Este documento describe la elaboración de un concreto poroso con fibra de polipropileno (CPF). Se propone este material como una alternativa para reducir la contaminación sonora causada por la interacción entre el neumático y calzada. La propuesta consta de dos etapas de estudio: Elaboración de un concreto poroso y evaluación acústica mediante un modelo matemático microestructural. En la primera etapa, se evaluó dieciséis diseños, los cuales de cada mezcla se realizaron doce muestras para posteriormente ser sometidas al ensayo de resistencia a la compresión. Así se obtuvieron un total de 192 probetas que fueron evaluadas a los 7, 14 y 28 días de tiempo de curado. Los diseños están compuestos con agregados recomendados por el ACI 522R, agregados de HUSO 8 y agregados de HUSO 67, de los cuales se pretende seleccionar un concreto poroso que pueda cumplir las especificaciones mínimas de un pavimento manteniendo un porcentaje de vacíos óptimo para su posterior evaluación acústica. De los diseños obtenidos se estudió la influencia de la porosidad y porcentaje de vacíos en las propiedades mecánicas del concreto. De esta manera, se encontró una dosificación de CPF adecuado para la propuesta con una relación agua cemento de 0.36, fibra tipo I, 0% de aditivo y piedra de HUSO 8, con el cual se obtuvo una resistencia a la compresión de 296.37 kg/cm2, con el cual se cumplía los requisitos mínimos de resistencia del concreto para su aplicación a un pavimento. En la segunda etapa, se pretende obtener resultados del coeficiente de absorción acústica mediante una simulación numérica basados en la teoría microestructural de Neithalath. Este modelo fue aplicado a los diseños de CPF obtenidos en la primera parte, teniendo en cuenta el tamaño, forma de los agregados y la relación de vacíos. El desarrollo de este modelo matemático y su correlación con las mediciones físicas permiten la predicción del coeficiente máximo absorción acústica de un CPF basado en las características geométricas de la estructura de poros. Los diseños óptimos sometidos a la simulación numérica obtuvieron un coeficiente de absorción acústica de 0.79 y 0.63 para agregados de HUSO 8 y HUSO 67 respectivamente. De esta manera, con la investigación y experimentación se llegó a la conclusión que el CPF permite reducir el ruido generado por la interacción del neumático y la calzada, con lo cual se verificó un nuevo beneficio del concreto poroso en la ingeniería de pavimentos. / This document describes the fabrication of a polypropylene fiber (CPF) porous concrete. This material is proposed as an alternative to reduce noise pollution caused by the interaction between the tire and road. The proposal consists of two stages of study: Preparation of a porous concrete and acoustic evaluation using a microstructural mathematical model. In the first stage, sixteen designs were evaluated, of which twelve samples were made from each mixture and subsequently subjected to the compression resistance test. Thus, a total of 192 specimens were obtained, which were evaluated at 7, 14 and 28 days of curing time. The designs are composed of aggregates recommended by ACI 522R, aggregates of HUSO 8 and aggregates of HUSO 67, of which it is intended to select a porous concrete that can meet the minimum specifications of a pavement while maintaining an optimal percentage of voids for its subsequent evaluation. acoustics. The influence of porosity and void percentage on the mechanical properties of concrete was studied from the designs obtained. In this way, a suitable CPF dosage was found for the proposal with a water-cement ratio of 0.36, type I fiber, 0% additive and HUSO 8 stone, with which a compressive strength of 296.37 kg / cm2, with which the minimum strength requirements of concrete for its application to a pavement were met. In the second stage, it is intended to obtain results of the acoustic absorption coefficient by means of a numerical simulation based on the microstructural theory of Neithalath. This model was applied to the CPF designs obtained in the first part, taking into account the size, shape of the aggregates and the ratio of voids. The development of this mathematical model and its correlation with physical measurements allow the prediction of the maximum acoustic absorption coefficient of a CPF based on the geometric characteristics of the pore structure. The optimal designs submitted to the numerical simulation obtained a sound absorption coefficient of 0.79 and 0.63 for aggregates of HUSO 8 and HUSO 67 respectively. In this way, with the investigation and experimentation, it was concluded that the CPF allows to reduce the noise generated by the interaction of the tire and the road, which verified a new benefit of porous concrete in pavement engineering. / Tesis

