expresiones para las curvas de retención y permeabilidad al agua a diferentes temperaturas, porosidades y grados de saturación. Los cambios producidos por la acción mecánica, la succión y la temperatura se han interpretado bajo un concepto elastoplástico utilizando diferentes variables de estado tensionales y sus correspondientes variables conjugadas extensivas. / In view of the increasing use of clay in high-temperature environments, mainly related to the conceptual design of engineered barriers for radioactive waste disposal in deep geological media, and to enrich the existing body of knowledge in the thermo-hydro-mechanical response, a systematic laboratory research programme has been designed and carried out to investigate these aspects. The main objective of this research is to analyse the effects of temperature and hydration or drying paths on clay volume change behaviour, water permeability and water retention characteristics, under a variety of matric suction, net stress and temperature paths. Two artificially prepared packings of Boom clay powder with a dominant aggregated fabric, covering a wide overconsolidation range, have been used in the testing programme. Clay powder and artificially prepared samples have been extensively characterised in relation to hydraulic and mechanical aspects, both at microstructural and macrostructural scale. New temperature and suction controlled oedometer cells and triaxial equipment have been designed, developed and carefully calibrated for investigating mechanical and thermal aspects of behaviour. The fully instrumented triaxial cell allows registering the time evolution of axial strains (via internal LVDTs), radial deformations and isochrones of lateral profiles (via electro-optical laser sensors) that experiences the sample under different mechanical, hydration and temperature paths. Air overpressure technique maintaining a constant air pressure has been followed during the tests, starting from continuous air phase conditions. Maximum temperature has been limited to 80°C for no appreciable phase and chemical change to occur, as well as to limit spurious problems affecting axis translation technique. Two main test types were carried out: isothermal tests at two different temperatures and non-isothermal paths. Isothermal paths were focused on wetting and drying cycles at constant net vertical or mean stress and loading-unloading cycles at constant suction, as well as suction controlled isochoric swelling/shrinkage pressure tests. Reversible and irreversible features of volume change behaviour (swelling, collapse and shrinkage, thermal dilatation and contraction), under oedometer and isotropic stress state conditions have been observed. Tests on heavily overconsolidated states revealed irreversible expansion upon drained heating at constant suction due to a structural rearrangement of clay skeleton, giving similar values in terms of volume and water content changes compared to isothermal wetting paths at different temperatures and equivalent stress states. The existence of important plastic deformations and irreversible water content changes associated with the first suction reduction and main drying path is a relevant feature of the data, which is more important at higher temperatures. Testing results at constant suction and net mean stress show that temperature increase on an open normally consolidated structure revealed irreversible contraction. A maximum collapse/contraction zone is also identified in the isothermal wetting paths at constant net vertical stress performed on the high-porosity fabrics. Isochoric tests revealed a dominating swelling for the low-porosity sample, where a higher swelling pressure is detected, and a controlling macrostructural collapse compensated by the reversible expansion of the structure for the high-porosity fabric. Based on these observations, hypotheses are proposed to explain features of behaviour in terms of microscopic and macroscopic phenomena affecting unsaturated clays. Expressions for retention curves and water permeability functions at different temperatures, as well as values of the different parameters describing porosity, temperature and degree of saturation dependence, have been proposed and determined for both fabrics under a variety of conditions. Mechanical, suction and thermal induced changes in terms of different stress state variables and their associated work conjugate variables were discussed within an elastoplastic point of view, and parameters characterising their reversible and irreversible features respect to drained and undrained thermal coefficients, as well as suction decrease, suction increase and loading-collapse yield loci, determined.

El contenido de la tesis que se presenta se ha organizado de la manera siguiente:A lo largo del capítulo 2 se describen los aspectos generales del estado del arte del análisis de sensibilidad, centrándose en las principales metodologías existentes y en el cálculo elástico. Asimismo, se exponen un conjunto de reflexiones acerca de la bondad del análisis de sensibilidad. En el capítulo 3 se explican los distintos acercamientos, en términos generales, que existen en la bibliografía sobre el cálculo de sensibilidades para modelos no lineales del material.El capítulo 4 contiene las aportaciones de otros autores al desarrollo de formulaciones para estudiar la sensibilidad de la respuesta elastoplástica. Después de unas reflexiones críticas, se aborda una nueva formulación de sensibilidad de formas en cálculo elastoplástico con la notación usual en el contexto del análisis por elementos finitos en la ingeniería. A continuación, se prueba dicha formulación en un conjunto de ejemplos y se descubren algunas problemáticas que conlleva el análisis no lineal a solicitación constante.En el capítulo 5 se desarrolla la formulación para el análisis de sensibilidad de formas en un modelo de daño incorporando la herramienta de cálculo de la longitud de arco, basada en el control de desplazamientos. Se realizan una serie de reflexiones sobre las posibilidades de extrapolación de cargas últimas y se prueban los algoritmos propuestos en un conjunto de ejemplos de diversa índole.Después de un breve estado del arte sobre el diseño en ingeniería, se aborda en el capítulo 6 el problema del concepto de diseño asistido. Se realiza una propuesta conceptual para enlazar las posibilidades cuantitativas de un análisis de sensibilidad con la inteligencia artificial de los sistemas expertos. La intención es producir una nueva serie tecnológica de instrumentos de apoyo al diseño que mejoren las prestaciones de los existentes a tres niveles: análisis crítico de resultados, potenciación de la creatividad y aprendizaje heurístico.Finalmente, en el capítulo 7 se describe la evolución de la programación y su relación con los elementos finitos. Se hace hincapié en los códigos orientados a objeto y se describen las aplicaciones prácticas de desarrollo que se han llevado a cabo en esta tesis.El capítulo 8 y último contiene las conclusiones del trabajo desarrollado y las nuevas líneas de investigación que se proponen.