The post-war industrialized housing between 1955 and 1985 in Belgrade has been analyzed with its special focus on the transformation capacity on spatial, technical and environmental leveL for future refurbishment. The focal points of the research are industrialized post-war multi-unit housing and their special form of prefabrication models based on integration of systems and components. We call this integrated building models. Since the analysis of the integrated prefabricated systems (prefabricated large panel and skeleton system) and the typology of spatial schemes , are put into correlation: the required adaptability of industrial housing on spatial,technical and energy efficiency level with the technological rules and the values of Building Model (BM).Bearing in mind the level of the functional, structural and physical domain in the industrialized housing models and its configuration, as well as the evaluation of spatial and technical transformations, we will establish in what measure the new integrated strategies and technical solutions based on simple and demountable dry joints, low energy incomes, sustainable materials and construction technology innovations are suitable for post-war housing refurbishment. The author has limited the study to post-war housing built in Beograd between 1955 and 1985, which permitted a more in­depth study of the sample buildings, its configuration model and their systems by means of the resources at hand. Moreover, the social housing built between 1951 and 1955 was discarded because these were built in traditional way and it didn't improve the sample. This research work started with three hypotheses : The industrialized technology and prefabricated construction techniques will prove to be the only ones capable of producing housing within time trame and budgetary constraints. Industrial housing do have enough flexibility and can make transformations on the functional,structural and energy efficiency level. lt is feasible to create the scenarios for the refurbishment of massive housing on the structural,functional and environmental level. The optimization approach to the refurbishment of massive structures will lead to the integration of energy efficient systems. These hypotheses have been corroborated in this project, which consists of three main parts . First, the introduction to post­ war industrialized housing architecture and main characteristics of 'open' technology of prefabricated construction which was one of the countries' most succesfull products. Second,the current situation of post-war massive housing and its transformations. Third:the development of the integrated strategies for the massive housing refurbishment scenarios . The author analyzes the samples of a housing model applying a graph model for the evaluation of the transformations capacity.A graph model is deveeloped to describe the industrialized model based on elements (components , components assemblies) as a diagram of the relations. In the third section integrated rehabilitations strategies are proposed based on the results obtained by graphs' analys is of more flexible cluster-node edges. The fourth section presents the conclusions based on the analyses undertaken; the author provides some recommendations for the retrofitting of industrialized housing in the future. The proposals presented are based on rationality and they avoid subjective approaches. This research project proves that prefabricated construction systems were well-suited for post-war regeneration of Beograd. Their evolution has been positive but irregular. The technology of prefabricated construction was one of the countries ' most succesfull products. The author recommends a revision to be undertaken on the currently available systems in order to maximize their outcome (especially IMS building technology). / La investigación consta del análisis de la vivienda industrializada de la posguerra en Belgrado, enfocado en la capacidad de transformarse a nivel espacial, estructural y ambiental para las futuras reformas. La autora ha limitado el estudio a la vivienda de la posguerra construida en Belgrado entre 1955 y 1985. En cambio, la vivienda social construida entre 1951 y 1955 se excluyó debido a que los edificios fueron construidos de forma tradicional. El objeto central del análisis es la tecnología de la construcción prefabricada. La estructura del edificio se basa en los sistemas y componentes