La zona en estudio, ubicada entre los kilómetros 31 y 35 de la carretera Panamericana Norte, posee un nivel de presión sonora promedio de 76.48dB y 74.76dB en el horario diurno y nocturno respectivamente, y tomando como base Los Estándares de Calidad de Ruido Ambiental (ECA) se puede determinar que la zona en estudio se produce contaminación acústica. Por ello, las personas que frecuentan y/o circulan por esta zona se encuentran propensas a contraer distintas enfermedades y molestias producto de la contaminación sonora, entre ellas: Estrés, pérdida de audición con el paso del tiempo, problemas cardiológicos, entre otros. Ante lo mencionado, la presente tesis busca controlar el ruido generado por el parque automotor mediante la instalación de Barreras Acústicas en la sección vial de la Panamericana Norte, utilizando como materiales principales dos tipos de concreto, el concreto convencional y el concreto con agregados ligeros de aserrín y viruta. Para ello, el concreto con agregados ligeros de aserrín y viruta, material absorbente del sistema de Barrera Acústica, se lleva al laboratorio acústico para ensayar mediante el método del Tubo de impedancia, para obtener el coeficiente de nivel de presión sonora. Siendo este valor promedio de absorción sonora máxima de las muestras (α) 0.23. En conclusión, el sistema de barrera acústica diseñado alcanza a absorber hasta 23% del nivel de presión sonora percibido, y con ello la zona en estudio se encuentra dentro de los Estándares de Calidad de Ruido Ambiental. / The area under study, located between kilometer 31 and kilometer 35 of the Northern Pan-American Highway, has an average sound pressure of 76.48dB during daytime and 74.76dB during nighttime. Taking the Environmental Noise Quality Standards (ECA, in Spanish) into consideration, it can be determined that the noise pollution occurs in the area under study. Therefore, the people who frequent or pass by this area are prone to contract various diseases or malaise as a result, such as stress, gradual hearing loss, heart issues, among others. Given the situation, this thesis aims at controlling the noise produced by motorized vehicles by installing sound barriers on said road section of the Northern Pan-American Highway, using two types of concrete as main materials: conventional concrete and concrete with light sawdust and woodchip aggregates. The concrete with light sawdust and swarf aggregates, absorbent material of the sound barrier system, is taken to the sound laboratory to perform tests through the impedance tube method to obtain the sound pressure level. This is the average value of the maximum absorption level of the samples (α) 0.23. In conclusion, the designed sound barrier system manages to absorb up to 23% of the perceived sound pressure level. With that, the area under study falls within the Environmental Noise Quality Standards. / Tesis

The resonance in ports is the phenomenon of energy amplification that takes place in a port or a basin if the incident waves have frequencies close to those of the natural oscillation of the mass of water in the port or basin, typically in the range 30<T[s]<300. These low frequency waves, under resonant conditions, are standing waves that magnifies the amplitudes of the oscillations and currents, in the mouth and inside the port. The effects on operational and safety conditions range from the cessation of port activities, damage to mooring systems and ships to floods in areas adjacent to the perimeter of port basins. Countermeasures to mitigate the effects of resonance in ports and basins introduce geometry or bathymetry modifications, reduce energy entering the port or enhance dissipation mechanisms inside the port. Nevertheless, the dissipation of low-frequency waves requires extensive friction mechanisms in the direction of incident waves or turbulent dissipation mechanisms, which are difficult to cope with the demanding maritime space requirements inside the ports and with the berthing functionality of inner port structures. The typical anti-reflective structures for wave attenuation in gravity wall quays of commercial ports are Jarlan-type vertical structures, which consists of a perforated front wall, through which the wave penetrates the hollow interior chamber of the structure, propagating along till reflexing in the reflective rear face, again towards the front wall, and finally passing through it to interfere with the incident waves. The excessive width required for effective damping by phase-interference dissipative mechanism makes it ineffective for low frequency waves. The present Doctoral Thesis suggests the extension of the dissipative technical effects of the Jarlan-type structures for attenuation of low frequency waves with use of long dissipative circuits. Therefore, the Jarlan-type structure with long dissipative circuits for attenuation of resonance in ports is an effective solution in low frequency wave dissipation; it is functional as a quay, as well as constructively and economically feasible. Once concept of circuit is stablished, the Doctoral Thesis systematically progresses through the compulsory stages to obtain the characterization of long-circuit dissipative structure, to end with an optimization model for the dissipative design of such structures. The Doctoral Thesis combines an original experimental methodology, which takes advantage of the inevitable multi-reflections in the 2D flumes for the simulation of the resonant conditions in an isolated narrow rectangular basin, with