[ES] El diseño de puentes, a diferencia de lo que ocurre con el diseño de edificios o con el diseño de túneles ha dejado de lado la consideración de la acción del fuego hasta la fecha. Este vacío normativo, combinado con la gran repercusión económica y social de colapsos de puentes en el pasado como consecuencia de incendios, ha motivado un rápido incremento del número de estudios relativos a la ingeniería frente al fuego en el ámbito de los puentes. Aunque la acción del fuego no resulta del todo desconocida en el ámbito de las estructuras, sí que existen una serie de singularidades que impiden la trasposición directa de recomendaciones o de modelos de fuego simplificados ya desarrollados en otros campos que ya incorporan la acción del fuego en el diseño. En este contexto, el trabajo que a continuación se expone parte de un incendio ocurrido en el estado de Alabama en 2002, cuyas consecuencias fueron la demolición de un puente mixto de 37 metros de vano central, para plantear y validar una metodología que aborda el problema de forma numérica mediante tres modelos acoplados secuencialmente: modelo de incendios, modelo térmico y modelo mecánico Realizada una validación a nivel general se descubre que, aunque la configuración geométrica final obtenida se ajustan bastante a la realidad, la definición del incendio ha supuesto un gran número de hipótesis. Es por ello que se decide, en una segunda parte, realizar una campaña experimental que permita registrar la potencia del fuego, las temperaturas del gas y del acero y las flechas en un puente construido ad-hoc en el campus de la Universitat Politècnica de València. Este puente experimental tenía un vano único de 6 m de luz y fue sometido a cargas de fuego de hasta 1.3 MW. Mediante el empleo de los registros realizados en la campaña experimental se ha validado el modelo de incendio, el modelo térmico y el modelo mecánico. Con todo ello se ha puesto en evidencia la importancia del viento en la acción del fuego, la magnitud de los gradientes térmicos espaciales y la urgencia de desarrollar procedimientos simplificados que permitan la incorporación del fuego como acción en el ámbito de los puentes Las validaciones específicas de cada modelo han permitido además llegar a una serie de conclusiones de gran interés para la realización de futuras campañas experimentales en puentes a mayor escala. / [CAT] El disseny de ponts, a diferència del que passa amb el disseny d'edificis o amb el disseny de túnels ha deixat de banda la consideració de l'acció del foc. Aquest buit normatiu, combinat amb la gran repercussió econòmica i social de col·lapses de ponts com a conseqüència d'incendis, ha motivat un ràpid increment del nombre d'estudis relatius a l'enginyeria del foc del foc en l'àmbit dels ponts. Encara que l'acció del foc no resulta del tot desconeguda en l'àmbit de les estructures, sí que hi ha una sèrie de singularitats que impedeixen la transposició directa de recomanacions o de models de foc simplificats ja desenvolupats en altres camps que ja incorporen l'acció del foc al disseny. En aquest context, el treball que a continuació s'exposa part d'un incendi ocorregut a l'estat d'Alabama en 2002 i que va provocar la demolició d'un pont mixt de 37 metres de va, per plantejar i validar una metodologia que aborda el problema de forma numèrica mitjançant tres models acoplats seqüencialment: model d'incendis, model tèrmic i model mecànic Realitzada una validació a nivell general es descobreix que, encara que la configuració geomètrica final obtinguda s'ajusta en gran mesura a la realitat, la definició de l'incendi ha suposat un gran nombre d'hipòtesis. És per això que es decideix, en una segona part, realitzar una campanya experimental que permeta registrar la potència del foc, les temperatures del gas i de l'acer i les fletxes en un pont construït ad hoc al campus de la Universitat Politècnica de València. Aquest pont experimental presenta un va únic de 6 m de llum i va ser sotmès a càrregues de foc de fins a 1.3 MW. Mitjançant l'ús dels registres realitzats a la campanya experimental s'ha validat el model d'incendi, el model tèrmic i el model mecànic. Amb tot això s'ha posat en evidència la importància del vent en l'acció del foc, la magnitud dels gradients tèrmics espacials i la urgència de desenvolupar procediments simplificats que permetin la incorporació del foc com a acció en l'àmbit dels ponts Les validacions específiques de cada model han permès a més arribar a una sèrie de conclusions de gran interès per a la realització de futures campanyes experimentals en ponts a major escala. / [EN] To date, the fire action has been left aside in the bridge design despite this action has been widely considered in other structures such as building and tunnels. This regulatory vacuum, combined with the great economic and social impact of bridge collapses in recent times as a result of fires, has led to a rapid increase in the number of studies related to fire engineering in the field of bridges. Although the action of fire is not entirely unknown in the field of structures, there are a number of singularities that prevent the direct transposition of recommendations or simplified fire models from such fields. In this context, the study started by using a real fire which occurred in the state of Alabama in 2002 and led to the demolition of the 37-meter main span of a composite concrete and steel bridge to introduce and validate a methodology that numerically addresses the problem by uncoupling the problem in three different models: fire model, thermal model and mechanical model. Once the validation was accomplished at a general level, it was discovered that, although the geometrical data were quite adjusted to reality, the definition of the fire had involved a large number of hypotheses. That is why carrying out an experimental campaign to record the power of the fire, the gas and steel temperatures and the vertical deflections of a bridge built ad-hoc on the campus of the Universitat Politècnica de València became a priority. This 6-meter single span experimental bridge was subjected to fire loads of up to 1.3 MW. Through the use of the information recorded during the experimental campaign, the fire model, the thermal model and the mechanical model were validated. Moreover, the importance of wind in the action of fire, the magnitude of spatial thermal gradients and the urgency of developing simplified procedures which allow the consideration of fire as an action in the field of bridges were also highlighted. Last but not least, the validation of the different models allowed the author to include useful guidelines in order to define future experimental campaigns with more powerful fires and longer span bridges. / Alós Moya, J. (2018). Análisis de la respuesta frente al fuego de puentes mixtos multijácena [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/116625 / TESIS

