El objetivo global de este estudio es el análisis de la viabilidad del uso de ruido cultural para la determinación de las características dinámicas de las estructuras existentes, particularmente en zonas urbanas situadas en áreas de actividad sísmica moderada o baja pero que, sin embargo no están exentas de riesgo por causa sísmica, debido a la altísima concentración de población y servicios que en ellas se acumula. Por lo tanto, también constituye un objetivo del presente trabajo el analizar los métodos aplicables, evaluando su adecuación a cada caso concreto para diseñar procedimientos específicos para áreas urbanas densamente pobladas. La consecución de este objetivo global se realiza mediante los siguientes objetivos concretos: - Conocimiento y elección de la instrumentación a utilizar. - Establecimiento de procedimientos específicos adecuados a las peculiaridades de los edificios a estudiar. - Calibración de métodos y técnicas usadas en la literatura mediante su aplicación en un experimento controlado sobre mesa vibrante. - Calibración de procedimientos de estimación de periodos propios en edificios reales mediante su medida y su modelado numérico. Propuesta de un procedimiento específico para áreas urbanas. - Evaluación de la contribución de los elementos no estructurales mediante el seguimiento del proceso constructivo de un edificio. - Evaluación de la fiabilidad y aplicabilidad de las fórmulas empíricas establecidas en las normas sísmicas y establecimiento de fórmulas específicas para la ciudad de Barcelona. - Detección y caracterización de zonas de resonancia entre los edificios, los "inputs" sísmicos y los periodos predominantes del suelo sobre el cual están construidos. - Aproximación a la problemática de la interacción suelo-estructura. Los datos necesarios para el estudio se obtuvieron con trabajo de campo, obteniéndose los registros de ruido ambiental y midiendo la altura y el número de niveles de los edificios. La información complementaria (p.e. dimensiones en planta) se obtuvieron a partir de los datos del catastro facilitadas por el Ayuntamiento de Barcelona. Los periodos fundamentales se identificaron a partir de los espectros de Fourier de las aceleraciones medidas en los niveles superiores de los edificios. Se han realizado medidas en 64 edificios de los cuales se han seleccionados dos muestras representativas de las principales tipologías constructivas de la ciudad de Barcelona; 25 de hormigón armado y 22 de mampostería. La selección de estas muestras se efectuó de acuerdo con los parámetros correspondientes a las fórmulas empíricas a ajustar. Se buscó homogeneidad en la tipología y variabilidad en el parámetro a ajustar. De esta forma ha sido posible hallar la relación del periodo fundamental con parámetros como el número de niveles, la altura y la dimensión en planta. Se ha encontrado que las fórmulas que mejor se ajustan a edificios de hormigón armado son las que relacionan el periodo fundamental con el número de niveles y para los edificios de mampostería las que relacionan el periodo con la altura. Para comparar diferencias en las tipologías y costumbres constructivas se efectuó una campaña específica en la ciudad de Adra. También se realizó el seguimiento de un edificio en construcción midiéndose su periodo predominante durante las fases de construcción, analizando las variaciones del periodo predominante con la incorporación al edificio de elementos no estructurales (tabiquería, elementos ornamentales, muros, fachadas, etc.) encontrándose que éstos influyen en el valor del periodo al rigidizar la estructura. Estudios previos ponen de manifiesto que la interacción suelo estructura puede aumentar el periodo de vibración de la estructura. Una parametrización del efecto propuesta en la literatura se ha usado para estimar este efecto en Barcelona y se encontró que esta interacción es importante en edificios situados en zonas en las que se disponía de resultados de la respuesta y de las características dinámicas del suelo (Vs) concluyéndose que incluso en el caso en que los periodos del suelo y de la estructura difieran, no se debe desechar el fenómeno de resonancia sin antes evaluar el efecto de interacción.

La tesis se compone de dos partes: en primer lugar se combina de manera totalmente acoplada una nueva formulación para el problema de transporte reactivo con una formulación termo-hidro-mecánica (THM) ya existente. A continuación se propone un modelo constitutivo químico-mecánico para arcillas expansivas que establece un fuerte acoplamiento entre los problemas THM y de transporte reactivo. El principal campo de aplicación es el estudio de las barreras de arcilla utilizadas como elemento aislante en sistemas de almacenamiento de residuos radiactivos, pero se trata de una formulación general de aplicación extensible a otros campos de la ingeniería.En la formulación de transporte reactivo, varias especies disueltas en la fase líquida se transportan a través del medio poroso y reaccionan químicamente entre sí en la fase líquida (reacciones homogéneas) o con otras especies en la fase sólida (reacciones heterogéneas). Los principales procesos incorporados en el modelo geoquímico son: formación de complejos acuosos, reacciones de oxidación/reducción, reacciones ácido/base, disolución/precipitación de minerales e intercambio de cationes. Para todas las reacciones se considera la hipótesis de equilibrio local. Además, en las reacciones de disolución/precipitación de minerales también se admite cinética. Los mecanismos de transporte considerados para las especies en la fase líquida son difusión molecular, dispersión mecánica y advección. Las variables básicas de las ecuaciones de transporte reactivo son las concentraciones totales (que incluyen los minerales precipitados en equilibrio local) y para resolver el equilibrio químico se utiliza un algoritmo basado en la minimización directa de la Energía Libre de Gibbs. En esta formulación es posible resolver las ecuaciones del problema de equilibrio químico (algebraicas) separadamente de las ecuaciones de transporte (en derivadas parciales). La formulación ha sido implementada en el programa de elementos finitos CODE_BRIGHT, que utiliza el Método de Newton-Raphson para resolver el sistema no lineal resultante de la discretización de las ecuaciones de transporte reactivo.En el modelo químico-mecánico, se incorpora la influencia de acciones químicas tales como cambios de succión osmótica e intercambio de cationes en el comportamiento mecánico de las arcillas expansivas. El modelo se ha desarrollado en el marco general de un modelo elasto-plástico para materiales de doble estructura. El modelo distingue dos niveles estructurales para el material: una macroestructura y una microestructura. Se introducen los efectos geoquímicos en el modelo mecánico de la microestructura, ya que es en este nivel donde se encuentran los minerales químicamente activos, y donde ocurren las interacciones físico-químicas entre las partículas y el agua intersticial ionizada. La macroestructura se origina de la unión de las partículas elementales de arcilla formando elementos macroestructurales denominados agregados. Los agregados dan a la macroestructura un esqueleto sólido y actúan como se fuesen partículas de un suelo granular. El modelo se cierra estableciendo un mecanismo de interacción entre los dos niveles estructurales. El modelo ha sido capaz de reproducir los principales