industrializados a pie de obra o en fábrica. Se define el modelo estructural de la vivienda industrializada a base de los componentes, subsistemas y sistemas. Del análisis del modelo industrializado (los grandes paneles de hormigón prefabricados y el sistema de esqueleto) y la tipología de los esquemas espaciales, podemos establecer: 1) la adaptabilidad de las viviendas; 2) la flexibilidad de las estructuras que dan pie a futuras transformaciones. Teniendo en cuenta el nivel funcional y estructural de los modelos industrializados, así como la flexibilidad y la capacidad de transformares, se establece en qué medida las nuevas estrategias y las soluciones técnicas basadas en: las juntas simples y desmontables, el bajo consumo de energía, materiales sostenibles y la tecnología de las innovaciones constructivas; son adecuados para la rehabilitación de viviendas de la posguerra. Este trabajo de investigación se inició con tres hipótesis: La industrialización y las técnicas de construcción prefabricada demostrarán ser las únicas formas viables de construir viviendas, en el marco histórico y presupuestario. La vivienda industrializada tiene suficiente flexibilidad para transformarse a nivel funcional, estructural y medioambiental. Existe la capacidad de crear los "escenarios" necesarios, para la rehabilitación de la vivienda masiva sin necesidad de demolición. Podemos integrar sistemas eficientes mediante la optimización de la rehabilitación de estructuras masivas. El proyecto consta de cuatro partes principales. En primer lugar, la introducción a la arquitectura de posguerra de la vivienda industrializada y principales características de la construcción prefabricada "abierta". En segundo lugar se analiza la situación actual de la vivienda masiva y sus transformaciones al nivel espacial y estructural. La tercera parte consta del desarrollo de las estrategias integrales para la remodelación de la vivienda. La autora analiza los modelos industrializados de los componentes y sistemas integrados usando el "Modelo Gráfico" (Graph Model). El modelo gráfico se ha desarrollado para describir el modelo industrializado basado en elementos (componentes, subsistemas) como un diagrama de las relaciones. Los principales componentes del modelo gráfico son "clusters" o subsistemas, "nodes" o componentes y "edges " o juntas. En la tercera sección se desarrollan las estrategias de rehabilitación que se basan en los resultados obtenidos mediante el análisis de las conexiones más flexibles. La cuarta sección presenta las conclusiones sobre los análisis realizados. La autora ofrece algunas recomendaciones para la adaptación de la vivienda industrializada que se basan en la racionalidad y evitan enfoques subjetivos. Este proyecto de investigación demuestra que los sistemas constructivos prefabricados fueron muy adecuados para la regeneración de la vivienda de la posguerra en Belgrado. Su evolución ha sido positiva, pero irregular. La autora recomienda una revisión de los sistemas constructivos disponibles en la actualidad con el fin de maximizar su resultado (especialmente la tecnología de construcción IMS). El "Graph Model" para los edificios existentes y los nuevos podrá formar parte de la documentación de los proyectos de vivienda industrializada con el fin de maximizar la flexibilidad para transformarse.

Connections between different structural elements, despite the fact that very often have been despised as structural components and have been considered as simple constructive details ,are key elements to guarantee a corree! force distribution and also to ensure a complete fitting between the model used in the design phase and the final built reality. Traditionally they have been design according only to the resistance criterion but, since the introduction of new standards as Eurocode, nowadays their calculation and design can be complemented with stiffness considerations and,still in an early development stage, with their rotation capacity or their ductility. This paper focuses on a particular type of connection: column bases. Besides to summarize all the theoretical approach of the componen! method,the Eurocode predictive method, it has been practically implemented to a specific column base example untilits predictive M-0 behaviour graphs have been obtained. The predicted behaviour of this worked example has been compared with the real ones, extracted from a finite element model appropriately