[ES] Las ciudades portuarias se benefician de diseños innovadores a un ritmo más rápido que los asentamientos del interior, sirviendo como campos de prueba y laboratorios técnico-edilicios. Este fue el caso de las tecnologías edilicias y los pioneros que se arriesgaron a utilizarlas en la región rodeada del Mar Caribe y el Océano Atlántico. Estas obras fueron importantes exponentes de una evolución y revolución tecnológica, desde 1895-1930, enmarcados por la Revolución Industrial y las guerras que definieron el período. Las tecnologías de construcción de principios del siglo XX que utilizaron el cemento pórtland, han sido poco estudiadas en los trópicos. Lograr un entendimiento del importante papel que jugaron los elementos arquitectónicos fabricados con materiales de vanguardia en esta época como las armaduras de acero, forman la base de este estudio, ya que promovieron la evolución de la arquitectura tropical, particularmente en Cuba. El diseño de componentes estructurales, fachadas e interiores fueron profundamente impactados por elementos arquitectónicos posibilitados por un molde con mezcla de cemento que permitió todo tipo de siluetas y formas y que facilitó la instalación, y proporcionó competitividad en costo. Durante la última década del siglo XIX, tanto empresarios como artesanos de España y Estados Unidos emigraron al Caribe Hispano. Productos de cemento pórtland fueron inicialmente importados del Viejo Mundo hasta que se establecieron las primeras fábricas de cemento locales. Luego de la Guerra Hispano-cubano-americana de 1898, durante un período de crecimiento económico debido a la productividad y ventas del azúcar, hubo un aumento en los proyectos de construcción de cemento y aquellos con estructuras de acero estructural como nuevos materiales edilicios. La instauración de un gobierno temporero por los E.E. U.U. en Cuba, proveyó un activo amanecer a la industrialización en la región y la inmigración de profesionales de la industria de la construcción. En las islas progresistas del Caribe Hispano, el furor por la "modernización" aumentó debido a los logros estructurales exitosos en los E.E. U.U. para esta época, donde edificios en ciudades como Chicago y Nueva York habían alcanzado nuevas alturas y estructuras mucho más ligeras construidas con esqueletos fabricados de acero. Durante este período de experimentación y riesgo descontrolado, el uso de elementos importados para edificar una estructura de acero sirvió como sustituto viable a la construcción tradicional. Esto ayudó a que se convirtiese en la tecnología preferida para la construcción de estructuras altas, ligeras, con menos divisiones interiores, grandes ventanales y a prueba de fuego y de huracanes. Como resultado de estas iniciativas, entre los años 1899-1900, se estableció en La Habana la primera sucursal ultramar de los ingenieros estadounidenses Purdy & Henderson. Los esfuerzos y visión de esta empresa exitosa de diseño, compuesta por ingenieros y arquitectos talentosos y experimentados, los trajeron a Cuba, donde podrían establecerse con sus conocimientos vanguardistas y experiencia innovadora. Poco se ha escrito sobre la importante obra habanera de P&H, y esta tesis llena este vacío. Los primeros proyectos cubanos de esta compañía, que coincidieron con los años fundacionales de la República de Cuba, incluyeron múltiples edificios con estructura de acero revestidos con distintos materiales arquitectónicos. Entre estas estructuras emblemáticas se encuentran el Centro Gallego, el Capitolio, y el Hotel Nacional. Sus labores incluyeron una estrecha colaboración con arquitectos e ingenieros cubanos, sirviendoles como sus consultores. A la vez, P&H incorporó servicios de construcción y supervisión de obras a esta sucursal de su empresa, e incluyó también la importación de materiales y equipos para proyectos. Sus contribuciones en Cuba (y específicamente en La Habana), como poder importante en la región, merecen el enfoque de esta tesis doctoral. / [CA] Les ciutats portuàries es beneficien de dissenys innovadors a un ritme més ràpid que els assentaments de l'interior, servint com a camps de prova i laboratoris tècnic-edilicis. Aquest va ser el cas de les tecnologies edilícies i els pioners que es van arriscar a utilitzar-les a la regió envoltada de la Mar Carib i l'Oceà Atlàntic. Aquestes obres van ser importants exponents d'una evolució i revolució tecnològica, des de 1895-1930, emmarcats per la Revolució Industrial i les guerres que van definir el període. Les tecnologies de construcció de principis del segle XX que van utilitzar el ciment pòrtland, han estat poc estudiades en els tròpics. Aconseguir un enteniment de l'important paper que van jugar els elements arquitectònics fabricats amb materials d'avantguarda en aquesta època com les armadures d'acer, formen la base d'aquest estudi, ja que van promoure l'evolució de l'arquitectura tropical, particularment a Cuba. El disseny de components estructurals, façanes i interiors van ser profundament impactats per elements arquitectònics possibilitats per un motlle amb mescla de ciment que va permetre tot tipus de siluetes i formes i que va facilitar la instal·lació, i va proporcionar competitivitat en cost. Durant l'última dècada del segle XIX, tant empresaris com artesans d'Espanya i els Estats Units van emigrar al Carib Hispà. Productes de ciment pòrtland van ser inicialment importats del Vell Món fins que es van establir les primeres fàbriques de ciment locals. Després de la Guerra Hispà-cubà-americana de 1898, durant un període de creixement econòmic a causa de la productivitat i vendes del sucre, va haver-hi un augment en els projectes de construcció de ciment i aquells amb estructures d'acer estructural com a nous materials edilicis. La instauració d'un govern temporer pels E.E. U.U. a Cuba, va proveir un actiu començar el dia a la industrialització a la regió i la immigració de professionals de la indústria de la construcció. A les illes progressistes del Carib Hispà, el furor per la "modernització" va augmentar a causa dels assoliments estructurals reeixits en els E.E. U.U. per a aquesta època, on edificis en ciutats com Chicago i Nova York havien aconseguit noves altures i estructures molt més lleugeres construïdes amb esquelets fabricats d'acer. Durant aquest període d'experimentació i risc descontrolat, l'ús d'elements importats per a edificar una estructura d'acer va servir com a substitut viable a la construcció tradicional. Això va ajudar al fet que es convertís en la tecnologia preferida per a la construcció d'estructures altes, lleugeres, amb menys divisions interiors, grans finestrals i a prova de foc i d'huracans. Com a resultat d'aquestes iniciatives, entre els anys 1899-1900, es va establir a l'Havana la primera sucursal ultramar dels enginyers estatunidencs Purdy & Henderson. Els esforços i visió d'aquesta empresa reeixida de disseny, composta per enginyers i arquitectes talentosos i experimentats, els van portar a Cuba, on podrien establir-se amb els seus coneixements avantguardistes i experiència innovadora. Poc s'ha escrit sobre la important obra havanera de P&H, i aquesta tesi plena aquest buit. Els primers projectes cubans d'aquesta