fenómenos observados en los suelos expansivos sometidos a acciones químicas.La tesis se completa con la validación de la formulación a través de un ensayo de celda donde se somete una arcilla expansiva a calentamiento e hidratación simultáneamente. También se presenta una aplicación relacionada con la ingeniería de petróleo. / The Thesis has two main parts, in the first one a new reactive transport formulation is combined with an existing thermo-hydro-mechanical (THM) formulation in a fully coupled way. In the second part, a chemo-mechanical constitutive model for expansive clays is proposed that couples strongly the THM and reactive transport problems. The main application field is the study of clay barriers as isolation elements in the storage systems for radioactive waste, but it is in fact a general formulation with potential applications in other engineering areas.In the reactive transport formulation, a number of dissolved species are transported through a porous medium and react chemically among themselves in the liquid phase (homogeneous reactions) or with other species in the solid phase (heterogeneous reactions). The main processes incorporated in the geochemical model are: aqueous complex formation, oxidation/reduction reactions, acid/base reactions, dissolution/precipitation of minerals and cation exchange. All these reactions are considered to be governed by chemical equilibrium conditions. In addition, it is possible to assume dissolution/precipitation reactions to be kinematic-controlled. The transport mechanisms considered for the species in the liquid phase are molecular diffusion, mechanical dispersion and advection.The basic variables for the reactive transport equations are total concentrations (that include the minerals precipitated under local equilibrium conditions). The algorithm to solve the chemical equilibrium problem is based on the direct minimization of the Gibbs' free energy equations. In this formulation, it is possible to solve the (algebraic) chemical equilibrium equations separately from the transport equations (expressed in partial derivatives). The formulation has been implemented in the finite element computer programme, CODE_BRIGHT, that uses the Newton-Raphson method to solve the nonlinear system that results from the discretization of the reactive transport equations.The chemo-mechanical model incorporates the effect of the chemical actions such as osmotic suction changes and cation exchange on the mechanical behaviour of expansive clays. The model has been developed in the general framework of an elasto-plastic model that distinguishes two structural levels: a microstructural one and a macrostructural one. The chemical effects are introduced in the mechanical model for the microstructural level where the chemically active minerals are present and where the physico-chemical interactions between particles and ionized interstitial water occur. The macrostructure is composed of the combination of clay elementary particles forming macrostructural elements called aggregates. These aggregates act as particles in a granular soil and constitute a macrostructural solid skeleton. The model is completed by the establishment of an interaction mechanism between the two structural levels. The model has been able to reproduce the main phenomena observed in expansive clays subjected to chemical actions. Finally, the thesis includes the validation of the formulation through the simulation of a cell test where an expansive clay is subjected to heating and hydration simultaneously. A petroleum engineering application is also presented.

El tema de esta investigación surgió al observar la "irrupción" que, durante el siglo XX, presentó el hormigón armado en la restauración de edificios históricos. A partir de los años cincuenta se generalizó el uso de esta técnica para solucionar cualquier tipo de deterioro en las construcciones históricas, hecho que modificó radicalmente su concepción estructural y como consecuencia produjo una manera distinta de intervenirlos. A finales del siglo XX se comenzó a observar que las restauraciones con hormigón armado, que se pensaban como muy eficaces, en algunos casos, no estaban superando la "prueba del tiempo" manifestándose incompatibilidades con los elementos, tanto por las características internas de los mismos materiales como a errores por la puesta en obra, debido a problemas en la técnica de ejecución, en la calidad o en la cantidad del material. Esta tesis expone un recorrido histórico sobre la evolución que han tenido los criterios de intervención con hormigón armado como técnica de restauración; se desarrolla desde dos puntos de vista, la primera parte se basa en la formación de los planteamientos teóricos y la segunda parte en la confrontación con la práctica del hormigón armado, a través del análisis de un muestreo de edificios restaurados con este material en México y en España. Uno de los objetivos de este estudio es la obtención de mayor conocimiento sobre las condiciones reales de los monumentos restaurados con hormigón armado, cotejando la información básica sobre el estado inicial antes de introducir este material, las razones que motivaron su uso y difusión, analizando los criterios de intervención y evaluando, aproximadamente después de veinte a cuarenta años, cuáles han sido las consecuencias de estas actuaciones. La obtención de tales rectificaciones deberá servir como experiencia para revalorar las técnicas tradicionales, adquirir nuevos conocimientos sobre las restauraciones con hormigón armado y sentar las bases para nuevas líneas de investigación hacia una correcta utilización de ambos materiales. De la investigación realizada obtuvimos diversas conclusiones sobre tres aspectos, el primero, las razones por las cuales se utilizó el hormigón armado a partir de los años cincuenta en la restauración habitual fueron la confianza acrítica, la ausencia, casi total, de una teoría específica y la influencia de los métodos de cálculo por ordenador. Además en las situaciones de emergencia para contrarrestar los daños después de guerras y de sismos. El segundo punto se refiere a las razones por las que se comienza a rechazar este material en recientes fechas, debido a la constatación por la falta de durabilidad, como consecuencia de la incompatibilidad física, química y mecánica que presenta el hormigón armado con los materiales tradicionales, así como su difícil reversibilidad y autenticidad. Específicamente se comprobó que las incompatibilidades mecánicas en el caso de zonas no sísmicas como España, se presentan en un período a largo plazo. En cambio, en zonas sísmicas como México, la introducción de estos nuevos refuerzos ha modificado sustancialmente el comportamiento estructural original debido a que presentan formas de trabajar distintas y al rigidizarlas en exceso, estas estructuras de fábrica se vuelven más vulnerables porque no son capaces de absorber los movimientos sísmicos. Por último, las razones por las que a pesar de la constatación del balance negativo en la actualidad se sigue utilizando el hormigón armado, se debe a que no hay una conciencia precisa sobre los efectos negativos y/o se ignoran los inconvenientes, no hay alternativas fáciles, claras, rápidas, ni únicas, hay un desconocimiento sobre las técnicas constructivas antiguas y, sobre todo, por que no se asimilan, ni se difunden, ni se transmiten los nuevos conocimientos.

