El poblado HIFRENSA es un conjunto residencial formado por la agrupación de viviendas para alojar a los trabajadores de la central nuclear de Vandellòs-I. Cuenta además con una serie de equipamientos a escala de barrio. El conjunto está conectado mediante pasos para peatones con plazas públicas con esquema viario en cul-de-sac. Antonio Bonet recibe el encargo de la construcción del poblado en 1967, así como la realización de las dependencias administrativas y otros edificios de carácter técnico en el emplazamiento de la central nuclear. La tesis revela a Bonet como arquitecto investigador. En el poblado HIFRENSA no se puede establecer una línea clara que separe la arquitectura del urbanismo. Bonet busca una solución universal con la definición de un tipo o patrón, como elemento susceptible de ser perfeccionado, sistematizado y prefabricado. El patrón puede mutar, ya sea para adaptarse a un sistema constructivo o por necesidades topográficas, climáticas o programáticas. Particularmente en la obra de Bonet, también para satisfacer unos requerimientos de orden superior, su soporte urbanístico. La mayor dificultad radica en la definición de un criterio ordenador que permita dar forma superior a las unidades: ya sean viviendas o equipamientos sin que el conjunto urbanístico acuse monotonía y falta de identidad. / The HIFRENSA settlement is a residential complex built to accommodate workers of Vandellòs-I nuclear power plant. It also has a number of facilities at neighbourhood scale. The set is connected by pedestrian crossings with public squares and road scheme in cul-de-sac. In 1967 Antonio Bonet was commissioned to build the settlement, the administrative offices and other technical buildings on nuclear power plant site . The thesis exposes Bonet as architect researcher. At HIFRENSA settlement, a clear line between architecture and urbanism cannot be drawn. Bonet searches an universal solution. with a type or pattern definition as an element liable to be improved, refined, systematized and prefabricated. The pattern can mutate either to accommodate a construction system or for another needs, topographic, climatic or programmatic. Particularly in Bonet’s work, also to meet a higher requirement: its urban planning support. The greatest difficulty lies on the definition of an order judgment that can give a higher shape to the units, dwellings or facilities , with the intention of avoiding a monotonous urban complex and lack of identity.

Dado el actual esquema de funcionamiento de las aglomeraciones urbanas latinoamericanas, se están presentando disfuncionalidades graves en lo que a movilidad urbana de las personas y mercancías se refiere, lo cual se traduce en términos de congestión, contaminación, ruido, inseguridad social, elevados costes operacionales, etc.; es decir, un empeoramiento de la calidad del medio ambiente y de la calidad de vida de la población; sin embargo, es posible encontrar alternativas coherentes que busquen servir al derecho de la movilidad de las personas y apaciguar el tráfico urbano.En muchas de las ciudades latinoamericanas, como consecuencia de los problemas demográficos (desmedida densificación, altas tasa de crecimiento, etc.) se han venido presentando graves problemas respecto al atraso y desorganización de los servicios de Transporte público de pasajeros, siendo poco atractivo y sólo usado por la población que en realidad lo necesita, dejando a un lado su objetivo principal, el cual es proveer una movilidad eficiente de toda la población y no un porcentaje de ella.Una de las actuales y principales preocupaciones de la planificación urbana, es cubrir las necesidades de movilización de los habitantes, en entornos urbanos que cada día presentan mayores disfuncionalidades (altos índices de motorización, congestión, etc.), lo anterior, ha propiciado la toma de directrices que busquen por una adecuada oferta de Transporte Público, haciéndole cada vez más atractivo para el uso por parte de la comunidad.En la presente investigación se busca comprobar si las metodologías de planificación de la Movilidad y del Transporte Público, usadas por los diferentes estudios sobre el tema en diferentes ciudades medias Colombianas, son adecuadas según características expresadas en parámetros definidores de forma de ciudad, sistemas de Transporte Público, oferta y demanda (movilidad), situación sociodemográfica, etc., realizando paralelismos entre los diferentes modelos aplicados y estudiando sus resultados. Se analizan los métodos alternativos de planificación de la movilidad que se están aplicando en la actualidad en las ciudades europeas, y se busca testar la eficacia de unos y de otros en la aplicación a la ciudad de Manizales.