companyia, que van coincidir amb els anys fundacionals de la República de Cuba, van incloure múltiples edificis amb estructura d'acer revestits amb diferents materials arquitectònics. Entre aquestes estructures emblemàtiques es troben el Centre Gallec, el Capitoli, i l'Hotel Nacional. La feina de casa van incloure una estreta col·laboració amb arquitectes i enginyers cubans, sirviéndoles com els seus consultors. Alhora, P&H va incorporar serveis de construcció i supervisió d'obres a aquesta sucursal de la seva empresa, i va incloure també la importació de materials i equips per a projectes. Les seves contribucions a Cuba (i específicament a l'Havana), com a poder important a la regió, mereixen l'enfocament d'aquesta tesi doctoral. / [EN] Port cities benefit from innovative designs at a faster rate than inland settlements, serving as testing grounds and structural-technical laboratories. This was the case of the building technologies and pioneers who risked using them in the region surrounded by the Caribbean Sea and the Atlantic Ocean. These projects were important exponents of a technological evolution and revolution, from 1895-1930, framed by the Industrial Revolution and the wars that defined the period. Early 20th century construction technologies using Portland cement have been under studied in the tropics. Achieving an understanding of the important role these architectural elements played as avant-garde materials of the time, such as the steel frame, form the basis of this study, since they promoted the evolution of tropical architecture, particularly in Cuba. The design of structural components, facades and interiors were deeply impacted by architectural elements made possible by a cement mix and a mold that allowed for all kinds of forms and shapes and facilitated installation while providing cost competitiveness. During the last decade of the 19th century, both businessmen and artisans from Spain and the United States immigrated to the Hispanic Caribbean. Portland cement products were initially imported from the Old World until the first local cement factories were established. After the Spanish-Cuban-American War of 1898, during a period of economic growth due to the productivity and sales of sugar, there was an increase in construction projects with cement as well as those with structural steel structures as new building materials. The establishment of a temporary government by the USA in Cuba, provided the dawn for industrialization in the region and the immigration of professionals from the construction industry. In the progressive islands of the Spanish Caribbean, the rage for "modernization" increased due to successful structural achievements in the USA by this time, where buildings in cities like Chicago and New York had reached new heights and much lighter structures built with frames made of steel. During this period of experimentation and uncontrolled risk, the use of imported elements to build a steel structure served as a viable substitute for traditional construction. This helped make it the preferred technology for building tall, lightweight structures with fewer interior divisions, large windows, and that were fire and hurricane proof. As a result of these initiatives, between the years 1899-1900, the first overseas branch of American engineers Purdy & Henderson was established in Havana. The efforts and vision of this successful design firm, comprised of talented and experienced engineers and architects, brought them to Cuba, where they could establish themselves with their cutting-edge knowledge and innovative expertise. Little has been written about the important Havana work of P&H, and this thesis fills this gap. The first Cuban projects of this company, which coincided with the founding years of the Republic of Cuba, included multiple buildings with steel structures covered with different architectural materials. Amongst their emblematic structures are the Centro Gallego, the Capitolio, and the Hotel Nacional. Their work included a close collaboration with Cuban architects and engineers, serving as their consultants. Concurrently, P&H added construction and supervision services to this branch of its company, and also included the importation of plumbing materials and project equipment. Their contributions in Cuba (and specifically in Havana), as an important power in the region, deserve the focus of this doctoral thesis. / Cueto De Pantel, BD. (2023). Nuevos materiales y tecnologías edilicias en el Caribe Hispano y sus pioneros (1895-1930) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/193685

Tesis por compendio / [ES] El diseño de infraestructuras está fuertemente influido por la búsqueda de soluciones que tengan en cuenta el impacto en la economía, el medio ambiente y la sociedad. Estos criterios están muy relacionados con la definición de sostenibilidad que hizo la Comisión Brundtland en 1987. Este hito supuso un reto para técnicos, científicos y legisladores. Este reto consistía en generar métodos, criterios, herramientas y normativas que permitieran incluir el concepto de sostenibilidad en el desarrollo y diseño de nuevas infraestructuras. Desde entonces, se han producido pequeños avances en la búsqueda de la sostenibilidad, pero se necesitan más a corto plazo. Como plan de acción, las Naciones Unidas establecieron los Objetivos de Desarrollo Sostenible, fijando el año 2030 como meta para alcanzarlos. Dentro de estos objetivos, las infraestructuras se postulan como un punto crítico. Tradicionalmente, se han desarrollado métodos para obtener diseños óptimos desde el punto de vista del impacto económico. Sin embargo, aunque en los últimos tiempos se ha avanzado en la aplicación y utilización de métodos de análisis del ciclo de vida completo, aún falta un consenso claro, especialmente en el pilar social de la sostenibilidad. Dado que la sostenibilidad engloba diferentes criterios, que en principio no van necesariamente de la mano, el problema de la búsqueda de la sostenibilidad se plantea no sólo como un problema de optimización, sino también como un problema de toma de decisiones multi-criterio. El objetivo principal de esta tesis doctoral es proponer diferentes metodologías para la obtención de diseños óptimos que introduzcan los pilares de la sostenibilidad en el diseño de puentes mixtos acero-hormigón. Como problema estructural representativo se propone un puente viga en cajón de tres vanos mixto. Dada la complejidad de la estructura, en la que intervienen 34 variables discretas, la optimización con métodos matemáticos resulta inabordable. Por ello, se propone el uso de algoritmos metaheurísticos. Esta complejidad también se traduce en un alto coste computacional para el modelo, por lo que se implementa un modelo de redes neuronales profundas que permite la validación del diseño sin necesidad de computación. Dada la naturaleza discreta del problema, se proponen técnicas de discretización para adaptar los algoritmos al problema de optimización estructural. Además, para mejorar las soluciones