En esta tesis se estudian los efectos ambientales de la producción del cemento, incluyendo las diferentes etapas que componen su ciclo de vida, con objeto de estructurar y proponer las bases fundamentales de un Inventario del Ciclo de Vida (ICV) nacional de dicho producto.Tras realizar un estudio sobre los ICV del cemento, existentes y disponibles en ámbito internacional, se analizan los límites aplicados a los diferentes subsistemas de producción y se estudia la viabilidad de utilización de estos ICV en el análisis del ciclo de vida (ACV) de los productos con base cemento. Este análisis se desarrolla a partir de un estudio comparativo de los datos de entradas y salidas de los distintos ICV de la producción de cemento disponibles, y demuestra la necesidad de estructurar los inventarios a través de distintos subsistemas de producción.A partir de lo anterior, se plantea un modelo de inventario del ciclo de vida del cemento aplicable a España o a cualquier otro país con la misma técnica productiva. Se aporta el concepto de memoria ambiental (MA), que permite utilizar el ACV desde distintos puntos de análisis (global, regional y local), con un tratamiento integrado de las diferentes prestaciones requeridas a un producto e incorporando otros efectos medioambientales que intervengan en los procesos de producción. Al mismo tiempo, este planteamiento permite realizar estudios por etapas (de la "cuna hasta la puerta" o de la "cuna hasta la tumba") y por distintos niveles de análisis. Esta metodología se aplica en el desarrollo del inventario de un cemento específico.Las conclusiones apuntan a la necesidad de elaborar un inventario nacional, representativo de la producción de cemento, como forma de garantizar una suficiente fiabilidad en los resultados de ACV de productos derivados del cemento. / In this thesis, the environmental effects of the Portland Cement Production, including its different life cycle stages, are studied. The main objective of the work is to structure and propose the fundamental bases of a national Life Cycle Inventory (LCI) of the portland cement.Taking into account the available data sets of the cement's LCI, the system's boundaries of different production systems are verified and the use of these LCI in the environmental Life Cycle Assessment (LCA) of portland cement products is analysed. The analysis is based on a comparative study of the inputs and outputs of the different available cement production LCIs. The results show that it is necessary to change the structure of these LCIs, mainly considering the process steps.Thereafter, a model of LCI applicable to cement produced in Spain or in another country with the same productive technique is presented. The concept of environmental memory (EM) is then introduced, allowing the use of the LCI according to different points of view, such as global, regional or local. It provides an integrated treatment of the different product performances, considering other environmental effects that are present in the production processes. The concept allows studying LCAs in different limit boundaries ("cradle to gate" or "cradle to grave") and different analysis levels. This methodology is applied in the development of the inventory of specific portland cement. The conclusions show that it is necessary to build a national inventory, which really represents the portland cement production as the only way to guarantee the reliability of the LCA results applied to portland cement products.

DE TESIS DOCTORALEsta investigación, surge por la necesidad de incluir los sistemas de acondicionamiento ambiental natural y el diseño energético pasivo en el proyecto arquitectónico en la ecología del desierto de Atacama, Chile. Por ello, la finalidad es describir y desvelar las causas de la involución del proceso de transición energética y de transformación ambiental realizada por los usuarios de las viviendas del conjunto habitacional Salar del Carmen; ubicado en la ciudad de Antofagasta. El proceso regresión ha significado en el ámbito socio-cultural la desaparición de una cultura solar y en el ámbito formal-espacial la pérdida del sentido del "habitar el desierto". A pesar de ello, en la arquitectura informal descubrimos que el proceso de adaptación al clima revela una fuerte identidad ambiental en lo referente a la arquitectura del paisaje y a la relación de los edificios con el entorno ecológico desértico. En la primera parte se desarrolla el tema de la transición energética de la arquitectura hacia las energías renovables. La evidente y creciente ponderación de los problemas ambientales ante las señales de degradación de los ecosistemas de la Tierra, producto de un desarrollo insostenible, han conducido a un profundo cuestionamiento de los modelos de crecimiento de la sociedad actual, disponiéndola en la urgente necesidad de realizar una proceso de "transición hacia una cultura ambiental", basado en las energías renovables.La segunda parte se centra en el análisis de la relación ecología y desierto. En la actualidad más del 15% de la población mundial habita en áreas desérticas. Esto demuestra la importancia de definir actitudes y diferenciar las formas de vida de zonas no desérticas. Las zonas áridas requieren de un planteamiento diferente al actual, no es utópico plantear un modelo de desarrollo basado en energéticos renovables. En la tercera parte se analiza la relación de la arquitectura y el desierto, a partir de la interpretación del espacio desértico como espacio de modernidad, y como una manifestación que vincula a la obra su paisaje estableciendo una interacción constante y referida a los aspectos térmicos y lumínicos del espacio arquitectónico, expresados como modelos de sostenibilidad. En la cuarta parte se presenta el caso de estudio, se analiza el proceso de transformación y acondicionamiento ambiental de las viviendas realizadas por sus habitantes. A través de una selección de las diversas tipologías de viviendas, de acuerdo al número de casos existentes, su emplazamiento y ubicación en la parcela, comprendiendo casos de viviendas transformadas y no transformadas. Por otro lado, se proponen tres instrumentos para la recogida de datos: observación directa, encuesta de confort y registro de parámetros ambientales con instrumentos. La observación de este proceso nos permitió percatarnos de la distancia existente entre las necesidades de los usuarios y los programas arquitectónicos. Pero sobre todo, la observación nos ratificó la pertinencia y propiedad de las acciones de acondicionamiento ambiental de las viviendas.Finalmente, las propuestas estratégicas de la presente investigación se centran en las invariantes como habitar la exterioridad, construir la sombra y habitar la penumbra como elementos singulares para que este proceso de transición de base energética sea realmente factible y exitoso.