tes ted and calibrated, with the main goal of determining the prediction precision of the method offered by the European standard. Accordi ng to this comparison, this doctoral thesis studies the relations hip between the precision of the M-0 behaviour obtained for the worked example and the stiffness ratio (µ) used.This paper develops new formulation for the stiffnes s ratio that brings it closer to its real val ue. Slight improvements of the predicted rotational behaviour are obtained for the example column base when these new expressions are implemented on the componen! method framework. Finally, and judging by the modest improvement got by affecting exclusively the stiffness ratio value ,this thesis develops mathematical expressions for the unitary stiffness variation (y) that modify the predicted graph plotting and unfailingly brings it closer to the real M-0 representation.In the case studied the precision obtained is nearly absolute. The main future research line proposed by the author is faced to keep on using the working method devised for this docto ral thesis on different geometrical and materialcolumn base configurations. The main objective to be achieved by working the results obtained is to gel a general form ulation, valid for any colum n base configuration, which allows improving its rotational behaviour prediction. Once more reliable approaches can be achieved, the last step of this future research line,and the most importan! for the practica! and professional approach, is jusi the opposite approximation, that is starting off a specific rotationalbehaviour desired by the designer, provide him with severa! possible column bases configurations that satisfy this requirement. / Les unions entre els diversos elements estructurals, malgrat que sovint han estat menystingudes a nivell estructural i s'han considerat com a simples detalls constructius, són claus per garantir la correcta distribució d'esforços i assegurar una avinença entre model utilitzat pel càlcul i realitat construïda. Al llarg dels anys s'han dissenyat exclusivament sota el criteri de resistència aspecte que, arrel de la introducció de les noves normatives tals com l'Eurocodi, actualment es pot complementar amb el de rigidesa i, encara en una fase inicial de desenvolupament, amb el de capacitat de rotació o ductilitat. El present treball aprofundeix en un tipus d'unió determinat: les bases de pilars. A part de resumir tot el marc teòric del mètode dels components, que és el mètode predictiu de l'Eurocodi, aquest és aplicat també a nivell practic en un exemple concret de basa de pilar, arribant a obtenir els grafics que la norma preveu pel seu comportament M-0. Aquests es comparen amb els reals, extrets d'una modelització informàtica amb elements finits convenientment calibrada i testejada, per tal de coneixer la precisió que la predicció del metode ofert per la normativa posseeix. En base a aquesta comparació s'estudia la relació existent entre la precisió del comportament M-0 de la unió obtinguda per l'exemple treballat i el valor del ratio de rigidesa (µ) utilitzat. La tesi desenvolupa una nova formulació pel valor del rati de rigidesa que l'acosta més al real, expressions que quan s'incorporen a les del mètode dels components tan augmentar lleument, amb caracter general, la precisió de la predicció del comportament rotacional obtingut per la basa del pilar. Finalment, i a tenor de la millora modesta que provoca incidir únicament en el valor del rati de rigidesa, la tesi desenvolupa una formulació per la variació unitaria de la rigidesa (y) que modifica el traçat del gràfic M-0 de la predicció i l'acosta indefectiblement al real, aconseguint una precisió gairebé absoluta en el cas d'estudi. La principal línia futura d'investigació que es proposa és seguir amb el mètode de treball ideal en aquesta tesi, amb diferents configuracions geomètriques i materials de bases de pilars.Treballant els resultats extrets l'objectiu és aconseguir una formulació de caràcter general, vàlida per qualsevol configuració de basa de pilar que es tingui, que permeti millorar la predicció del seu comportament rotacional. Un cop aconseguides aproximacions més fiables, l'últim pas a per aquesta línia de treball, i el més important a nivell pràctic i professional, és l'invers, és a dir, a partir d'un determinat comportament rotacional desitjat pel dissenyador, oferir diverses configuracions de bases de pilars possibles.