obtenidas a partir de estos algoritmos discretos, se introducen métodos de hibridación basados en la técnica K-means y operadores de mutación en función del tipo de algoritmo. Los algoritmos utilizados se clasifican en dos ramas. La primera son los basados en trayectorias como el Simulated Annealing, Threshold Accepting y el Algoritmo del Solterón. Por otra parte, se utilizan algoritmos de inteligencia de enjambre como Jaya, Sine Cosine Algorithm y Cuckoo Search. La metodología de Análisis del Ciclo de Vida definida en la norma ISO 14040 se utiliza para evaluar el impacto social y medioambiental de los diseños propuestos. La aplicación de esta metodología permite evaluar el impacto y compararlo con otros diseños. La evaluación mono-objetivo de los diferentes criterios lleva a la conclusión de que la optimización de costes está asociada a una reducción del impacto medioambiental y social de la estructura. Sin embargo, la optimización de los criterios medioambientales y sociales no reduce necesariamente los costes. Por ello, para realizar una optimización multi-objetivo y encontrar una solución de compromiso, se implementa una técnica basada en la Teoría de Juegos, proponiendo una estrategia de juego cooperativo. La técnica multi-criterio utilizada es la Teoría de la Entropía para asignar pesos a los criterios para la función objetivo agregada. Los criterios considerados son los tres pilares de la sostenibilidad y la facilidad constructiva de la losa superior. Aplicando esta técnica se obtiene un diseño óptimo relativo a los tres pilares de la soste / [CAT] El disseny d'infraestructures està fortament influït per la cerca de solucions que tinguen en compte l'impacte en l'economia, el medi ambient i la societat. Aquests criteris estan molt relacionats amb la definició de sostenibilitat que va fer la Comissió Brundtland en 1987. Aquesta fita va suposar un repte per a tècnics, científics i legisladors. Aquest repte consistia a generar mètodes, criteris, eines i normatives que permeteren incloure el concepte de sostenibilitat en el desenvolupament i disseny de noves infraestructures. Des de llavors, s'han produït xicotets avanços en la cerca de la sostenibilitat, però es necessiten més a curt termini. Com a pla d'acció, les Nacions Unides van establir els Objectius de Desenvolupament Sostenible, fixant l'any 2030 com a meta per aconseguir-los. Dins d'aquests objectius, les infraestructures es postulen com un punt crític. Tradicionalment, s'han desenvolupat mètodes per a obtindre dissenys òptims des del punt de vista de l'impacte econòmic. No obstant això, encara que en els últims temps s'ha avançat en l'aplicació i utilització de mètodes d'anàlisis del cicle de vida complet, encara falta un consens clar, especialment en el pilar social de la sostenibilitat. Atés que la sostenibilitat engloba diferents criteris, que en principi no van necessàriament de la mà, el problema de la cerca de la sostenibilitat es planteja no sols com un problema d'optimització, sinó també com un problema de presa de decisions multi-criteri. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és proposar diferents metodologies per a l'obtenció de dissenys òptims que introduïsquen els pilars de la sostenibilitat en el disseny de ponts mixtos. Com a problema estructural representatiu es proposa un pont viga en calaix de tres vans mixt. Donada la complexitat de l'estructura, en la qual intervenen 34 variables discretes, l'optimització amb mètodes matemàtics resulta inabordable. Per això, es proposa l'ús d'algorismes metaheurísticos. Aquesta complexitat també es tradueix en un alt cost computacional per al model, per la qual cosa s'implementa un model de xarxes neuronals profundes que permet la validació del disseny sense necessitat de computació. Donada la naturalesa discreta del problema, es proposen tècniques de discretització per a adaptar els algorismes al problema d'optimització estructural. A més, per a millorar les solucions obtingudes a partir d'aquests algorismes discrets, s'introdueixen mètodes d'hibridació basats en la tècnica K-*means i operadors de mutació en funció del tipus d'algorisme. Els algorismes utilitzats es classifiquen en dues branques. La primera són els basats en trajectòries com la Simulated Annealing, Threshold Accepting i el Old Bachelor Acceptance. D'altra banda, s'utilitzen algorismes d'intel·ligència d'eixam com Jaya, Sine Cosine Algorithm i Cuckoo Search. La metodologia d'Anàlisi del Cicle de Vida definida en la norma ISO 14040 s'utilitza per a avaluar l'impacte social i mediambiental dels dissenys proposats. L'aplicació d'aquesta metodologia permet avaluar l'impacte i comparar-lo amb altres dissenys. L'avaluació mono-objectiu dels diferents criteris porta a la conclusió que l'optimització de costos està associada a una reducció de l'impacte mediambiental i social de l'estructura. No obstant això, l'optimització dels criteris mediambientals i socials no redueix necessàriament els costos. Per això, per a realitzar una optimització multi-objectiu i trobar una solució de compromís, s'implementa una tècnica basada en la Teoria de Jocs, proposant una estratègia de joc cooperatiu. La tècnica multi-criteri utilitzada és la Teoria de l'Entropia per a assignar pesos als criteris per a la funció objectiu agregada. Els criteris considerats són els tres pilars de la sostenibilitat i la facilitat constructiva de la llosa superior. Aplicant aquesta tècnica s'obté un disseny òptim relatiu als tres pilars de la sostenibilitat i a partir del qual es millora la facilitat constructiva. / [EN] Infrastructure design is strongly influenced by the search for solutions considering the impact on the economy, the environment, and society. These criteria were strongly related to the definition of sustainability by the Brundtland Commission in 1987. This milestone posed a challenge for technicians, scientists, and legislators alike. This challenge consisted of generating methods, criteria, tools, and regulations that would allow the inclusion of the concept of sustainability in developing and designing new infrastructures. Since then, small advances have been made in the search for sustainability, but they need more in the short term. As an action plan, the United Nations established the Sustainable Development Goals, setting the year 2030 as the target for achieving them. Within these goals, infrastructure is postulated as a critical point. Traditionally, methods have been developed to obtain optimal designs from the point of view of economic impact. However, although recent advances have been made in implementing and using complete life cycle analysis methods, there still needs to be a clear consensus, especially in the social pillar of sustainability. Given that sustainability encompasses different criteria, which in principle do not necessarily go hand in hand, the problem of finding sustainability is posed not only as an optimization problem but also as a multi-criteria decision-making problem. The main objective of this doctoral thesis is to propose different