The present research commences with a revision of the concepts of hazard, vulnerability, and risk. This is a basic requirement for the construction of the theoretical framework herein developed. A revision of commonly used concepts is offered in order to identify gaps and fine-tune definitions that will help in the search to offer a coherent and integrated theoretical framework. Approaches developed in the natural, applied, and social sciences are discussed and a criticism of these is offered. It is argued that conceptual fragmentation and inconsistency have been two of the reasons why risk reduction has been in good part unsuccessful in a large number of countries. The lack of an adequate conceptual basis has impeded adequate interventions.Risk is understood in terms of potentially dangerous events and the vulnerability of exposed social elements. This type of analysis is linked into decision-making processes, and the difficulties associated with the implementation of risk reduction public policies are made explicit. Inherent uncertainty and reductionist approaches help explain this problem. Moreover, factors such as risk perception of decision-makers; legal contexts that impede preventive actions, and the general problem of levels of risk tolerance and acceptability also come into play.The traditional approach to evaluating urban seismic risk is revised. This involves a consideration of the physical effects and damage to be expected in exposed elements under determined seismic conditions. Modern techniques for seismic vulnerability estimates and knowledge in the area of loss and damage are summarized. And, the better approach to physical urban seismic risk evaluation from the perspective of the author is provided.A coherent and consistent conceptual risk model is provided based on complex non-lineal dynamic systems theory. This allows an explanation of the concept of crisis, instability and adaptability relating this to the concepts of disaster, vulnerability, risk and prevention. Urban centres are seen as complex dynamic systems. Two holistic urban seismic risk-modeling techniques are then proposed. The first methodology is based on relative indicators using hierarchical and pairwise analytical processes. The second methodology employs neural networks and fuzzy sets approaches. The two methodologies take into account the physical, economic, social and institutional variables, which allow a multidisciplinary approach to seismic risk assessment. The methods are subsequently employed in the estimation of seismic risk in the city of Bogotá, Colombia.Finally, a risk management strategy is proposed as a planning tool, and a global proposal is made for facing collective risk, which is a clearly significant contemporary technical and social problem. Recommendations are made, as regards needed future studies and research.

En los últimos años, se ha estado analizando la posibilidad de almacenar los residuos radioactivos de alta actividad procedentes del combustible gastado procedente de las centrales nucleares de producción de energía eléctrica, en galerías excavadas en roca. Entre la cápsula que contiene el residuo radioactivo y la roca, se estudia colocar una arcilla expansiva tipo bentonita (proyecto FEBEX; Alonso et al., 2000). Esta tesis se ha concentrado en el estudio y caracterización termo-hidro-mecánico de dicha arcilla. Para realizar este estudio, primero se hicieron una serie de ensayos de laboratorio convencionales, idénticos a los utilizados para caracterizar todo tipo de suelos. Sin embargo, dadas las especiales características del material (una arcilla expansiva) y las condiciones de trabajo que tendría en un repositorio nuclear (altas temperaturas producidas por la degradación del material radioactivo y altas presiones debidas al confinamiento), se han tenido que desarrollar nuevos equipos y procedimientos de ensayo: una célula edométrica con succión controlada mediante un flujo forzado de aire húmedo, un equipo para la medida de dilatación por efectos térmicos y un equipo para estudiar la respuesta del suelo frente a flujos de calor. Los resultados obtenidos son consistentes con los deducidos por otros autores en el mismo material (Villar, 2000) y han permitido profundizar en el conocimiento del comportamiento de la bentonita (Lloret et al., 2002).El desarrollo y mejora de las técnicas de cálculo numérico, ha permitido que recientemente, se hayan podido desarrollar una serie de códigos numéricos que permiten la simulación de procesos de flujo multifásico y resolver las ecuaciones constitutivas que regulan el comportamiento mecánico del suelo. En esta tesis, se han analizado los ensayos de laboratorio realizados simulándolos con ayuda de un código de elementos finitos desarrollado por el Departamento de Ingeniería del Terreno de la Universitat Politècnica de Catalunya, CODE_BRIGHT (Olivella, 1995), que resuelve el problema citado anteriormente. De este modo, se han podido estudiar los diferentes fenómenos ligados al movimiento de agua, de calor y a los cambios de volumen en los ensayos realizados. Tradicionalmente, la cuantificación de parámetros que se realiza a partir de los ensayos de laboratorio, consiste básicamente en aplicar de manera directa la ley constitutiva que regula el comportamiento de la muestra en las condiciones del ensayo. Generalmente, consiste en deducir un parámetro de una ecuación relativamente sencilla (ensayos de permeabilidad) o dibujar los resultados obtenidos en el ensayo en sistemas de coordenadas especiales que permiten evaluar parámetros de manera gráfica (ensayos edométricos). Sin embargo, hay parámetros que no se pueden medir directamente (parámetros que regulan el flujo acoplado de agua y vapor debido a gradientes térmicos en un ensayo de flujo de calor), esto hace necesario que se deban utilizar otras técnicas para identificar los parámetros que los regulan. En esta tesis se han aplicado técnicas de identificación muy utilizadas en otros campos como son la hidrogeología o la sismología, para deducir parámetros que regulan el problema termo-hidráulico. Para ello ha sido necesario desarrollar un algoritmo de cálculo que, utilizando CODE_BRIGHT como rutina para resolver el problema directo, minimiza la diferencia entre los valores medidos en los ensayos y los valores calculados por el código (Pintado et al., 1998, 2002). / In the last years, the possibility of storing high level nuclear waste from nuclear power stations inside tunnels in host rock has been analysed. In these repositories, swelling clay located between the rock and the canisters is used to isolate the waste (FEBEX project; Alonso et al., 2000). In this PhD Thesis an experimental study carried out to characterize the thermo-hydro-mechanical behaviour of a compacted bentonite is presented. Due to the highly expansive character of the bentonite and the high temperatures and confining pressures in the repository, it was necessary to develop new test equipments and procedures: - A suction controlled oedometric cell, where suction is applied controlling the relative humidity of the air in contact with the soil. This relative