an exponential model of energy decay, introducing the length-effective circuit concept, as an indicator of efficiency and design parameter. A number of dissipative efficiency indicators including an estimation of the reflection coefficient of the tested antireflective structures and even the individual dissipative circuits, are defined with the exponential decay model, so making possible the comparison with other methodologies. Finally, a novel technique which combines the exponential decay model, with the experimental results, is used in this Doctoral Thesis to estimate the optimal circuit length according to the type of cell and to obtain the a theoretic optimum design of the anti-reflective structures of long dissipative circuits for the attenuation of the resonance in ports. / La resonancia en puertos es el fenómeno de amplificación de energía que tiene lugar en un puerto o dársena cuando las ondas incidentes tienen frecuencias próximas a las naturales de oscilación de la masa de agua en el puerto o dársena, típicamente en el rango 30<T[s]<300. Estas ondas de baja frecuencia, en condiciones de resonancia, se manifiestan como ondas estacionarias magnificando las amplitudes de las oscilaciones y las intensidades de las corrientes en la bocana y en el interior del puerto. Los efectos sobre las condiciones operativas y de seguridad abarcan desde el cese de actividades portuarias, daños en los sistemas de amarre y buques, hasta inundaciones de las áreas contiguas al perímetro de las dársenas portuarias. Las medidas para paliar los efectos de la resonancia en puertos y dársenas introducen cambios en la geometría o en el fondo, reducen la energía que entra al puerto o mejoran los mecanismos de disipación en el interior del puerto. Pero la disipación de las ondas de baja frecuencia requiere mecanismos de fricción de gran extensión en la dirección de las ondas incidentes o mecanismos de disipación turbulenta, difícilmente compatibles con los exigentes requerimientos de espacio marítimo en el interior de los puertos y con la funcionalidad operativa de atraque de las estructuras portuarias. En muelles de gravedad para uso comercial, las estructuras antirreflejantes habituales para la atenuación de oleaje son las estructuras verticales tipo Jarlan, que consisten en un paramento frontal perforado, a través del cual la ola penetra en la cámara hueca interior de la estructura, propagándose hasta ser reflejada en el paramento trasero impermeable, nuevamente hacia el paramento frontal, que atraviesa para interferir con el oleaje incidente. Este mecanismo de disipación por interferencia de ondas en oposición de fase se muestra ineficaz para ondas de baja frecuencia, debido a que requieren unos anchos excesivos para una amortiguación efectiva. La presente Tesis Doctoral plantea la extensión de los efectos técnicos disipativos de las estructuras Jarlan para la atenuación de las ondas de baja frecuencia mediante el uso de circuitos disipativos largos. La estructura tipo Jarlan con circuitos largos para la atenuación de la resonancia en puertos se muestra una solución eficaz en la disipación de ondas largas, directamente funcional como muelle, así como viable constructiva y económicamente. A partir de la definición de circuito, la Tesis Doctoral desarrolla sistemáticamente los pasos necesarios para obtener la caracterización disipativa de una estructura disipativa de circuitos largos, estableciendo finalmente un modelo para la optimización del diseño de dichas estructuras. La presente Tesis Doctoral combina una nueva metodología experimental, que aprovecha las inevitables multirreflexiones en los canales de ensayos 2D para la simulación de las condiciones resonantes de una dársena rectangular estrecha aislada, con un modelo exponencial de disipación de energía introduciendo el concepto de longitud de circuito efectiva, como indicador de la eficiencia y parámetro de diseño. El modelo exponencial de amortiguación permite la definición de diversos indicadores de la eficiencia disipativa de las estructuras antirreflejantes ensayadas así como de los propios circuitos disipativos independientemente, incluyendo la estimación del coeficiente de reflexión con lo que es posible la comparación con otras metodologías. Por último, el modelo exponencial combinado con los resultados experimentales es utilizado en esta Tesis Doctoral para estimar la longitud óptima de circuito en función del tipo de celda, así como para obtener el diseño óptimo teórico de las estructuras antirreflejantes de circuitos disipativos largos para la atenuación de la resonancia en puertos. / La ressonància en ports és el fenomen d'amplificació d'energia que té lloc en un port o dàrsena quan les ones incidents tenen freqüències pròximes a les naturals d'oscil·lació de la massa d'aigua en el port o dàrsena, típicament en el rang 30<T[s]<300. Aquestes ones de baixa freqüència, en condicions de ressonància, es manifesten com ones estacionàries magnificant les amplituds de les oscil·lacions i les intensitats de les corrents en la bocana i en l'interior del port. Els efectes sobre les condicions operatives i de seguretat van des del cessament