methodologies for obtaining optimal designs that introduce the pillars of sustainability in the design of steel-concrete composite bridges. A three-span box-girder bridge is proposed as a representative structural problem. Given the complexity of the structure, which involves 34 discrete variables, optimization with mathematical methods is unaffordable. Therefore, the use of metaheuristic algorithms is proposed. This complexity also translates into a high computational cost for the model, so a deep neural networks model is implemented to allow the validation of the design without the need for computation. Given the problem's discrete nature, discretization techniques are proposed to adapt the algorithms to the structural optimization problem. In addition, to improve the solutions obtained from these discrete algorithms, hybridization methods based on the K-means technique and mutation operators are introduced depending on the type of algorithm. The algorithms used are classified into two branches. The first are those based on trajectories such as Simulated Annealing, Threshold Accepting, and Old Bachelor Acceptance. Moreover, swarm intelligence algorithms such as Jaya, Sine Cosine Algorithm, and Cuckoo Search are used. The Life Cycle Assessment methodology defined in the ISO 14040 standard is used to evaluate the social and environmental impact of the proposed designs. The application of this methodology allows the evaluation of the impact and comparison with other designs. The single-objective evaluation of the different criteria leads to the conclusion that cost optimization is associated with a reduction of the environmental and social impact of the structure. However, optimizing environmental and social criteria does not necessarily reduce costs. Therefore, to perform a multi-objective optimization and find a compromise solution, a technique based on Game Theory is implemented, proposing a cooperative game strategy. The multi-criteria technique used is the Entropy Theory to assign criteria weights for the aggregate objective function. The criteria considered are the three pillars of sustainability and the constructive ease of the top slab. Applying this technique results in an optimal design concerning the three pillars of sustainability and from which the constructive ease is improved. / I would like to thank the Spanish Ministry of Science and Innovation. This research would not have been possible without the support of grant FPU-18/01592, funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033, "ESF invests in your future", as well as the financial assistance provided by DIMALIFE (BIA2017-85098-R) and HYDELIFE (PID2020-117056RB-I00), both funded by MCIN/AEI/10.13039/5011-00011033, and "ERDF A way of making Europe". / Martínez Muñoz, D. (2023). Optimal Deep Learning Assisted Design of Socially and Environmentally Efficient Steel Concrete Composite Bridges under Constrained Budgets [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/195967 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El acero es un material esencial para la industria de la construcción; en consecuencia, su consumo y producción per cápita ha aumentado considerablemente, entre otros factores debido al crecimiento de la población y las demandas de industrialización de los países en vías de desarrollo. El acero ofrece ciertas ventajas sobre otros materiales de construcción, por ejemplo, comportamientos estructurales adecuados, alto grado de prefabricación y velocidad de ejecución. En este mismo sentido, el uso del acero como material de construcción ha incrementado la complejidad de los proyectos, particularmente en cuanto a la gestión de la información, ya que se hace imperativo asegurar la información de calidad y oportuna para los diferentes actores que intervienen en el flujo de trabajo. Por otro lado, La fragmentación de las distintas fases que componen un proyecto de construcción en acero da como resultado un uso ineficiente de la información. Para hacer frente a este uso ineficiente, es necesario incluir metodologías como el modelado de información de construcción (BIM) que facilita la colaboración entre los diferentes profesionales y técnicos involucrados en el ciclo de vida de los proyectos de construcción. Generalmente BIM se ha asociado con una mayor productividad y cooperación entre los equipos. Sin embargo, los beneficios de usar BIM en el proceso de construcción en acero no se han explorado exhaustivamente, más aún, cuando BIM es aplicado no existe una homogeneidad de su aplicación a lo largo de las fases de un proyecto de construcción en acero; como resultado, sus beneficios se reducen. Por lo tanto, existe la necesidad de investigar, desarrollar y proponer una integración BIM que genere una comunicación y coordinación entre las diferentes fases de los proyectos de construcción en acero, de tal manera de asegurar que los entregables cumplan con los requisitos inicialmente establecidos del proyecto. La presente tesis doctoral propone un modelo de integración de los procesos BIM llamado BIM para el diseño, fabricación y montaje en edificios de acero (BIM-DFE) con el fin de mejorar la comunicación y desempeño en las distintas etapas de este tipo de proyectos. Estos beneficios operativos tienen como finalidad conseguir incrementos importantes de productividad para los proyectos de construcción. Si bien esta investigación está orientada a proyectos de edificación en acero, el modelo BIM-DFE propuesto se podría extrapolar en futuras investigaciones asociadas a diferentes materiales con procesos similares como el hormigón, la madera o cualquier material prefabricado para la industria de la construcción. / [CA] L'acer és un material essencial per a la indústria de la construcció; com a resultat, el seu consumi la producció per càpita han crescut considerablement, a causa del creixement de la població i l'augment de les demandes d'industrialització als països en desenvolupament, entre altres factors. L'acer ofereix certs avantatges respecte a altres materials de construcció, com ara el baix pes, comportaments estructurals adequats, un alt grau de prefabricació i un augment de la construcció velocitat. No obstant això, l'ús de l'acer com a material de construcció ha augmentat la complexitat de projectes, especialment pel que fa a la gestió de la informació, perquè és imprescindible garantir una informació de qualitat i oportuna als diferents actors implicats en el flux de treball. L'ús ineficient de la informació provoca la fragmentació durant la construcció, per fer front a aquesta fragmentació, cal incloure la modelització de la informació de l'edifici (BIM) que faciliti la col·laboració entre els diferents actors implicats en el cicle de vida de l'edifici. BIM s'ha associat amb una millora de la productivitat i la cooperació entre els equips. No obstant això, els beneficis d'utilitzar BIM en el procés de construcció d'acer no s'han explorat de manera exhaustiva, encara més quan s'utilitza BIM no presenta continuïtat al llarg de les fases d'un