humidity was fixed by a solution of sulphuric acid or salts. In this way, suctions up to 400 MPa could be reached and the maximum vertical stress that could be applied was of about 9 MPa. - An equipment to measure the thermal dilatation coefficient in partially saturated bentonite, which maintains its water content unaltered in a range of temperatures between 30ºC and 65ºC. - A cylindrical cell, where a controlled heat flux is applied to one of the ends, while in the other end a constant temperature is maintained in order to measure thermal and hydraulic parameters. The results of the tests are consistent with other results obtained on the same material by other authors (Villar, 2000) and increase the knowledge we have of this material (Lloret et al., 2003).In some of the tests carried out, important couplings between thermal and multiphase flows and the mechanical behaviour of bentonite are observed. In order to analyse the tests, the numerical model CODE_BRIGHT (Olivella, 1995) was used to simulate the tests as a boundary problem and to obtain values of the variables that were not measured or parameters of the numerical model that cannot be obtained directly. Finally, this PhD Thesis presents a general methodology to perform backanalysis of laboratory tests, which also involves the thermohydraulic behaviour of bentonite in a systematic manner as well. The procedure is based on a maximum likelihood approach that defines a probabilistic framework, in which error measurements and the reliability of the parameters identified can be estimated (Pintado et al., 1998, 2002). The method is applied to the identification of some of the thermal and hydraulic properties of a bentonite specimen, using temperature and water content measurements as input data.

El present treball d'investigació, ha enfocat alguns dels problemes que en aquests díes ha preo-cupat tant a autoritats del Estat de Puebla com a profesionals de distintes disciplines relacionades amb les transformacions del territori. Entre els problemes es troba la magnitut del procés de crei-xement en la Zona Metropolitana de la Ciutat de Puebla (ZMCP), que avui día es troba en una en-creuada y s'ha de decidir quin ha de ser el seu desenvolupament futur, si ho volem, sostenible i racional. Per això, des de la perspectiva de la ciutat sostenible, s'ha intentat analitzar i comparar dues àrees metropolitanes: una situada a Espanya, el Vallés i l'altra, situada a Mèxic, Puebla. En aquest sentit, es destaquen elements importants que replantejen la construcció mateixa de la ciutat. Per la primera s'ha destacat, sobretot, la forma d'edificació, en la mateixa línia de la seva expansió física, en la racionalizatció dels recursos, en els usos i aprofitament del sòl urbanitzat, en la transformació de dels fems sòlids i líquids, en definitiva, l'ordenació del territori i les seves virtuts. Per la segona, tenir en compte l'evolució de la Zona Metropolitana del Vallés i aplicar alguns criteris de sosteni-bilitat per a la seva ordenació territorial per mitjà d'un model matemàtic.D'aquesta manera, es planteja la reestructuració de l'àrea metropolitana actual per un nou model de ciutat que es distingueixi amb una proposta de ciutat sostenible, igual que una sortida a la crisi de les actuals conurbacions. En conseqüència, tenir en compte las virtuts, així com le seves possi-bilitats de aplicabilitat; a més, que respongui a les necesitats dels seus habitants, del entorn físic i natural inmediat: armonitzar entre home-naturalesa, espai-societat, territori-medi ambient, i ciutat sostenible-ordenació territorial.Amb la base en el model d'urbanització actual del Vallés, on el municipi té competència urbanís-tica, permet d'alguna manera incidir en la presa de decisions per la modificació dels usos del sòl. A més, per la influència que prén de les polítiques urbanes de Barcelona, i del reordenament del te-rritori per a un bon ús del sòl. Aquestes experiències enriqueixen els criteris de sostenibilitat i do-nen major influència en la ordenació del territori, exemple que desitjo destacar per a el cas de Pue-bla.De totes maneres, s'ha plantejat modelitzar una part de la problemàtica que actualment està afec-tant la Zona Metropolitana de Puebla. Concretament amb relació a les vicisituts de la vivenda; ja que com a element important en la reestructuració del territori, urgeix una resolució per a benefici dels habitants de la regió. / The present investigation work, has approached some of the problems that have worried the authorities of the State of Puebla and professionals of different disciplines related with the actual transformations of the territory so much. Among the problems there is the magnitude of the process of growth in the Metropolitan Area of the City of Puebla (ZMCP) that nowadays is in a crossroad and should decide which must be its future development if we want it, sustainable and rational. For it, from the perspective of the sustainable city, the intent has been made to analyse and to com-pare two metropolitan areas: one located in Spain, the Vallés and the other one, located in Mexico, Puebla. In this sense, the important elements that restate the same construction of the city stand out. The first one has stood out, mainly for the construction form, in the same line of their physical ex-pansion, in the rationalization of the resources, in the use of the urbanized floor, in the transforma-tion of the solid and liquid waste, in definitive, the territorial planning and its virtues. For the sec-ond, one has to take into account the evolution of the Metropolitan Area of the Vallés and to apply some sustainability approaches for its territorial planning by means of a mathematical model. One also thinks about the restructuring of the current metropolitan area for a new city model that is distinguished with a proposal of sustainable, the same city that has been successful to the crisis of the current conurbations. In consequence, to take into account these virtues, as well as their possi-bilities of applicability; that also responds to the necessities of their inhabitants, of the immediate physical and natural environment: to harmonize among man-nature, space-society, territory-half ambient, and sustainable-planning of the territory of the city . Based on the pattern of the current urbanization of the Vallés, where the municipality is of urban competition, it somehow allows to impact in the taking of decisions for the modification of the uses of the floor. It also receives influence from the urban politicians from Barcelona, for the re-ordination of the territory for a good use of the floor. These experiences enrich the sustainability approaches and give a wider influence in the planning of the territory, example that I want to high-light for the case of Puebla. It has been thought however about making a model of a part of the problem that is affecting the Metropolitan Area of Puebla at the moment. Especially in relationship to the vicissitudes of the housing; since it is an important element in the restructuring of the territory, merit to be solved for the inhabitants' and for the region benefit.