d'activitats portuàries i danys en els sistemes d'amarratge i vaixells, fins a inundacions de les àrees contigües al perímetre de les dàrsenes portuàries. Les mesures per a pal·liar els efectes de la ressonància en ports i dàrsenes introdueixen canvis en la geometria o en el fons, redueixen l'energia que entra al port o milloren els mecanismes de dissipació en l'interior del port. Però la dissipació de les ones de baixa freqüència requereixen mecanismes de fricció de gran extensió en la direcció de las ones incidents o mecanismes de dissipació turbulenta, difícilment compatibles amb els exigents requeriments d'espai marítim en l'interior dels ports i amb la funcionalitat operativa d'atracada de les estructures portuàries. En molls de gravetat per a ús comercial, les estructures antireflectants habituals per a l'atenuació d'onatge són les estructures verticals tipus Jarlan, que consisteixen en un parament frontal perforat, a través del qual l'ona penetra en la cambra buida interior de l'estructura, propagant-se fins a ser reflectida en el parament posterior impermeable, de nou cap al parament frontal, que travessa per a interferir amb l'onatge incident. Aquest mecanisme de dissipació per interferència d'ones en oposició de fase es mostra ineficaç per a ones de baixa freqüència, a causa de que requereixen uns amples excessius per a un amortiment efectiu. La present Tesi Doctoral planteja l'extensió dels efectes tècnics dissipatius de les estructures Jarlan per a l'atenuació de las ones de baixa freqüència mitjançant l'us de circuits dissipatius llargs. L'estructura tipus Jarlan amb circuits llargs per a l'atenuació de la ressonància en ports es mostra com una solució eficaç en la dissipació d'ones llargues, directament funcional com a moll, i a més a més, viable constructiva i econòmicament. A partir de la definició de circuit, la Tesi Doctoral desenvolupa sistemàticament els passos necessaris per obtindre la caracterització dissipativa d'una estructura antireflectant de circuits llargs, establint finalment un model per a l'optimització del disseny de dites estructures. La present Tesi Doctoral combina una nova metodologia experimental, que aprofita les inevitables multirreflexions en els canals d'assajos 2D per a la simulació de les condicions ressonants d'una dàrsena rectangular estreta aïllada, amb un model exponencial de dissipació d'energia, introduint el concepte de longitud de circuit efectiva, com a indicador d'eficiència i paràmetre de disseny. El model exponencial d'amortiment permet la definició de diversos indicadors de l'eficiència dissipativa de les estructures assajades i, fins i tot dels propis circuits dissipatius independentment, incloent l'estimació del coeficient de reflexió amb el qual es possible la comparació amb altres metodologies. Per últim, el model exponencial combinat amb els resultats experimentals, es utilitzat com a novetat en esta Tesi Doctoral per a estimar la longitud òptima de circuit en funció del tipus de cel·la, així com per a obtindre el disseny òptim teòric de les estructures antireflectants de circuits dissipatius llargs per a l'atenuació de la ressonància en ports. / González Escrivá, JA. (2017). ANÁLISIS DE LA EFECTIVIDAD DE LAS ESTRUCTURAS ANTIRREFLEJANTES EN LA ATENUACIÓN DE LA RESONANCIA EN PUERTOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86183 / TESIS

[ES] El comportamiento acústico de una sala viene determinado, entre otros factores, por el coeficiente de absorción acústica de las soluciones constructivas de las superficies interiores que lo forman. El coeficiente de absorción se halla a través de ensayos de laboratorio o de las propuestas de la literatura científica. En teatros habitualmente el volumen de la caja de escena es equiparable sino superior al volumen de la sala propiamente dicho, y se comunica con la sala a través de la boca de escena. Para calcular el comportamiento acústico de un teatro no se tiene en cuenta el volumen de la caja de escena, sino que éste se sustituye en el modelo por la superficie de la boca de escena. El coeficiente de absorción de la boca de escena se toma de la literatura científica. Siendo la boca de escena un gran vacío, no es posible encontrar sus valores de absorción en laboratorio. Se desconoce cómo los distintos autores que han propuesto valores para el coeficiente de absorción de la boca de escena han llegado a dichos valores. En el presente trabajo se ha hallado el coeficiente de absorción de la boca de escena de seis teatros de diferentes características y épocas. Para ello, se ha recopilado información gráfica y constructiva de los espacios, se han realizado mediciones acústicas normalizadas con la boca de escena abierta y cerrada, y se han elaborado modelos informáticos tridimensionales que han sido calibrados con las mediciones tomadas "in situ". En una primera fase se ha calibrado el modelo con la boca de escena cerrada y en una segunda se ha repetido el proceso con la boca de escena abierta. El ajuste de los modelos virtuales se ha ejecutado mediante el empleo del método de las superficies de respuesta. Este método ha permitido considerar hasta dos soluciones constructivas