The ecological -and yet social- imperative of the reduction of environmental impact represents a challenge for todays society and for the industrial lifestyle. This challenge can only be faced through the activation of deep changes in all the productive sectors. Regarding the construction sector, two phenomena must be observed: the demand of conditions that allow social reproduction, and the progressive reduction of the available resources'flow and the polluting wastes emission. Since any action addressing an increase in the efficiency of a process must start reconsidering its own purpose, the utility that it provides, these causes make necessary a redefinition of the usefulness of this sector -i.e., the inhabitability. The concept of inhabitability that gives off from current housing regulations represents a barrier, which hinders the attachment of the demand of sustainability to the building sector. In this context the goal of this thesis appears: Contributing to the redefinition of inhabitability through the prospection and analysis of the diverse models currently recognized in Catalonia, at social and legislative level. Firstly, the detection, analysis and assessment -quantitatively and qualitatively -of all the inhabitability options available to the society opens the door to an essential reconsideration of the inhabitability subject. Through this task it is made clear that inhabitability is not a property identifiable only with housing, but that this notion must be expanded to a wide range of alternative models: military residences; touristic residences; youth residences; religious residences; shelters; student residences; homeless residences; hospital services; penitentiaries; and local services. These models present important differences compared to housing, and they necessarily must be included in the inhabitability frame. Secondly, three sectors will be studied to allow going in depth into the conceptual basis on top of which these models are put together. These three sectors are the wealthiest -from the point of view of the regulation of their inhabitability conditions -and the most prominent in Catalonia: the touristic residences, the social services and the penitentiary services. The result of this task provides some alternatives to the focus of inhabitability: The touristic residences are organized around a model based on gradualism, an inhabitability that presents different degrees or levels. The social services are an example of the adaptation will of the responses to the current diversity of social profiles. The penitentiary services are established as the way to transpose the fundamental rights to habitat, becoming a reference of functional completeness. Finally, the comparison of these three sectors with housing contributes to a double exploration of the redefinition possibilities of inhabitability. On one hand, the current consideration of inhabitability, as a quality arisen from the properties of certain spaces, is questioned through an approximation based on the functions that it must provide to the different social profiles, which exist in the society and in the wide range of satisfiers available nowadays. On the other hand, the legislative mechanisms to define inhabitability, developed in these three sectors, are valued as possible alternative options to the current procedure.

Los sistemas modernos de construcción son asociados a tecnologías innovadoras y a los nuevos materiales, sistemas livianos que ofrecen la posibilidad de una mayor rapidez de ejecución por montaje. Estas características influyen en gran medida en el aprovechamiento de los materiales y de la mano de obra, ya que la planificación se hace más sencilla, pudiendo cumplir las metas fijadas en cuanto a los recursos económicos y de tiempo. La demanda de mayor cantidad de viviendas hace necesaria la inversión en investigación para considerar nuevas opciones y encontrar soluciones técnicas apropiadas, esto ha provocado un alto grado de especialización, principalmente en el campo de la ingeniería. Los sistemas constructivos convencionales han evolucionado de acuerdo a nuevos criterios para el análisis, desarrollo de procesos y puesta en obra. De esta manera aumenta su utilización, ofreciendo una resistencia y capacidad de carga que le permita un desempeño igual o superior a los sistemas constructivos que actualmente se encuentran en aplicación. Además de ello, estos sistemas también imponen características físicas apropiadas en los materiales como son propiedades térmicas, antisísmicas, resistencia al fuego y una resistencia acústica aceptable. El trabajo de investigación realizado plantea el estudio de un sistema constructivo basado en paneles conformados por un alma de poliestireno expandido con una malla electrosoldada espacial, revestido externamente con hormigón, micro-hormigón o mortero proyectado en ambas caras. Actualmente este sistema constructivo se encuentra fuera de las normativas españolas, Instrucción de Hormigón Estructural EHE y la norma básica para la edificación NBE, ya que posee materiales no usados convencionalmente de manera estructural. Por tal motivo, la presente tesis pretende una investigación tanto del comportamiento mecánico del elemento, determinando sus propiedades físicas, mediante el uso de herramientas teóricas y experimentales, como de las técnicas de construcción que mejoren la capacidad estructural del sistema. Entre cuyos fundamentos se destacan el análisis del comportamiento como un sistema de tipo estructural, que cumpla con los requisitos necesarios para su aplicación a todo tipo de viviendas, incluso a viviendas de interés social, generando procesos y técnicas constructivas apropiadas para su mejor puesta en obra. Dentro de esta investigación se muestra una metodología para el cálculo estructural de este sistema constructivo basado como se menciona anteriormente en la Normativa Española vigente, si bien adaptado a las características específicas de estos elementos. Para corroborar dicha metodología, se realizaron una serie de campañas experimentales en elementos a diferente escala, igualmente se desarrolló una modelación de cálculo por medio del programa estructural SAP2000, ofreciendo resultados favorables en ambos casos.

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.