projecte de construcció d'acer; com a resultat, els seus beneficis es redueixen. Per tant, cal investigar, desenvolupar i proposar una integració BIM que generi una comunicació, coordinació i gestió contínua entre les fases de la construcció d'acer, i garantir els lliuraments que concloguin amb un edifici que compleixi els requisits inicialment establerts del projecte. La present tesi doctoral proposa un model d'integració BIM anomenat BIM per al disseny, fabricació i muntatge en edificis d'acer (BIM-DFE) per millorar la comunicació, la integració, els processos d'adquisició comprensibles i els processos de producció definits per les parts crítiques de la indústria siderúrgica. Aquests beneficis operatius poden donar lloc a beneficis per als projectes de construcció d'acer. Tot i que aquesta recerca està orientada a projectes de construcció d'acer, el model BIM-DFE proposat es pot extrapolar a diferents materials amb processos similars com el formigó, la fusta o qualsevol material prefabricat per a la indústria de la construcció. / [EN] Steel is an essential material for the construction industry; as a result, its consumption and production per capita have grown considerably, owing to population growth and increasing demands for industrialization in developing countries, among other factors. Steel offers certain advantages over other construction materials, such as low weight, adequate structural behaviors, a high degree of prefabrication, and increased construction speed. However, the use of steel as a construction material has increased the complexity of projects, particularly in terms of information management, because it is imperative to ensure quality and timely information for the different actors involved in the workflow. The inefficient use of information results in fragmentation during construction, to cope with such fragmentation, it is necessary to include building information modeling (BIM) that facilitate collaboration between the different actors involved in the building life cycle. BIM has been associated with improved productivity and cooperation among teams. However, the benefits of using BIM in the steel building process have not been explored comprehensively, even more when BIM does not exhibit continuity throughout the phases of a steel construction project; as a result, its benefits are curtailed. Therefore, there is a need to investigate, develop, and propose BIM integration that generate continuous communication, coordination and management between steel building phases, in order to ensure deliverables that conclude with a building that meets the initially established project requirements. The present PhD thesis proposes a BIM integration model called BIM for design, fabrication and erection in steel buildings (BIM-DFE) to improve communication, integration, comprehensible procurement processes, and production processes defined by critical stakeholders in the steel industry. These operating benefits can result in benefits for steelbuilding projects. Although this research is oriented to steel-building projects, the proposed BIM-DFE model can be extrapolated to different materials with similar processes such as concrete, wood or any prefabricated material for the construction industry / Avendaño Bernal, JI. (2023). BIM for Steel Buillding Projects BIM-DFE [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202062 / Compendio

[ES] Los pilares tubulares de acero rellenos de hormigón (CFST) son un tipo de elementos estructurales mixtos que han ganado popularidad recientemente debido a su excelente comportamiento estructural y al uso racional de los materiales en su fabricación. Con la introducción de un perfil de acero dentro de una sección CFST, surge un nuevo tipo de sección mixta: los pilares tubulares de acero rellenos de hormigón con perfil de acero interior (SR-CFST), en los cuáles se centra esta tesis. Esta tipología incrementa la capacidad portante a temperatura ambiente de los pilares CFST y mejora su comportamiento a fuego, ya que el perfil interior está protegido térmicamente por el hormigón que lo rodea. Las investigaciones disponibles en la bibliografía sobre pilares SR-CFST aún son escasas, pese a sus significativas capacidades mecánicas tanto a temperatura ambiente como a elevada. En esta tesis se revisa el estado del arte sobre pilares SR-CFST, llegando a la conclusión de que son necesarias más investigaciones para comprender el comportamiento de estas secciones a temperatura elevada. La presente tesis analizará el comportamiento frente al fuego de pilares SR-CFST mediante ensayos experimentales y simulaciones numéricas. Inicialmente, se lleva a cabo una campaña experimental para analizar el comportamiento de los pilares bajo dos escenarios: una primera fase que estudia el comportamiento de los pilares tras su exposición al fuego, y una segunda en la que se analizará el comportamiento termo-mecánico de pilares cortos SR-CFST bajo carga constante e incremento progresivo de la temperatura. Tras ello, se desarrolla un modelo de elementos finitos para extender los resultados obtenidos experimentalmente y estudiar en profundidad el comportamiento de los pilares SR-CFST en fuego. El modelo numérico se valida con los ensayos termo-mecánicos realizados anteriormente, así como comparando sus predicciones con los resultados experimentales extraídos de la bibliografía. Con el modelo desarrollado se realizan una serie de estudios paramétricos para examinar la influencia de los parámetros geométricos más relevantes, así como para analizar el efecto del uso de materiales de alta resistencia en el comportamiento a fuego de los pilares. En base a los resultados obtenidos de los estudios paramétricos, se lleva a cabo una propuesta para determinar de forma sencilla la distribución de temperaturas seccional en un tiempo de exposición al fuego dado. Empleando las temperaturas equivalentes obtenidas y en línea con las directrices del Eurocódigo 4 Parte 1.2, se propone una nueva expresión para evaluar la resistencia plástica seccional de los pilares SR-CFST bajo la acción del fuego. Esta propuesta cubre un campo de aplicación que actualmente no está contemplado en la normativa europea. / [CA] Els pilars tubulars d'acer plens de formigó (CFST) són un tipus de membres estructurals mixtes que han guanyat popularitat recentment degut al seu excel·lent comportament estructural y a l'ús moderat de materials en la seua construcció. Amb la introducció d'un perfil d'acer dins d'una secció CFST, s'obté un nou tipus de secció mixta: els pilars tubulars d'acer plens de formigó amb perfil d'acer interior (SR-CFST), al voltant dels quals se centra esta tesi. Esta tipologia incrementa la capacitat a temperatura ambient dels pilars CFST i millora el seu comportament a foc, ja que el perfil interior està protegit tèrmicament pel formigó que l'envolta. Les investigacions disponibles a la bibliografia sobre pilars SR-CFST encara són escasses, malgrat les seues significatives capacitats mecàniques tant a temperatura ambient com a elevada. En esta