L'acer inoxidable està essent utilitzat de manera creixent en els últims anys als sectors de la indústria i de l'arquitectura gràcies a la seva resistència a la corrosió, facilitat de manteniment i aparença agradable. Però, la seva utilització com a material resistent s'ha limitat durant anys a causa, entre d'altres, de la falta d'especificacions de disseny que fomentin i facilitin l'ús de l'acer inoxidable en aquesta situació. Aquesta limitació ha inspirat a investigadors de tot el món a estudiar el comportament del material acer inoxidable i desenvolupar noves expressions de disseny per tal d'explotar de manera òptima les propietats del material en aplicacions resistents.L'objectiu principal d'aquest treball és contribuir al progrés del coneixement de l'hacer inoxidable com a material estructural, analitzant el comportament en servei i l'evolució fins al col·lapse d'estructures d'acer inoxidable treballant fonamentalment a flexió. Aquest objectiu principal queda palès en forma de possibles pautes d'actuació i d'expressions de disseny que permetin dimensionar les estructures d'una manera eficient. El treball es centra en l'estudi del comportament de peces d'acer inoxidable sotmeses a flexió, ja que una de les funcions principals que pot exigir-se a l'acer inoxidable és la de treballar com a material estructural en peces flectades. L'estudi s'ha enfocat, per un costat, cap al càlcul de fletxes i les corresponents verificacions front l'estat límit de deformabilitat i, per altra banda, cap a l'estudi del comportament en estat límit últim de tallant i la determinació d'un mecanisme resistent que consideri les peculiaritats del material acer inoxidable.S'han realitzat dues campanyes experimentals sobre elements estructurals d'acer inoxidable en les que s'ha caracteritzat el comportament real del material utilitzat a cada assaig i s'han instrumentat les bigues per poder mesurar les fletxes i les deformacions que es produeixen en diferents punts de les estructures assajades durant els processos d'aplicació de càrrega. La utilització d'un model numèric basat en el mètode dels elements finits ha servit per proporcionar un millor coneixement sobre els fenòmens estudiats i poder optimitzar la instrumentació utilitzada durant els assaigs. El model numèric té en comte l'equació constitutiva real del material, determinada experimentalment, de manera que es poden simular els assaigs i comparar els resultats numèrics i experimentals. Un cop validat el model numèric s'utilitza de manera sistemàtica per generar una base de dades suficientment àmplia sobre la que establir noves expressions de disseny.La informació proporcionada per la instrumentació en les bigues assajades ha permès observar el comportament no lineal de l'acer inoxidable i assolir una sèrie de conclusions relatives al dimensionament d'aquest tipus d'estructures. Els resultats experimentals han permès observar també que les actuals expressions de dimensionament de les normatives per estructures d'acer inoxidable són molt conservadores. Un cop finalitzades les campanyes experimentals i la modelització dels assaigs mitjançant la utilització del model numèric s'ha dut a terme un anàlisi detallat dels resultats i un estudi del comportament de les estructures assajades, arribant a les següents conclusions generals.La no linealitat de la relació tensió-deformació del material complica el càlcul precís de fletxes en elements d'acer inoxidable ja que, en general, serà necessari recórrer a l'ús d'eines d'anàlisi no lineal que dificulten el disseny. El càlcul de fletxes mitjançant la utilització d'un únic valor del mòdul d'elasticitat secant per tot l'element proposat a Eurocodi 3, Part 1-4 (1996) tendeix a sobreestimar les fletxes, portant a dimensionaments conservadors en al estat límit de deformacions.Es proposa una metodologia de càlcul de fletxes considerant la no linealitat del material, la qual es basa en una expressió analítica que permet obtenir el diagrama moment-curvatura d'una secció transversal d'acer inoxidable. També s'ha obtingut una expressió del mòdul d'elasticitat equivalent, representatiu del comportament global de la biga, de manera que a partir d'aquest valor i utilitzant les expressions habituals de càlcul lineal, es pot determinar la fletxa màxima en bigues d'acer inoxidable amb suficient precisió.Per el dimensionament a tallant de bigues d'acer inoxidable és necessari tenir en comte els aspectes diferencials que introdueix la no linealitat del diagrama tensió-deformació de l'hacer inoxidable respecte l'acer al carboni. En acer inoxidable, l'abonyegament apareix sempre dins del règim no lineal del material i el comportament postcrític està igualment afectat per aquesta no linealitat, provocant una pèrdua de capacitat resistent.Els estudis realitzats en aquest camp han conduït a l'elaboració de noves expressions de disseny per a la determinació de càrregues crítiques inicials en xapes d'acer inoxidable.Tanmateix es proposa un mètode de dimensionament de bigues armades d'acer inoxidable sotmeses a tallant basat en el mètode del camp diagonal de traccions per acer al carboni.Finalment es plantegen, resultants de la pròpia evolució del coneixement sobre el tema d'estudi durant el període d'experimentació i anàlisi, futures línies de treball en el camp del comportament a flexió de les estructures d'acer inoxidable. / El acero inoxidable está siendo utilizado de manera creciente en los últimos años en los sectores de la industria y de la arquitectura gracias a su resistencia a la corrosión, facilidad de mantenimiento y apariencia agradable. Sin embargo, su empleo como material estructural resistente ha estado limitado durante años debido, entre otras razones, a la falta de especificaciones de diseño que fomenten y faciliten el uso del acero inoxidable en esta situación. Esta limitación ha inspirado a investigadores de todo el mundo a estudiar el comportamiento del material acero inoxidable y desarrollar nuevas expresiones de diseño para explotar de manera óptima las propiedades del material en aplicaciones resistentes.El objetivo principal de este trabajo es contribuir al avance del conocimiento del acero inoxidable como material estructural, analizando el comportamiento en servicio y la evolución hasta rotura de estructuras de acero inoxidable trabajando fundamentalmente a flexión. Dicho objetivo principal queda plasmado en forma de posibles pautas de actuación y de expresiones de diseño que permitan dimensionar