con comportamiento acústico desconocido. De esta forma se ha podido deducir el coeficiente de absorción de la boca de escena en cada caso. Finalmente, los coeficientes de la boca de escena hallados en cada teatro se han comparado con los propuestos por diversos autores. Además, se ha evaluado la influencia de la absorción de la boca de escena en cada modelo. Constatando que los valores propuestos en las obras de referencia son adecuados en teatros antiguos, no así en los modernos en los que son válidos sólo en frecuencias medias y altas. / [CA] El comportament acústic d'un espai ve determinat, entre altres factors, pel coeficient d'absorció acústica de les solucions constructives de les superfícies interiors que el formen. El coeficient d'absorció és troba mitjançant assajos de laboratori o de les propostes de la literatura científica. En teatres habitualment el volum de la caixa d'escena és equiparable, sinó superior al volum de la sala, i es comunica amb la sala mitjançant la boca d'escena. Per calcular el comportament acústic d'un teatre no es té en compte el volum de la caixa d'escena, sinó que es substitueix al model per la superfície de la boca d'escena. Com que la boca d'escena és un gran buit, no és possible trobar els seus valors d'absorció al laboratori. Perla qual cosa els seus valors es prenen de la literatura científica Es desconeix com els autors que han proposat valors per al coeficient d'absorció de la boca d'escena han arribat a aquests valors. En aquest treball s'ha trobat el coeficient d'absorció de la boca d'escena de sis teatres de característiques i èpoques diferents. Per fer-ho, s'ha recopilat informació gràfica i constructiva dels espais, s'han realitzat mesures acústics normalitzades amb la boca d'escena oberta i tancada, i s'han elaborat models informàtics tridimensionals que han estat calibrats amb les mesures preses "in situ". En una primera fase el model s'ha calibrat amb la boca d'escena tancada i en una segona s'ha repetit el procés amb la boca d'escena oberta. L'ajust dels models virtuals s'ha executat mitjançant la utilització del mètode de les superfícies de resposta. Aquest mètode ha permès considerar fins a dues solucions constructives amb un comportament acústic desconegut. D'aquesta manera, s'ha pogut deduir el coeficient d'absorció de la boca d'escena en cada cas. Finalment, els coeficients de la boca d'escena trobats a cada teatre s'han comparat amb els proposats per diversos autors. A més, s'ha avaluat la influència de l'absorció de la boca d'escena a cada model. Constatant que els valors proposats a les obres de referència són adequats en teatres antics, no així als moderns en què són vàlids només en freqüències mitjanes i altes. / [EN] The acoustic behavior of a room is determined, among other factors, by the acoustic absorption coefficient of the interior surfaces that make it up. The absorption coefficient is found through laboratory tests or proposals from the scientific literature. In theaters, the volume of the stage house is usually equivalent to the volume of the room itself, if not greater; and it is connected to the room through the proscenium opening. To calculate the acoustic behavior of a theater, the volume of the fly tower is not considered, but instead it is replaced in the model by the surface of the stage opening. Since the proscenium opening is a large recess, it is not possible to find its absorption values in the laboratory; that's why they are taken from the scientific literature. It is not known how the different authors who have proposed values for the absorption coefficient of the stage opening have found these values. In the present work, the absorption coefficient of the proscenium opening of six theaters of different characteristics and periods has been found. For this, graphic and constructive information of the spaces has been compiled, standardized acoustic measurements have been made with the stage opening opened and closed, and three-dimensional computer models that have been calibrated with the on-site measurements have been prepared. In the first phase, the model has been calibrated with the stage opening closed and in the second one the process has been repeated with the stage opening opened. The adjustment of the virtual models has been carried out using the response surface method. This method has allowed to consider up to two constructive solutions with unknown acoustic behavior. This way it has been possible to deduce the absorption coefficient of the stage opening in each case. Finally, the coefficients of the proscenium opening found in each theater have been compared with those proposed by several authors. In addition, the influence of the absorption of the stage opening in each model has been evaluated. Noting that the values proposed in the reference works are adequate in old theaters, but not in modern ones, where they are valid only in medium and high frequencies. / Pérez Aguilar, BN. (2023). Revisión de los valores del espectro de absorción de la caja de escena en teatros, mediante la aplicación del método de superficies de respuesta [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196753