Based on the experience gained during more than 10 years working on energy efficiency in public buildings of various uses, this thesis develops a methodology for intervention in school buildings. The aims were to define the key indicators for identifying opportunities for savings; to assess possible measures for reducing consumption by limiting demand and improving the efficiency of the systems; to analyse and highlight the role played by each of the actors involved in the strategies of use and management of school buildings; and to establish the key criteria for carrying out future energy rehabilitation projects. Chapter 1, Prologue, presents the principles on which the thesis is based. Chapter 2, Presentation of the research, defines the overall objectives: to establish a methodology for analysing the stock of built schools; to identify the tools for making key decisions on energy; and to propose and validate a methodology for intervention regarding energy. It also defines the specific objectives: to identify and define indicators of energy efficiency; to characterise the stock of built schools and consider opportunities for improvement; to consider energy rehabilitation as a priority; to assess school buildings in terms of energy; to establish the strategic lines of action; to promote the objective of reducing consumption; and to identify and demonstrate opportunities for improvement. Finally, the hypothesis is put forward. Chapter 3, Background, frames the thesis within the map of strategies developed by the various government entities and public authorities; it identifies the organisations and regulatory documents and the EU directives; it studies the energy situation in Catalonia and in Barcelona in particular; it analyses the various plans for improving energy; and, finally, it identifies strategies aimed at public buildings and in particular at schools. Chapter 4, State of the art, presents the references of large-scale European experiences consulted, divided into themes: how the stock of schools is analysed using different strategies and methods, and how these are characterised; which parameters are considered; which factors are inevitable; who manages school buildings and how; and how the lines of intervention are established and evaluated economically and environmentally. Chapter 5, Research methodology, presents the work done prior to the writing of the thesis and presents the methodology of analysis used to evaluate the school buildings under study. It specifies how the sample was identified, how the problems were diagnosed, how the buildings were assessed in terms of energy, the parameters of comfort and the resource management. Finally, it identifies the key indicators used to obtain the research results. Chapter 6, Results, presents the exploratory analysis of general data and of the buildings, which were subjected to a detailed study and a multivariate analysis using the indicators identified in the methodology, and a multiple regression analysis of the results which validated the research arguments. Finally, Chapter 7, Conclusions, first states that the general and specific objectives stated at the beginning of the research project have been fulfilled and argues that the hypothesis is valid. It then presents the final results of the research, which could and should be used by authorities responsible for school building management to design intervention strategies for existing buildings regarding energy and environment. Finally, it suggests future lines of research that should be implemented to solve some of the current sustainability challenges related to construction and the associated energy consumption. / A partir de l'experiència adquirida durant més de 10 anys treballant en eficiència energètica en edificis públics d'usos diversos, es planteja la present tesi, en la qual es desenvolupa una metodologia d'intervenció en edificis docents que permet: definir els indicadors clau per identificar les oportunitats d'estalvi en els edificis; avaluar les possibles mesures de reducció de consums a partir de la limitació de la demanda i de la millora de l'eficiència dels sistemes; analitzar i donar pes al paper de cadascun dels actors que intervenen en les estratègies d'ús i gestió dels edificis escolars, i establir els criteris clau que cal considerar per realitzar les futures intervencions de rehabilitació energètica. En el capítol 1, 'Pròleg', s'hi presenten els principis sobre els qual es fonamenta aquesta tesi. En el capítol 2, 'Presentació de la investigació', se'n defineixen els objectius generals: establir una metodologia d'anàlisi del parc escolar edificat; conèixer les eines