tales estructuras de una manera eficiente.El trabajo se centra en el estudio del comportamiento de piezas de acero inoxidable sometidas a flexión, ya que una de las funciones principales que puede exigirse al acero inoxidable es la de trabajar como material estructural de piezas flectadas. El estudio se ha enfocado, por un lado, hacia el cálculo de flechas y las correspondientes verificaciones frente al estado límite de deformabilidad y, por otro lado, hacia el estudio del comportamiento en estado límite último frente a cortante y la determinación de un mecanismo resistente que considere las peculiaridades del material acero inoxidable.Se han realizado dos campañas experimentales sobre elementos estructurales de acero inoxidable en las que se ha caracterizado el comportamiento real del material utilizado en cada ensayo y se han instrumentado las vigas para poder medir las flechas y las deformaciones que se producen en diferentes puntos de las estructuras ensayadas durante los procesos de aplicación de carga.La utilización de un modelo numérico basado en el método de los elementos finitos ha servido para proporcionar un mejor conocimiento sobre los fenómenos estudiados y poder optimizar la instrumentación utilizada durante los ensayos. El modelo numérico tiene en cuenta la ecuación constitutiva real del material, determinada experimentalmente, de modo que se pueden simular los ensayos y comparar los resultados numéricos y experimentales. Una vez validado el modelo numérico se utiliza de manera sistemática para generar una base de datossuficientemente amplia sobre la que establecer nuevas expresiones de diseño. La información proporcionada por la instrumentación en las vigas ensayadas ha permitido observar el comportamiento no lineal del acero inoxidable y alcanzar una serie de conclusiones relativas al dimensionamiento de este tipo de estructuras. Los resultados experimentales han permitido observar también que las actuales expresiones de dimensionamiento de las normativas para estructuras de acero inoxidable son muy conservadoras.Tras la realización de las campañas experimentales y la modelización de los ensayos mediante la utilización del modelo numérico se ha realizado un minucioso análisis de los resultados obtenidos y un profundo estudio del comportamiento de las estructuras ensayadas, de modo que se ha llegado a las siguientes conclusiones generales.La no linealidad de la relación tensión-deformación del material complica el cálculo preciso de flechas en elementos de acero inoxidable ya que, en general, será necesario recurrir al uso de herramientas de análisis no lineal que dificultan el diseño. El cálculo de flechas mediante la utilización de un único valor del módulo de elasticidad secante a lo largo de todo el elemento propuesto en Eurocódigo 3, Parte 1-4 (1996) tiende a sobrestimar las flechas, dandolugar a dimensionamientos conservadores frente al estado límite de deformaciones. Se propone una metodología de cálculo de flechas considerando la no linealidad del material, la cual se basa en una expresión analítica que permite obtener el diagrama momento-curvatura de una sección transversal de acero inoxidable. También se ha obtenido una expresión del módulo de elasticidad equivalente, representativo del comportamiento global de la viga, de manera que a partir de dicho valor y utilizando las expresiones habituales de cálculo lineal, se puede determinar la flecha máxima en vigas de acero inoxidable con suficiente precisión.Para el dimensionamiento a cortante de vigas de acero inoxidable es necesario tener en cuenta los aspectos diferenciales que introduce la no linealidad del diagrama tensión-deformación del acero inoxidable frente al acero al carbono. En acero inoxidable, la abolladura tiene lugar siempre dentro del régimen no lineal del material y el comportamiento postcrítico está igualmente afectado por dicha no linealidad, provocando una pérdida de capacidad resistente. Los estudios realizados en este campo han conducido a la elaboración de nuevas expresiones de diseño para la determinación de cargas críticas iniciales en chapas de acero inoxidable.Asimismo se propone un método de dimensionamiento de vigas armadas de acero inoxidable sometidas a cortante basado en el método del campo diagonal de tracciones para acero al carbono.Finalmente se plantean, resultantes de la propia evolución del conocimiento sobre el tema de estudio durante el período de experimentación y análisis, futuras líneas de trabajo en el campo del comportamiento a flexión de las estructuras de acero inoxidable. / Stainless steel elements have been increasingly used in the construction industry during the last few years, especially in architectural applications, due to its high corrosion resistance, ease of maintenance and aesthetics. The most important limiting factor restraining structural applications of stainless steel is the lack of knowledge about its resistant properties among designers. This factor has inspired researchers to explore the structural behaviour of the material and develop new design rules to exploit this material to its full potential in construction.The aim of this research work is to advance in the knowledge of stainless steel as a structural material by analysing stainless steel beams behaviour under flexural loads near service conditions and its evolution up to failure. This objective will be translated to a set of possible actuation guidelines and new expressions for the design of stainless steel structures in an efficient way.The present investigation has been focussed on the study of the behaviour of stainless steel beams under flexural loads. On the one hand, part of this study has been focussed on the deflections calculation in order to verify stainless steel structures in front of serviceability limit state. On the other hand, the second part of this work seeks to study the response of stainless steel plated girders subjected to shear load near service conditions and their evolution up to failure, in order to determine a resistant mechanism that considers stainless steel special features.Two experimental programmes on stainless steel structural elements have been developed.The actual behaviour of the material of the tested beams has been characterised and the tested elements have been instrumented in order to measure deflections and deformations at different points of the structures during the test. A numerical model based on the finite element method has been