El objeto de la tesis fue comprobar como la continua construcción de variantes de las carreteras que anteriormente atravesaban ciudades ha afectado a la organización de éstas, a la disposición de las actividades sobre el espacio y a la evolución del precio del suelo en la ciudad.La hipótesis de partida era que la forma de la ciudad, la disposición de las actividades urbanas sobre el territorio, deriva de la organización de sus redes de infraestructuras, entre las que las más importantes son las de las carreteras.El desvío de una ruta en el entorno de la ciudad ha sido interpretado por la ingeniería como la simple sustitución de un tramo congestionado de tránsito por otro de mayor fluidez. Sin embargo, la ciudad no ha cesado de ser atraída por ese nuevo eje, como instrumento de apertura del espacio, produciéndose pronto el desbordamiento de la nueva carretera, lo que a menudo ha supuesto la construcción de otra variante.A este fenómeno ha respondido la ingeniería con dos medidas: la especialización de la vía tendiendo a su protección, e incluso a su segregación respecto al terreno en que se apoya, y el alejamiento progresivo de esas variantes de la ciudad.La tesis, principalmente, ha analizado la evolución de la organización de una veintena de ciudades españolas de tamaño medio en las que hace más de treinta años se construyeron variantes, muchas vueltas a desviar años más tarde.En todos los casos se ha comprobado la atracción de la carretera sobre la extensión urbana, y su desbordamiento mucho antes de producirse el relleno del espacio dejado entre la ciudad y ella. Se ha probado como la mayor parte del crecimiento se ha producido sobre el espacio de tensión carretera-ciudad, con poco crecimiento y de actividades de menos valor económico en el lado opuesto de la ciudad.Además de la cuantificación del crecimiento por ámbitos referidos a la posición de la carretera, se ha comprobado como se crea un gradiente de valor del suelo que afecta a la localización de las actividades, y que acaba por alterar el precio del suelo en el interior de la ciudad preexistente.También se ha querido comprobar cómo ha respondido la organización formal de la ciudad a las variaciones introducidas en las técnicas de carreteras. El análisis por periodos de la evolución técnica de la carretera en España, ha permitido resumir el proceso en tres etapas. Una primera de carreteras ajustadas a la topografía que asumían que, tarde o temprano serían absorbidas por la ciudad, y que en general han producido una respuesta de la forma urbana con disposiciones de edificación según parámetros de fachada, de alineación de vial.Una segunda caracterizada por vías segregadas, con rasantes independientes de la topografía, a la que la ciudad ha respondido con organizaciones en forma de polígonos de edificación aislada pero conformados con atención a los ritmos de trazado formados por la variante.Finalmente, una tercera en la que la variante es ya una via segregada (autovía en la definición oficial) alejada enormemente de la ciudad, creando una barrera continua que solo se abre al territorio sobre los accesos, a la que la ciudad ha respondido con la dispersión sobre el territorio y con la especialización de usos sobre el cordón umbilical que suponen esos accesos. Y así se ha podido tipificar la posición de grandes superficies comerciales sobre los enlaces, polígonos industriales fuera de la variante, ejes comerciales sobre los accesos a la ciudad, etc.La tesis extrae otras consecuencias colaterales de utilidad para la concepción de esas variantes al servicio de la ordenación urbanística, con mucho más poder que los propios planes generales de ordenación urbana. / The aim of the thesis is to prove in which way does the continuous construction of a by-pass of a road that originally used to cross the city affect the organization of those, at a disposal of the activities on space and the evolution of the price of the land in the city.The initial hypothesis is that the form of the city, the disposal of the urban activities in the territory, has its origin in the network of infrastructure, being the most important one the road-network. To divert the route around the city, has been interpreted by and engineering as a simple substitution of a road crowded and blocked by the traffic by another, more fluid. However, the city felt attraction to this new axis, as an instrument that opens it to the space, that will soon lead to congestion of this new road and sometimes end up asking for a construction of a new by-pass.Engineering used to answer to this phenomenon in two ways: to specialize the road and protect it even to segregate it in relation to the area which supports it or to move those by-passes more and more out of the city.The thesis has analyzed the evolution of the organization of about twenty Spanish medium-size cities, that for more then 30 years had a by-pass and some of them had to be diverted again, years later. In all those cases what we realized is that the attraction of the road on the urban extension and its congestion occurred much before the space left among the city and the road was filled up. What we proved is that the major part of the growth of the city was produced in this area of tension road-city, while very little growth was registered in the opposite part of the city.Apart from quantification of the growth according to the areas referred to the position of the road, it was proved how to create a grading of the value of the land that affects the localization of the activities and ends up altering the price of the land in the interior of the former city.We also wanted to prove in which way the formal organization of the city answered to the by-passes introduced in the techniques of construction of the roads. The periodical analysis of the technical evolution of the roads in Spain allowed us to summarize the process in three stages:The first one of the roads adjusted to the topography they assume that sooner or later get absorbed by the city; in general produced an answer to the urban form with disposal of edification according to the parameters of façade of the buildings, in line with the road.The second one is characterized by segregated roads, with gradient independent on topography, to which the city answered by organizations in form of polygons, aisled edification, but according to the rhythms of route formed by the by-pass.And the third one in which the by-pass is already a segregated road (officially a highway) very far from the city, and it creates a continuous barrier that opens itself only to the territories with access, to which the city answered with a dispersion on territory and with specialization of usage on umbilical cord that those accesses are supposed to create. Thus we were able to define the position of shopping malls on the connections, industrial estates out of the by-pass, commercial axes on the access to the city, and so on.The thesis enlightens on other collateral consequences useful for the conception of those by-pass for the urban planning, being very powerful for the organization of cities.