per a la presa de decisions en clau energètica, i proposar una metodologia d'intervenció en clau energètica i validar-la. Se'n defineixen també els objectius específics: identificar i definir els indicadors d'eficiència energètica; caracteritzar el parc escolar edificat i albirar les oportunitats de millora; considerar la rehabilitació energètica com a prioritat; avaluar els edificis escolars en clau energètica; establir les línies estratègiques d'actuació; potenciar l'objectiu de la reducció dels consums, i identificar i mostrar les oportunitats de millora. Finalment es planteja la hipòtesi. El capítol 3, 'Antecedents', emmarca la tesi en el mapa d'estratègies desenvolupades per les diferents entitats de govern i ens de l'Administració; s'identifiquen els organismes i els documents normatius i les directives europees; s'estudia la situació energètica a Catalunya i en concret a Barcelona; s'analitzen els diferents plans de millora energètica, i finalment s'identifiquen les estratègies dirigides als edificis públics i, en concret, als centres escolars. Dins el capítol 4, 'Estat de la qüestió', s'hi poden trobar, endreçades temàticament, les referències consultades d'experiències europees a gran escala: com s'analitza el parc escolar a partir de diferents estratègies i mètodes, com es caracteritzen, quins paràmetres es consideren, quins condicionants són inevitables, qui gestiona i com els edificis escolars, com s'estableixen línies d'intervenció i com s'avaluen econòmica i ambientalment. En el capítol 5, 'Metodologia de la recerca', es presenta el recorregut previ a l'elaboració de la tesi i es presenta la metodologia d'anàlisi utilitzada per a l'avaluació dels edificis escolars objecte d'estudi. S'especifica com s'ha identificat la mostra, com s'han diagnosticat els problemes, com s'han avaluat energèticament els edificis, els paràmetres de confort i la gestió dels recursos, i, finalment, s'han identificat els indicadors clau que s'utilitzaran per a l'obtenció dels resultats de la recerca. Per al capítol 6, 'Resultats', s'ha fet ús de l'anàlisi exploratòria de dades generals i dels edificis objecte d'estudi de detall, i s'ha fet una anàlisi multivariable a partir dels indicadors identificats en la metodologia i una anàlisi dels resultats a partir de la regressió múltiple, que ha permès validar l'argumentari de la recerca. Finalment, el capítol 7, 'Conclusions', presenta un primer cos en el qual es verifica el compliment dels objectius generals i específics plantejats a l'inici de la recerca i s'argumenta la validesa de la hipòtesi. En un segon apartat es conclouen els resultats de la recerca, que podrien i haurien de servir, a les administracions gestores del parc escolar edificat, en el disseny d'estratègies d'intervenció en edificació existent, en clau energètica i ambiental. També s'albiren les futures línies de recerca que s'haurien d'implementar per resoldre alguns dels actuals reptes quant a sostenibilitat,

La entrada en vigor de la Directiva de Emisiones Industriales (DEI) ha impulsado el control y la mejora del comportamiento ambiental de los sectores industriales europeos más contaminantes. Las industrias involucradas en el ciclo de vida de la baldosa cerámica, muchas de ellas incluidas en el ámbito de aplicación de la Directiva DEI, conforman uno de los sectores de fabricación de materiales de construcción más importantes a nivel nacional.El objetivo fundamental de esta tesis es crear las bases para facilitar el análisis, mejora y comunicación del comportamiento ambiental de la baldosa cerámica, a lo largo de todo su ciclo de vida. Para ello, el documento se divide en tres bloques diferenciados, un primer bloque dedicado a la evaluación ambiental del ciclo de vida de la baldosa cerámica; un segundo bloque en el que se identifican las alternativas tecnológicas óptimas a implantar para mejorar dicho ciclo de vida; y un tercer bloque en el que se configura una herramienta de comunicación ambiental que facilita, por un lado, exponer el comportamiento ambiental de la baldosa y de su proceso de fabricación y, por el otro, facilitar la adquisición de sistemas de certificación europeos a través de la propuesta de mejoras tecnológicas óptimas para cada caso. Para analizar el comportamiento ambiental de las diferentes etapas del ciclo de vida de la baldosa cerámica, se ha aplicado la metodología de Análisis del Ciclo de Vida (ACV). Para ello, ha sido necesario realizar previamente un Inventario de Ciclo de Vida (ICV) actualizado y representativo del sector objeto de estudio, a partir de la recopilación de datos de más de 30 empresas. Dicho análisis deriva en la identificación de las etapas, procesos