used in order to reach a deeper knowledge about the phenomenon to study and optimise the acquisition of information during the test. The numerical model considers the actual constitutive equation of the material obtained by experimental characterisation tests. Therefore, the model is able to simulate the tests and after that, a comparative analysis of both numerical and experimental results can be carried out. Once the model has been validated, it is used systematically in order to generate a data basis wide enough to establish new design guidelines.Information derived from the instrumentation of the tested beams has been provided to observe clearly the non-linear behaviour of stainless steel and to reach a set of conclusions related to the efficient design of this kind of resistant structures. Experimental results have also shown that the current design provisions for this new construction material are really conservative.After the development of the experimental campaigns and the numerical modelling of the tests, a meticulous analysis of the results and a deep study of the tested structures behaviour have been carried out reaching the following general conclusions.The material non-linearity makes more difficult the precise deflections calculation in stainless steel structural elements. In most of the cases, it will be necessary to use non-linear analysis tools. The application of the simplified method derived form Eurocode 3, Part 1-4 (1996), that considers only one value of the secant modulus of elasticity along the structural element may lead to overestimate deflections, conducing the design towards very conservative results in front of service conditions.A new methodology for deflections calculation considering the material non-linearity is proposed. It is based on an analytical expression of moment-curvature diagram for stainless steel cross-sections. Moreover, a new expression for an equivalent elastic modulus, which represents the general behaviour of the beam, is being defined. Therefore, with this new parameter and using the typical expressions of linear analysis, it is possible to determine deflections in stainless steel beams with sufficient accuracy taking into account the material non-linearity effects.In order to design structural elements subjected to shear load it is necessary to consider the actual stainless steel stress-strain relationship. In stainless steel structures shear buckling is always developed during the non-linear path and its postcritical behaviour is clearly influenced by the material non-linearity; this supposes a loss of resistant capacity. New design expressions to determine the initial shear buckling stress have been proposed as a result of the studies developed in this investigation. Moreover, a new design method to stainless steel plated girders under shear load, based on the tension field method for carbon steel structures, is presented.Finally, as a natural result in the evolution of knowledge in this item, some future works on flexural behaviour of stainless steel beams are presented.

Este trabajo tiene como principal objetivo conocer el comportamiento de los materiales compuestos como elementos estructurales de reparación y refuerzo en estructuras de hormigón. Las investigaciones se centraron en la experimentación con dos tipos de materiales compuestos; polímeros reforzados con fibras de Carbono y polímeros reforzados con fibras de Aramida.Los ensayos realizados se enfocaron específicamente en el estudio del comportamiento de los materiales compuestos como elementos de refuerzo bajo la acción de esfuerzos a cortante en elementos de hormigón.Previa a la aplicación de los materiales compuestos fue necesaria la caracterización de éstos para posteriormente, determinar su comportamiento como elemento de refuerzo. Se realizaron diversas series de ensayos en los que por una parte se aplicaron refuerzos con diferentes tipos de orientación de adherencia del material compuesto con respecto a la dirección de los esfuerzos a cortante generados en cada probeta. Por otra parte se prepararon las probetas con diferentes condiciones superficiales en la zona de cizallamiento de éstas.Una vez terminada la fase experimental se efectuó un análisis gráfico comparativo del comportamiento de cada tipo de ensayo. Después se hizo un análisis para determinar las tensiones que se transmiten a los compuestos que actúan como material de refuerzo.Las principales conclusiones estarán dirigidas a mostrar las cualidades y limitaciones de los materiales compuestos como refuerzo a cortante de elementos de hormigón, conociendo propiedades como la capacidad de carga, deformaciones, esfuerzos y tipo de fallo o colapso durante la acción de cargas. Finalmente se proponen otras posibles líneas de investigación como continuación del presente estudio. / This work has as main objective to know the behavior of the composites materials as structural elements of repair and reinforcement in concrete structures. The investigations were centered in the experimentation with two types of composites materials; polymers reinforced with fibers of Carbon and polymers reinforced with fibers of Aramida. The carried out tests were focused specifically in the study of the behavior of the composites materials as reinforcement elements under the action of shear strength in concrete elements. Previous to the application of the composites materials it was necessary the characterization of these and later on to determine the tensions that were transmitted to these materials. They were carried out diverse series of tests, where on one hand reinforcements were applied with different types of orientation of adherence of the composite material with regard to the address of the shear strength generated in each specimen. On the other hand they got ready the specimens with different superficial conditions in the area of shear of these. Once finished the experimental phase a comparative graphic analysis of the behavior of each test type was made. Then an analysis was made to determine the tensions that are transmitted to the composites that act as reinforcement material. The main conclusions will be directed to show the qualities and limitation of the composite materials as reinforcement, knowing properties like the load capacity, deformations, strength and failure type or collapse during the action of loads. Finally they intend other possible investigation lines like continuation of the present study.