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

Uno de los actuales retos sociales, no sólo de Colombia, si no de la comunidad mundial, es el bienestar y mejora de la condiciones de vida de todos los habitantes del planeta. Aunque suene ambicioso, esta tesis quiere contribuir a la mejora de las condiciones de vida de aquellas comunidades que se encuentran en el abandono y la pobreza absoluta. Colombia, país suramericano con una población de 42 millones de habitantes aproximadamente, presenta un alto déficit de vivienda económica en la mayor parte de su territorio. La construcción de casas de autoconstrucción e informales degrada aún más el problema social de la vivienda y no aporta soluciones apropiadas que dignifiquen la vida del ser humano. En la mayoría de las ocasiones, la vivienda informal de bajo costo carece de condiciones de calidad; ésta se suele construir en zonas marginales, sin acceso adecuado a los servicios básicos de agua y energía. Además, y no en pocos casos, su construcción se hace en zonas donde las amenazas naturales son considerables, en particular las que proceden de fenómenos sísmicos y geológicos. Este tipo de viviendas, también, en algunos casos se construyen sin considerar normativas sismo resistentes y sin especificaciones técnicas adecuadas, lo que las hace inseguras y de escasa confiabilidad. Todo ello repercute en un incremento del riesgo sísmico debido a la vulnerabilidad de estas precarias construcciones. No abundan estudios ni se realizan investigaciones que busquen soluciones idóneas, con materiales autóctonos de bajo costo, con tecnologías sostenibles, que doten a estos habitáculos de un buen desempeño estructural. En consecuencia, la creciente demanda de vivienda de bajo costo y la escasez de oferta en esta franja del mercado de la construcción promueven el crecimiento de ciudades con barrios de tugurios. Colombia es uno de los países de Hispanoamérica donde la pobreza, la densidad de población, la cercanía de entornos edificados a sistemas de fallas activas, las precariedad de las construcciones, frecuentemente situadas sobre altas pendientes y, en general, la aparición de barrios de tugurios, hacen evidente la necesidad de estudiar nuevos materiales que permitan construir viviendas resistentes, dignas, seguras, económicas y sostenibles. Esta investigación va en esa dirección pero hace un particular énfasis en la evaluación de su resistencia y vulnerabilidad sísmicas para cuantificar el riesgo al que están expuestos sus habitantes.Por consiguiente, esta investigación avanza en el camino de facilitar un acceso a una vivienda digna. Para ello efectúa una propuesta de vivienda de ferrocemento, unifamiliar y de bajo costo. Esta proposición es válida, no sólo para Colombia, sino también para otras regiones del mundo. La investigación ha sido diseñada y desarrollada en tres partes. En la primera, El material ferrocemento y la vivienda, se estudia la historia del material, su definición, su potencial en la prefabricación, sus aplicaciones en viviendas de bajo costo y, finalmente, se caracterizan sus propiedades mecánicas. En la segunda parte, Comportamiento sísmico del ferrocemento, se describen los materiales, los elementos y las estructuras que son utilizados para la construcción de las viviendas. Posteriormente, se lleva a cabo una campaña de ensayos para evaluar su comportamiento sísmico y estimar los parámetros estructurales de los paneles prefabricados. Además, se realiza una campaña de ensayos sobre paredes y módulos a escala real. Se analizan los resultados y se identifican las propiedades mecánicas de este tipo de viviendas. También se propone y se calibra un modelo matemático para simular el comportamiento histerético que exhiben este tipo de viviendas cuando soportan cargas cíclicas.Finalmente, en la tercera parte, Una aproximación a la evaluación de la vulnerabilidad sísmica, se hace un estudio de su fragilidad. Para ello se inspeccionaron 146 viviendas prefabricadas de pared delgada a base de cemento situadas en zonas donde la amenaza sísmica es entre intermedia y alta. Así se definió un modelo de vivienda tipo y se implementó una metodología probabilística que tiene en cuenta, de forma natural, las incertidumbres en la acción sísmica, en las características del material y en los parámetros estructurales de las viviendas. La simulación masiva del comportamiento dinámico no lineal de la vivienda tipo, ha permitido estimar curvas de fragilidad y matrices de probabilidad de daño.Un último capítulo de síntesis recoge las principales conclusiones y apunta futuras líneas de investigación. De acuerdo con los resultados de la presente investigación, las primeras grietas en las viviendas aparecen para una deriva aproximada del 0.12 %, mientras que el daño moderado, definido por fallos en la malla y el mortero, aparece para una deriva del 0.8%. Aproximadamente, estas derivas corresponden a cargas de 15 y de 37 kN, respectivamente. Para este tipo de edificaciones, la actual normativa sísmica colombiana, NSR-98, establece una deriva límite del 0.5 %. Teniendo en cuenta que el coste de reparación de una casa que ha sufrido un daño moderado es relativamente alto (40%) parece importante apuntar hacia dos posibles soluciones. La primera consistiría en disminuir la rigidez; la segunda establecería una deriva menor. En ambos casos, el daño esperado y, en consecuencia, el coste de reparación, disminuirían drásticamente. A nuestro parecer, la clave para incrementar la capacidad de deformación, sin daño, de este tipo de viviendas, está en flexibilizar las conexiones. El modo de fallo característico observado en las viviendas prefabricadas de ferrocemento consistió en la formación de un mecanismo de colapso con articulaciones plásticas alrededor de las zonas de conexión estructura-cimentación y cubierta-estructura, principalmente en las conexiones de cubierta, generando inestabilidad en la vivienda. Este trabajo ha permitido detectar también puntos críticos del diseño y construcción de este tipo de viviendas que es necesario estudiar y, creemos, son fácilmente mejorables. Nos referimos a los dispositivos y técnicas de conexión. Los resultados de la evaluación de la vulnerabilidad mostraron que la mayoría de las viviendas tienen una probabilidad de daño leve superior al 90%, mientras que la suma de las probabilidades de los estados de daño moderado y severo es inferior al 5%. El comportamiento sísmico de este tipo de viviendas es bueno. Con todo, y al mismo tiempo, es necesario precisar que estos resultados se refieren a la vivienda típica tal como ha sido definida y modelada en este estudio. A pesar de la idoneidad del ferrocemento, los defectos constructivos y el nulo mantenimiento observados en el trabajo de campo pueden generar una mayor vulnerabilidad de la prevista. El modelo de vivienda de bajo costo aquí propuesto constituye una alternativa válida, viable, resistente y segura, que debe contribuir a paliar la problemática de facilitar el acceso a una vivienda digna, asequible y sostenible en países en vías de desarrollo en general y en Colombia en particular.