y/o materiales con peor comportamiento ambiental y los resultados ambientales obtenidos son verificados mediante la aplicación de técnicas estadísticas. Para mejorar el comportamiento ambiental de todo el ciclo de vida de la baldosa cerámica, se estudian cuáles son las Mejores Técnicas Disponibles (MTD) óptimas para la mejora de los puntos críticos identificados en el capítulo anterior con peor comportamiento ambiental. Para ello, se configura una metodología de evaluación y selección de MTD, desde el punto de vista de la sostenibilidad, basada en la obtención de indicadores ambientales, económicos, técnicos y sociales y su comparación desde dos perspectivas de resolución de análisis multicriterio. Finalmente, una vez evaluado y mejorado el ciclo de vida de la baldosa cerámica, con el objetivo de permitir la comunicación de la información ambiental tanto de dicha baldosa como de su proceso de fabricación, se diseña una herramienta de comunicación ambiental económica, fácil de utilizar y con un entorno gráfico amigable. Esta permite emitir tanto la Declaración Ambiental de Producto (DAP) de la baldosa cerámica como el perfil ambiental y energético de la organización que la fabrica. Además, dicha herramienta facilita la comprobación de los requisitos de la Etiqueta Ecológica Europea (EEE) y, en caso de ineptitud, propone las MTD óptimas que debería incorporar para poder cumplirlos. La utilidad y fiabilidad de la herramienta se comprueba mediante su aplicación al escenario de fabricación de baldosas cerámicas en España.

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.

The use of the EAF steel slags as aggregate in the production of concrete has gained great interest with the increasing concern about the environment impact and the sustainability in the construction industry. The EAF steel slags are by-products from the steel production process with electric arc furnace. In many applications, they are an interesting alternative to preserve natural resources, decrease the energetic consumption, decrease emissions and the need for landfills. Traditionally, the use of this EAF steel slags in concrete has been limited to applications with low added value, with poor structural responsibility and with reduced content due to reservations regarding its technical viability and durability. The EAF steel slags are characterized by a high density (around 3550 kg/m³) in comparison with conventional natural aggregate, a high resistance to fragmentation and to abrasion. These reasons make the EAF steel slag a potentially interesting material to produce heavyweight concrete or concrete submitted to highly abrasive processes. The main objective of this Thesis is to evaluate the technical viability of structural concrete with EAF steel slags in substitution to 100% of the conventional coarse aggregate and 80% of the conventional fine aggregate. Such analysis takes into account the requirements of two applications in which the EAF steel slags contributes to an improved performance (structural walls with radiological protection and the road bearing layer of pavements). In order to achieve these objectives, the research is divided in three parts that cover the different stages in the concrete life cycle: production, performance in service and durability. In the first part, the physical, chemical and mineralogical characteristics of the EAF steel slags are analyzed in comparison with those from the reference aggregates (limestone and barite). A study of the influence of the mixing process in the grading curve and the surface characteristics of the aggregates is conducted. In the second part, the ideal mix to obtain a structural heavyweight concrete with EAF steel slag is determined. Likewise, the mechanical properties, the radiological shielding capacity, the slip/skid and abrasion resistance are studied and compared with equivalent concrete mixes with reference aggregates. Finally, the durability of the concretes is evaluated for the possible degradation processes that might occur in the applications considered. The results show that the mechanical properties of concrete with EAF are similar or higher than the measured for conventional concrete and, in all cases, are significantly higher than the obtained for concretes with barite. Although the radiological attenuation coefficients of the concretes with EAF slags are lower than that of concrete with barite, the differences in terms of the equivalent wall thickness are small. Moreover, concrete with EAF steel slags have similar slip/skid resistance and higher resistance to abrasion than conventional concrete. These results support the use of EAF steel slags