tesi es revisa l'estat de l'art sobre pilars SR-CFST, concloent que són necessàries més investigacions per tal de comprendre el comportament d'estes seccions a alta temperatura. En la present tesi s'analitzarà el comportament a foc dels pilars SR-CFST per mitjà d'assajos experimentals i simulacions numèriques. Inicialment es desenvolupa una campanya experimental per tal d'analitzar el comportament dels pilars en dos situacions: una primesa fase estudia el comportament dels pilars després de la seua exposició al foc i una segona en què s'analitza el comportament termo-mecànic de pilars curts SR-CFST subjectes a una càrrega constant i a un increment progressiu de la temperatura. Seguidament es desenvolupa un model d'elements finits realista per tal d'estendre els resultats obtinguts experimentalment i estudiar en profunditat el comportament dels pilars SR-CFST en foc. El model numèric es valida amb els assajos termo-mecànics realitzats anteriorment, així com comparant les seues prediccions amb els resultats disponibles a la bibliografia. Amb ajuda del model desenvolupat es realitzen una sèrie d'estudis paramètrics per tal d'examinar la influència dels paràmetres geomètrics més rellevants així com l'efecte de l'ús de materials d'alta resistència en el comportament a foc dels pilars. Basat en els resultats obtinguts dels estudis paramètrics, es desenvolupa una proposta per determinar, de forma senzilla, la distribució de temperatures seccional en un temps d'exposició al foc concret. Amb les temperatures equivalents obtingudes i en línia en les indicacions de l'Eurocódi 4 Part 1.2, es proposa un nou mètode per avaluar la resistència plàstica seccional de pilars SR-CFST baix l'acció del foc. Esta proposta cobreix un camp d'aplicació que actualment no està contemplat en la normativa europea. / [EN] Concrete-filled steel tubular (CFST) columns are a type of composite structural members that have gained popularity in recent years owing to their excellent structural performance and rational use of the materials. By embedding a steel profile inside a CFST section, a new and innovative type of composite section is generated: the so-called steel-reinforced concrete-filled steel tubular (SR-CFST) column, which is the focus of this thesis. This typology improves the room temperature capacity of CFST columns, while enhancing their fire performance, as the inner steel profile is thermally protected by the surrounding concrete. Despite their remarkable load-bearing capacity at both room and elevated temperature, investigations on SR-CFST columns under fire are still scarce. The state of the art on the fire behaviour of SR-CFST columns is reviewed in this thesis, proving that further research is needed to completely understand the performance of this type of columns under elevated temperature. The fire performance of SR-CFST columns is analysed in this thesis by means of experimental tests and numerical simulations. First, an experimental investigation is conducted to study the behaviour of these composite columns under two scenarios: the first phase of the experimental campaign is focused on the post-fire performance, while the second phase is conducted to determine the thermo-mechanical performance of SR-CFST stub columns under constant load and increasing temperature. Subsequently, a realistic finite element model is developed to extend the experimental results and analyse in depth the behaviour of SR-CFST columns in fire. The numerical model is validated against the previously performed thermo-mechanical tests, as well as by comparing its predictions with the available experimental results from the literature. A series of parametric studies are conducted to analyse the influence of the relevant geometrical parameters and to study the effect of the use of high-strength materials on the fire performance of the columns. Based on the results of the parametric studies, a simplified proposal is developed to easily determine the cross-sectional temperature distribution at a given fire exposure time. Using the obtained equivalent temperatures and in line with the current provisions in Eurocode 4 Part 1.2, a new design equation is proposed to evaluate the cross-sectional plastic resistance of SR-CFST columns under fire conditions, filling an existing gap in the European design code. / The authors would like to express their sincere gratitude for the help provided through the Grant PID2019-105908RB-I00 and for the first author’s pre-doctoral contract through the Grant PRE2020-093106 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by ‘‘ESF Investing in your future’’. Finally, the authors would like to acknowledge the funding for open access charge from CRUE-Universitat Politècnica de València. / Medall Martos, D. (2024). Numerical and experimental research on the fire resistance of composite columns with steel sections embedded in concrete and high strength materials [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207130

Tesis por compendio / [ES] El fuego es uno de los principales riesgos que pueden afectar a las estructuras de acero. El impacto del fuego en estas estructuras es muy adverso y complejo de simular, principalmente en escenarios de fuego realistas, donde el calentamiento en los miembros de acero no es uniforme y en miembros de acero esbeltos porque fallan prematuramente por la aparición de abolladuras locales. Para predecir con exactitud la respuesta de las estructuras de acero al fuego, se han desarrollado modelos avanzados y complejos de EF con elementos de cáscara y sólidos. Sin embargo, estos modelos son costosos desde el punto de vista computacional, lo que complica la realización de análisis más complejos que requieren muchas simulaciones en poco tiempo y con bajos costes computacionales. Por lo tanto, es necesario desarrollar modelos computacionales sencillos, precisos y de bajo coste, tan fiables como los modelos de cáscara, que abran el camino más fácilmente hacia la modelización de problemas estructurales de acero más complejos en situación de incendio. En esta tesis se presentan propuestas sencillas y de bajo coste computacional para simular la respuesta mecánica de estructuras de acero en condición de incendio utilizando un elemento finito de viga de Timoshenko de Ansys. Una de las propuestas consiste en una nueva metodología para el análisis en 3D de estructuras de acero sometidas a temperaturas no uniformes por el fuego. Las otras consisten en dos estrategias de modelización para analizar el pandeo lateral torsional en miembros de acero de clase 4 a temperaturas elevadas. Las propuestas simplifican significativamente la modelización estructural y se validan satisfactoriamente con resultados numéricos y experimentales. Esto significa que problemas complejos de ingeniería de incendio, como los análisis probabilísticos y de optimización, pueden tratarse con mucha más facilidad, lo que representa un paso importante hacia la aplicación generalizada de enfoques basados en el desempeño para tratar los efectos del fuego en las