The development of efficient algorithms to understand implosion dynamics presents a number of challenges. The foremost challenge is to efficiently represent the coupled compressible fluid dynamics of internal air and surrounding water. Secondly, the method must allow one to accurately detect or follow the interface between the phases. Finally, it must be capable of resolving any shock waves which may be created in air or water during the final stage of the collapse. We present a fully Lagrangian compressible numerical framework for the simulation of underwater implosion. Both air and water are considered compressible and the equations for the Lagrangian shock hydrodynamics are stabilized via a variationally consistent multiscale method [109]. A nodally perfect matched definition of the interface is used [57, 25] and then the kinetic variables, pressure and density, are duplicated at the interface level. An adaptive mesh generation procedure, which respects the interface connectivities, is applied to provide enough refinement at the interface level. This framework is then used to simulate the underwater implosion of a large cylindrical bubble, with a size in the order of cm. Rapid collapse and growth of the bubble occurred on very small spatial (0.3mm), and time (0.1ms) scales followed by Rayleigh-Taylor instabilities at the interface, in addition to the shock waves traveling in the fluid domains are among the phenomena that are observed in the simulation. We then extend our framework to model the underwater implosion of a cylindrical aluminum container considering a monolithic fluid-structure interaction (FSI). The aluminum cylinder, which separates the internal atmospheric-pressure air from the external high-pressure water, is modeled by a three node rotation-free shell element. The cylinder undergoes fast transient deformations, large enough to produce self-contact along it. A novel elastic frictionless contact model is used to detect contact and compute the non-penetrating forces in the discretized domain between the mid-planes of the shell. Two schemes are tested, implicit using the predictor/multi-corrector Bossak scheme, and explicit, using the forward Euler scheme. The results of the two simulations are compared with experimental data. / El desarrollo de métodos eficientes para modelar la dinámica de implosión presenta varios desafíos. El primero es una representación eficaz de la dinámica del sistema acoplado de aire-agua. El segundo es que el método tiene que permitir una detección exacta o un seguimiento adecuado de la interfase entre ambas fases. Por último el método tiene que ser capaz de resolver cualquier choque que podría generar en el aire o en el agua, sobre todo en la última fase del colapso. Nosotros presentamos un método numérico compresible y totalmente Lagrangiano para simular la implosión bajo el agua. Tanto el aire como el agua se consideran compresibles y las ecuaciones Lagrangianos para la hidrodinámica del choque se estabilizan mediante un método multiescala que es variacionalmente consistente [109]. Se utiliza una definición de interfase que coincide perfectamente con los nodos [57, 25]. Ésta, nos facilita duplicar eficazmente las variables cinéticas como la presión y la densidad en los nodos de la interfase. Con el fin de obtener suficiente resolución alrededor de la interfase, la malla se genera de forma adaptativa y respetando la posición de la interfase. A continuación el método desarrollado se utiliza para simular la implosión bajo el agua de una burbuja cilíndrica del tamaño de un centímetro. Varios fenómenos se han capturado durante el colapso: un ciclo inmediato de colapso-crecimiento de la burbuja que ocurre en un espacio (0.3mm) y tiempo (0.1ms) bastante limitado, aparición de inestabilidades de tipo Rayleigh-Taylor en la interfase y formaron de varias ondas de choque que viajan tanto en el agua como en el aire. Después, seguimos el desarrollo del método para modelar la implosión bajo el agua de un contenedor metálico considerando una interacción monolítica de fluido y estructura. El cilindro de aluminio, que a su vez contiene aire a presión atmosférica y está rodeada de agua en alta presión, se modelando con elementos de lámina de tres nodos y sin grados de libertad de rotación. El cilindro se somete a deformaciones transitorias suficientemente rápidos y enormes hasta llegar a colapsar. Un nuevo modelo elástico de contacto sin considerar la fricción se ha desarrollado para detectar el contacto y calcular las fuerzas en el dominio discretizado entre las superficies medianas de las laminas. Dos esquemas temporales están considerados, uno es implícito utilizando el método de Bossak y otro es explícito utilizando Forward Euler. Al final los resultados de ambos casos se comparan con los resultados experimentales.