as aggregate to produce heavyweight concrete with structural responsibility with radiological protection capacity. Collaterally to the main focus of the present study, it was found that the mixing process modifies the grading curve of the barite at a higher extent than in the case of the other aggregates. This is attributed to the highly crystalline structure and high friability of barite, which generates a weak interfacial transition zone with the cement paste and affects adversely the mechanical properties and the durability of concrete. The observations of the behavior of barite aggregate during the mixing process provide important guidelines for its use in the concrete. / Con la creciente preocupación por el impacto ambiental y la búsqueda de la sostenibilidad en el sector de la construcción, el uso de los áridos siderúrgicos EAF para la fabricación de los hormigones ha cobrado gran interés. Estos áridos son subproductos resultantes de la fabricación de acero mediante horno de arco eléctrico y suponen una alternativa interesante para conservar los recursos naturales, reducir el consumo energético, disminuir emisiones y la demanda de vertederos. Tradicionalmente, el uso de estos áridos en hormigones se ha limitado a aplicaciones de bajo valor añadido, con poca responsabilidad estructural y con un contenido reducido a causa de las reticencias en cuanto a la viabilidad técnica y la durabilidad. Los áridos siderúrgicos se caracterizan por una alta densidad entorno a los 3.550 kg/m3, así como alta resistencia a la fragmentación y un excelente coeficiente de pulimiento acelerado con resistencia al desgaste y abrasión. Todo ello, hace del árido siderúrgico un material potencialmente interesante para la fabricación de hormigones pesados o sometidos a procesos de abrasión. Teniendo esto en cuenta, el objetivo principal de esta Tesis es evaluar la viabilidad técnica de los áridos siderúrgicos para la fabricación de hormigones con una sustitución del 100% del árido grueso y 80% del árido fino convencional. Este estudio se realiza considerando los requerimientos de aplicaciones en las que los áridos siderúrgicos pude representar un alto valor añadido, como pueden ser paredes estructurales para la protección radiológica y capa de rodadura de pavimentos bicapa. Para dar respuesta a los objetivos propuestos, el presente trabajo se divide en tres capítulos que evalúan las etapas del ciclo de vida de un hormigón: producción, puesta en servicio y durabilidad. En primer lugar, se analizan las características físicas, químicas y mineralógicas de los áridos utilizados (siderúrgico, calizo, barítico) y se evalúa el comportamiento de cada árido durante el proceso de amasado. En segundo lugar, se determinan las dosificaciones idóneas de árido siderúrgico para la fabricación de hormigones pesados con responsabilidad estructural. Así mismo, se estudian y comparan las propiedades mecánicas, la capacidad de blindaje radiológico, la resistencia al deslizamiento y desgaste de tres tipos de hormigones (siderúrgico, convencional y barítico). Por último, se realiza el estudio de la durabilidad de los hormigones, ante los posibles procesos de degradación para las aplicaciones planteadas. Los resultados de los ensayos muestran que las propiedades mecánicas de los hormigones siderúrgicos son similares o superiores a las medidas para los hormigones convencionales y, en todos los casos, son significativamente mayores en comparación con los hormigones baríticos. Aunque los coeficientes de atenuación de los hormigones siderúrgicos son más bajos que los del hormigón barítico, las diferencias en términos de espesor de pared equivalente son relativamente pequeñas. De igual modo, se constató que los hormigones siderúrgicos presentan resistencias al deslizamiento similares y resistencias a la abrasión mayores que las de los hormigones convencionales. Estos resultados apoyan el uso de los áridos siderúrgicos para fabricar hormigones pesados con responsabilidad estructural y con capacidad de protección radiológica, así como para capas de rodadura. Por otro lado y de manera colateral al foco principal del presente estudio, se constató que el proceso de amasado modifica la curva granulométrica del árido barítico en una medida mayor que en el caso de los otros áridos, ello se atribuye a su estructura cristalina y elevada friabilidad. Ello da lugar a una zona interfacial de transición débil y repercute negativamente en las propiedades mecánicas y en la durabilidad del hormigón. Las observaciones respecto al árido barítico durante el proceso de amasado proporcionan pautas importantes para el diseño, la producción y el uso de éste en el hormigón