estructuras de acero. / [CA] El foc és un dels principals riscos que poden afectar les estructures d'acer. L'impacte del foc en estes estructures és molt advers i complex de simular, principalment en escenaris de foc realistes, on el calfament en els membres d'acer no és uniforme i en membres d'acer esvelts perquè fallen prematurament per l'aparició d'abonyegadures locals. Per a predir amb exactitud la resposta de les estructures d'acer al foc, s'han desenvolupat models avançats i complexos d'elements finits de corfa i sòlids. No obstant això, estos models són computacionalment costosos, la qual cosa complica la realització d'anàlisi més complexos que requerixen moltes simulacions en poc de temps i amb baixos costos computacionals. Per tant, és necessari desenvolupar models computacionals senzills, precisos i de baix cost, tan fiables com els models de corfa, que òbriguen el camí més fàcilment cap a la modelització de problemes estructurals d'acer més complexos en situació d'incendi. En esta tesi es presenten propostes senzilles i de baix cost per a simular la resposta mecànica d'estructures d'acer en condició d'incendi utilitzant un element finit de biga de Timoshenko d'Ansys. Una de les propostes consistix en una nova metodologia per a l'anàlisi en 3D d'estructures d'acer sotmeses a temperatures no uniformes pel foc. Les altres consistixen en dos estratègies de modelització per a analitzar el bombament lateral torsional en membres d'acer de classe 4 a temperatures elevades. Les propostes simplifiquen significativament la modelització estructural i es validen satisfactòriament amb resultats numèrics i experimentals. Açò significa que problemes complexos d'enginyeria d'incendi, com les anàlisis probabilístiques i d'optimització, poden tractar-se amb molta més facilitat, la qual cosa representa un pas important cap a l'aplicació generalitzada d'enfocaments basats en l'exercici per a tractar els efectes del foc en les estructures d'acer. / [EN] Fire is one of the main hazards that can affect steel structures. The impact of fire on these structures is highly adverse and complex to simulate, mainly in realistic fire scenarios, where heating in steel members is non-uniform and in slender steel members because they fail prematurely by local buckling. In order to accurately predict the response of steel structures to fire, advanced and complex FE models with shell and solid elements have been developed. However, these shell models are computationally expensive, complicating the carrying out of more complex analyses that require many simulations in a short time and at low computational costs. Therefore, there is a need to develop simple, accurate, and low-cost computational models as reliable as shell-type models that open the path more easily towards modeling more complex steel structural problems in fire conditions. This thesis presents simple and low-cost proposals to simulate the mechanical response of steel structures under fire using Timoshenko's beam-type finite element available in Ansys. One of the proposals consists of a new methodology for the 3D-analysis of steel frames subjected to non-uniform temperatures by fire. The others consist of two modeling strategies for analyzing the lateral-torsional buckling in class-4 steel structural members at elevated temperatures. The proposals significantly simplify the structural modeling and satisfactorily validate numerical and experimental results. That means that complex fire engineering problems, such as probabilistic and optimization analyses, can be handled much more easily, representing a significant step toward the generalized application of performance-based approaches to deal with fire effects on steel structures. / Pallares Muñoz, MR. (2022). New Proposals for Modeling the Thermo-Mechanical Response of Steel Structures Under Fire Using Beam-Type Finite Elements [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182768 / TESIS / Compendio

Esta tesis doctoral es el resultado de una dilatada experiencia de investigación en torno al papel esencial protagonizado por la vertiente técnico¿científica en la restauración de bienes inmuebles principalmente. Para ello, se ha perseguido presentarla, de forma ordenada y sistemática, potenciando su aplicabilidad práctica por parte de los diferentes agentes que intervienen en los procesos de intervención. Aunque esta metodología se centra, sobre todo, en edificios con una amplia casuística desde el punto de vista de la conservación, es exportable también a otros casos para utilizarse como herramienta en la elaboración y desarrollo del proyecto y la intervención restauradora. Se demuestra que es posible establecer una retroalimentación entre la obra y el trabajo analítico para depurar un sistema de actuación que facilite la aplicación de los conocimientos y clarifique el proceso restaurador. Esta investigación ha dado como resultado un núcleo cohesionado de pautas que hace de ¿motor de arranque¿ para la aplicación de procedimientos técnico ¿ científicos creando una amplia red de relaciones, de forma que las experiencias desarrolladas se convierten en modelos de intervención al destacar lo más interesante de cada una. El método seguido se presenta en forma de protocolos, articulados de manera clara, para crear un sistema jerarquizado y ramificado en el que las secuencias lógicas pueden ejecutarse de forma independiente, en función de las prioridades o necesidades, facilitando su realización. Ha sido planteado, de manera directa, utilizando un lenguaje técnico asequible para los diferentes agentes que intervienen en los procesos. La herramienta conseguida es versátil y apta para servir de guía de buenas prácticas en las intervenciones. Uno de los ejes fundamentales de desarrollo es la conservación preventiva que establece la necesidad de planificar las acciones estudiando los riesgos a los que está sometido el patrimonio cultural, adoptar medidas para evitar posibles afecciones y procurar el mantenimiento correcto de sus características materiales, estrategias que permiten una gestión más adecuada de los recursos disponibles. Esa visión integradora incluye una comunicación constante con los actores implicados garantizando la sostenibilidad del proceso. La investigación aplicada se ha organizado a partir del caso concreto de la Catedral de Jaén, que presenta unas condiciones excepcionales para verificar la relación entre diferentes procesos de deterioro y la aplicación de una metodología de restauración en circunstancias reales y con una disponibilidad limitada de recursos. Aunque dicho inmueble actúa como fuente principal de la experiencia, existen abundantes ejemplos que provienen fundamentalmente de otros edificios en los cuales se ha aplicado el mismo criterio secuencial para ordenar la información y poderla utilizar de forma coherente y organizada. / Salmerón Escobar, P. (2013). Optimización de procedimientos técnico-científicos aplicados a la restauración del Patrimonio Cultural [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31206 / TESIS