S'ha realitzat un model d'interpolació, basat en xarxes neuronals artificials, d'una base de dades que conté informació de perfils de pressió sobre teulades d'edificacions de baixa alçada. Aquest model és capaç d'estimar, de forma precisa, quina serà la distribució de les pressions sobre una teulada amb les característiques físiques desitjades, depenent de la direcció incident del vent. Aquesta informació permet calcular quines seran les càrregues aerodinàmiques que haurà de suportar la teulada i per tant, millorar-ne el disseny sense tenir que recórrer a l'experimentació amb models a escala en túnels de vent. A més, durant el desenvolupament de la metodologia de treball, s'ha demostrat que les dades de pressió són suficients per a capturar prou informació de la dinàmica, d'un flux turbulent, per a realitzar models de predicció basats, únicament, amb dades històriques de pressions. / This work presents an artificial neural network based interpolation model. Using existing information from pressure distributions over low-rise buildings databases, the model is able to predict, accurately, pressure profiles over any roof with the desired physical characteristics (over the existing data domain). With the pressure interpolated data, wind loads over the roofs can be calculated, assisting its design process. This methodology drives to a cheaper design process since it replaces the experimentation, with scaled buildings, in wind tunnels. During the developed work methodology it has been demonstrated that the pressure field over building surfaces contains, in itself, all of the information necessary to predict the (surface) pressure fluctuations at all locations and times.

The use of concrete in disposal facilities to store low- and intermediate-level nuclear waste requires that the durability of this material is optimal for the lifetime of these repositories. One of the most important processes that put such durability at risk is the attack of concrete by water with low mineral content and neutral pH, altering its microstructure (decalcification, dissolution of cement phases, increased porosity and loss of barrier properties ). Therefore, to yield reliable estimations of the durability of cement-based materials we need to increase our knowledge of the reactivity of these materials. Within this context, in this Thesis, the dissolution kinetics of the calcium silicate hydrate (C-S-H) -the main binding phase in all cement-based systems- and the processes responsible for mortar alteration have been studied. The dissolution kinetics of C-S-H gel was determined by flow-through experiments. Demineralized water caused C-S-H dissolution and changes in the composition of the solutions. It was observed that the C-S-H gel dissolved incongruently when the Ca/Si ratio was high and congruently as the Ca/Si ratio decreased to the tobermorite-like stoichiometric Ca/Si ratio of 0.83. A dissolution rate law for C-S-H gel with Ca/Si ratio equal to 0.83 was proposed based on the dissolution rates normalized to the final BET surface area. Additionally, reactive transport modeling of the changes in aqueous chemistry allowed the fitting of the rate constants for C-S-H with Ca/Si ratio ranging from 1.7 to 0.83. Solid examination by SEM-EDX and EPMA showed some variability of the Ca/Si ratios of the analyzed particles, suggesting the existence of compositional domains with variable Ca/Si ratios. 29Si MAS-NMR spectra showed an increase in polymerization of the reacted C-S-H, and also the formation of Si-rich domains in some cases, mainly under slow flow conditions. Additionally, the changes in the microstructure of the dissolving C-S-H gel were characterized by small angle neutron scattering (SANS). The SANS data were fitted using a fractal model. The SANS specific surface area (ST) tended to increase with time up to 31 days. Thereafter, it diminished as the C-S-H gel dissolved. The rest of the fitted parameters (particle diameter (Do), fractal exponents (DV and DS), etc.) reflect a more open and ordered nanostructure of the gel. To study the altered mortar (64% cement I42.5R / SR and 36% fly ash) two types of experiments were performed. On one hand, Column experiments using mortar fragments of ¿ 2 mm in size were performed with CO2-free atmosphere at room temperature. Variation of the chemical composition and the inspection of the mortar fragments by means of optical inspection, SEM and XRF-before and after the experiments- allowed interpretation of the occurring dissolution and precipitation reactions. The aqueous chemical data were modeled using the CrunchFlow reactive transport code in which the obtained dissolution rate law for the C-S-H gel and the associated kinetic parameters were incorporated. On the other hand, evaporation experiments with mortar samples , under controlled N2 atmosphere, temperature and relative humidity, were performed at the laboratory scale to study the effect that the evaporation-induced water flow through on the mortar. First, variation in the water flux and temperature along the evaporation experiments was modeled with the multiphase flow and heat transport code CodeBright. Secondly, the multicomponent reactive transport code Retraso coupled to CodeBright was used to simulate the variation of solution composition along the samples during the experiments. The previously obtained C-S-H gel dissolution rate law and associated kinetic parameters were included in the model. / El uso de hormigón en instalaciones de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad requiere que la durabilidad de este material sea óptima durante el tiempo de vida de estos depósitos. Uno de los procesos más importantes que puede poner en riesgo su durabilidad es el ataque del hormigón por agua de bajo contenido mineral y pH neutro, alterando su microestructura (descalcificación, disolución de las fases de cemento, aumento de la porosidad y pérdida de propiedades barrera). Por lo tanto, para obtener estimaciones fiables de la durabilidad de los materiales base cemento es necesario incrementar nuestro conocimiento de la reactividad de estos materiales. Dentro de este contexto, en esta Tesis, se han estudiado la cinética de disolución del silicato cálcico hidratado (gel C-S-H) -principal fase de unión en todos los sistemas base cemento- y los procesos responsables de la alteración de mortero. La cinética de disolución de gel C-S-H se determinó mediante experimentos de flujo continuo. El agua desmineralizada causó la disolución del gel C-S-H además de cambios en la composición de las soluciones. Se observó que el gel C-S-H disuelve incongruentemente cuando la relación Ca/Si es alta y congruentemente a medida que la relación Ca/Si disminuyó hacia la estequiometria de una tobermorita cuya relación Ca/Si es de 0.83. Se propuso una ley de velocidad de disolución para el gel con una relación de Ca/Si de 0.83 basada en las velocidades de disolución normalizadas con el área superficial final (BET). Adicionalmente, el modelado de los cambios en la química acuosa con el tiempo mediante transporte reactivo permitió el ajuste de las constantes de velocidad para el gel C-S-H con una relación de Ca/Si que varía entre 1.7 y 0.83. El análisis del sólido mediante SEM-EDX y EPMA mostró cierta variabilidad de las relaciones Ca/Si de las partículas analizadas, sugiriendo la existencia de dominios de composición con relaciones Ca/Si variables. Los espectros de 29Si MAS RMN mostraron un aumento en la polimerización del gel C-S-H reaccionado, y también la formación de dominios ricos en Si en algunos casos, sobre todo en condiciones de flujo lento. Los cambios en la microestructura del gel C-S-H se analizaron mediante dispersión de neutrones a bajo ángulo (SANS), mostrando un aumento con el tiempo hasta 31 días del área superficial específica de SANS (ST) y posterior disminución por efecto de la disolución. Los demás parámetros obtenidos del ajuste (diámetro de las partículas (Do), exponentes fractales (DV y DS), etc.) reflejan una nanoestructura del gel más abierta y ordenada. Para el estudio de la alteración del mortero (64% de cemento I42.5R/SR y un 36% de cenizas volantes) se realizaron dos tipos de experimentos. Por un lado, se realizaron experimentos de flujo continuo en columna (fragmentos de ¿ 2 mm de tamaño), en atmósfera sin CO2 a temperatura ambiente. La variación de la composición química y la inspección de los fragmentos de mortero por medio de la inspección óptica, SEM y XRF -antes y después de los experimentos- permitió interpretar que reacciones de disolución y precipitación habían tenido lugar. Los datos de la química acuosa se modelaron utilizando el código de transporte reactivo CrunchFlow en el cual fueron incorporados la ley de velocidad de disolución obtenida anteriormente y los parámetros cinéticos asociados al gel C-S-H. Por otro lado, se realizaron experimentos de evaporación con probetas de mortero, bajo condiciones controladas de atmósfera de N2, temperatura y humedad relativa, para estudiar el efecto que este flujo sobre el mortero. Los experimentos fueron modelados mediante el código CodeBright (variación en el flujo de agua y la temperatura) y posteriormente con el código Retraso acoplado a CodeBright para simular la variación de la composición de la solución a lo largo de las probetas de mortero, incluyendo la ley de velocidad de disolución del gel y los parámetros cinéticos asociados

The general description of a fluid flow involves the solution of the compressible Navier-Stokes equations, a very complex problem whose mathematical structure is not well understood. It is widely accepted that these equations provide an accurate description of any problem in fluid mechanics which may present many different nonlinear physical mechanisms. Depending on the physics of the problem under consideration, different simplified models neglecting some physical mechanisms can be derived from asymptotic analysis. On the other hand, radiative heat transfer can strongly interact with convection in high temperature flows, and neglecting its effects may have significant consequences in the overall predictions. Problems as fire scenarios emphasized the need for an evaluation of the effect of radiative heat transfer. This work is directed to strongly thermally coupled low Mach number flows with radiative heat transfer. The complexity of these mathematical problem makes their numerical solution very difficult. Despite the important difference in the treatment of the incompressibility, the low Mach number equations present the same mathematical structure as the incompressible Navier-Stokes equations, in the sense that the mechanical pressure is determined from the mass conservation constraint. Consequently the same type of numerical instabilities can be found, namely, the problem of compatibility conditions between the velocity and pressure finite element spaces, and the instabilities due to convection dominated flows. These instabilities can be avoided by the use of stabilization techniques. Many stabilization techniques used nowadays are based on the variational multiscale method, in which a decomposition of the approximating space into a coarse scale resolvable part and a fine scale subgrid part is performed. The modeling of the subgrid scale and its influence leads to a modified coarse scale problem providing stability. The quality of the final approximation (accuracy, efficiency) depends on the particular model. The extension of these techniques to nonlinear and coupled problems is presented. The distinctive features of our approach are to consider the subscales as transient and to keep the scale splitting in all the nonlinear terms appearing in the finite element equations and in the subgrid scale model. The first ingredient permits to obtain an improved time discretization scheme(higher accuracy, better stability). The second ingredient permits to prove global conservation properties, being also responsible of the higher accuracy of the method. This ingredient is intimately related to the problem of thermal turbulence modeling from a strictly numerical point of view. The capability for the simulation of turbulent flows is a measure of the ability of modeling the effect of the subgrid flow structures over the coarser ones. The performance of the model in predicting the behavior of turbulent flows is demonstrated. The radiation transport equation has been also approximated within the variational multiscale framework, the design and analysis of stabilized finite element methods is presented. / La descripción general del movimiento de un flujo implica la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes compresibles, un problema de muy compleja estructura matemática. Estas ecuaciones proporcinan una descripción detallada de cualquier problema en mecánica de fluidos, que puede presentar distintos mecanismos no lineales que interactúan entre si. En función de la física del problema que se esté considerando, pueden derivarse modelos simplificados de las ecuaciones de Navier-Stokes mediante analisis dimensional, que ignoran algunos fenómenos físicos. Por otro lado, la transferencia de calor por radiación puede interactuar con el movimiento de un fluido, e ignorar sus efectos puede tener consecuencias importantes en las predicciones del flujo. Problemas donde hay fuego implican la evaluacion del efecto del calor por radiación. El presente trabajo está dirigido a flujos a bajo número de Mach térmicamente acoplados, donde el calor por radiación afecta al flujo. Debido a la complejidad del problema matemático, la solución numérica es muy complicada. A pesar de las diferencia en el tratamiento de la incompresibilidad, las ecuaciones de flujo a bajo número de Mach poseen una estructura matemática similar a la de flujo incompresible, en el sentido que la presión mecánica se determina a partir de la ecuación de conservación de la masa. En consecuencia poseen el mismo tipo de inestabilidades numéricas, que son el problema de condiciones de compatibilidad entre los espacios de elementos finitos de velocidad y presión, y las inestabilidades debidas a flujos con convección dominante. Estas inestabilidades pueden evitarse mediante técnicas de estabilización numérica. Muchos métodos de estabilización utilizados hoy día se basan en el método de multiscalas variacionales, donde el espacio funcional de la solucion se divide en un espacio discreto y resolubre y un espacio infinito de subscalas. El modelado de las subescalas y su influencia modifican el problema discreto proporcionando estabilidad. La calidad de la aproximación numérica final (precisión, eficiencia) depende del modelo particular de subescalas. En este trabajo se extienden estas técnicas de estabilización a problemas no lineales y acoplados. Las características que distinguen a nuestra aproximación son considerar las subsecalas como transitorias y mantener la división de escalas en todos los términos no lineales que aparecen en las ecuaciones de elementros finitos y en las del modelo de subescalas. La primera característica permite obtener mayor precisión y mejor estabilidad en la solución, la segunda característica permite obtener esquemas donde las propiedades se conservan globalmente, y mayor precisión del método. El hecho de mantener la división de escalas en todos los términos no lineales está intimamemte relacionado con el modelado de turbulencia en flujos térmicamente acoplados desde un punto de vista estrictamente numérico. La capacidad de simulación de flujo turbulento es una medida de la habilidad de modelar el efecto de las estructuras de escala fina sobre las estructuras de escala gruesa. Se muestra en esta tesis el desempeño del método para de predecir flujo turbulento. La ecuación de transporte de radiación también se aproxima numéricamente en el marco de multiscala variacional. El diseño y análisis de este método se presenta en detalle en esta tesis

Planning and monitoring of projects are fundamental activities for its management. These tasks provide the required information to have a full picture of a given situation. They are an instrument that enables the control of any process and that will make possible its evaluation. However, it has been showed that, in some areas, monitoring by standards can be a complex activity. This study proposes a method for monitoring projects. It can be implemented in those cases that, either by its size or by its own dynamics, do not display the way they use to carry out their projects. To succeed in this approach, it needs to be simple, user-friendly and based on people skills. Moreover, standards are particularly useful for the management of those projects whose final configuration is known, called as determined projects. These kinds of projects differ from others that do not have a specific known end, for example any design process. They are called nondeterministic projects. Thus, this research corresponds to the development of a method for monitoring nondeterministic projects. First of all, the state of knowledge concerning both project management and design theories has been reviewed. The relationship of the first term with the aim of the research is evident, but the relationship with the second term requires a comment: the correct monitoring of a nondeterministic project requires showing the itinerary that follows the reasoning of the designer or group of designers. For example, what are the technical solutions adopted and which the discarded? Or, which knowledge has been used? And, is there any new knowledge acquired? All of these questions should be known. The way to map these processes is not evident. This issue should be deal from the design theory. As a result of the review of the state of knowledge, it is suggested that the development of a method for the monitoring of nondeterministic projects could be articulated from the simultaneous use of Scrum, as a framework of agile project development, and the Concept- Knowledge theory, as a design theory. At these two elements, a third one, related to a system file hosting is added. The hybridization of the two main elements is the idea that allows structuring the developed method. The set of hypothesis to be proved corresponds to the possibility of using the method, that is, the validation of the hypothesis will be satisfactory if the method can be used and it is useful. For the validation, a research focused on a qualitative approach has been designed. It consists in two strategies: a participant observation and case studies. In the first one, the method has been used by eight teams of students of advanced engineering courses to carry out its project in an academic environment. In the second one, three cases of different architectural design projects have been studied. The first case is a research project for the design of a particular ephemeral structure. The second case corresponds to the process used by a professional studio of architecture to design a house in exceptional plot conditions. Finally, the third case, also relative to a professional environment, describes the study of the process followed in the development of a new type of curtain wall. Approaches used in all case studies are based on sustainability criteria. The results of the investigations conducted are discussed in order to determine the validation of the hypothesis. At the same time, the conditions that must be fulfilling for the successful implementation of the method are proposed. / La planificació i el seguiment dels projectes són activitats fonamentals per a la seva gestió. Les tasques de visualització del seguiment o monitorització proporcionen la informació necessària per a disposar d'una imatge completa d'una situació donada. Són, doncs, l'instrument que permet el control i que possibilitarà l'avaluació de qualsevol procés. Tanmateix, es comprova que monitoritzar mitjançant els estàndards pot ser, en alguns àmbits, una activitat complexa. En aquest estudi es proposa un mètode de monitorització de projectes que es pugui implementar en aquells entorns on, o bé per les seves dimensions o bé per les seves dinàmiques pròpies, no es visualitza la manera com es realitzen projectes. Per reeixir en aquest enfocament és necessari que un mètode sigui simple i fàcil d'utilitzar, centrat en les persones i les seves habilitats. D'altra banda, els estàndards són especialment útils per a la gestió d'aquells projectes dels quals se'n coneix la configuració final i que poden ser anomenats determinats. Aquest tipus de projectes es diferencien dels que no tenen un final concret conegut, per exemple qualsevol procés de disseny, i que poden ser anomenats projectes no determinats. La recerca que s'ha portat a terme correspon, doncs, al desenvolupament d'un mètode de monitorització de projectes no determinats. S'ha revisat l'estat del coneixement relatiu tant a la gestió de projectes com a les teories del disseny. Si la relació del primer terme amb la recerca és evident, la relació amb el segon requereix un comentari: per monitoritzar correctament un projecte no determinat cal poder mostrar l'itinerari que segueixen els raonaments del dissenyador o grup de dissenyadors. Cal saber, per exemple, quines són les solucions tècniques adoptades i quines són les descartades, o bé quin ha estat el coneixement utilitzat, i si s'ha adquirit nou coneixement. La forma de mapificar aquests processos no és evident. Aquesta qüestió ha de ser abordada des de la teoria del disseny. Com a resultat de la revisió de l'estat del coneixement s'observa que el desenvolupament d'un mètode adequat per a la monitorització de projectes no determinats podria estar articulat a partir de la utilització simultània de l'Scrum, en tant que marc de treball iteratiu inclòs en la gestió àgil de projectes, i de la Concept-Knowledge Theory, en tant que teoria del disseny. La hibridació d'aquests dos elements, als quals s'hi afegirà un tercer aspecte operatiu corresponent a un sistema d'allotjament d'arxius, és la idea que permet estructurar el mètode desenvolupat. El conjunt d'hipòtesis a comprovar corresponen a la possibilitat d'utilitzar el mètode, és a dir, la validació de les hipòtesis es produirà si el mètode es pot dur a terme i si és útil. Per a aquesta validació s'ha procedit a dissenyar una investigació centrada en un enfocament qualitatiu i formada per dues estratègies: la observació participant i l'estudi de casos. En la primera, el mètode desenvolupat ha estat utilitzat per vuit equips d'estudiants de cursos avançats d'enginyeriaper a la realització del seu projecte en un entorn acadèmic. En la segona, s'han estudiat tres casos de tres projectes de disseny d'objectes arquitectònics. El primer cas és un projecte de recerca corresponent al disseny d'una estructura efímera particular. El segon cas correspon al procés utilitzat en un estudi professional d'arquitectura per dissenyar una casa en un entorn amb unes condicions excepcionals. Finalment, en el tercer cas, també centrat en un entorn professional, s'estudia el procés seguit en el desenvolupament d'un nou tipus de mur cortina. Tots el casos d'estudi en basen en enfocaments protagonitzats per criteris de sostenibilitat. Els resultats de les investigacions realitzades es discuteixen a fi de determinar la validació de les hipòtesis. Al mateix temps, es concreten les condicions que s'han de complir per a reeixir en la implementació del mètode