A number of mid-height steel buildings have been erected recently in Bogotá. Their seismic risk might be high, given the new microzonation of Bogotá and the lack of comprehensive previous studies; noticeably, the response reduction factors were commonly obtained only from general recommendations. The objective of this work is to investigate the seismic performance of these buildings. This study is carried out on eighteen representative prototype buildings. All these edifices have plan symmetry and are uniform along their height. The eighteen considered prototype buildings are generated by combining the values of three parameters: span-length (6 and 8 m), number of floors (5, 10 and 15) and earthquake-resistant systems (moment-resistant frames, concentrically-braced frames and eccentrically-braced frames -using chevron braces-). The structures of each of these eighteen prototype buildings have been designed according to the former and to the current Colombian seismic design codes; in the former code two seismic zones are considered, and in the current code, such zones are roughly subdivided in three and in five zones, respectively. The structural properties of the buildings designed with the former and the current Colombian codes are compared to investigate the practical repercussions of the new regulation. The vulnerability of these buildings has been evaluated by 2-D "push-over" analyses. The main objective of these analyses is to determine the response reduction factor; the obtained values are compared with the recommendations of the current Colombian seismic design code. As well, the seismic performance of the three considered earthquake-resistant systems are compared. / Una serie de edificios de acero a media altura se han erigido recientemente en Bogotá; su riesgo sísmico puede ser excesivo, dada la nueva microzonificación de Bogotá y la falta de estudios previos; notablemente, los factores de reducción de respuesta se obtienen comúnmente de recomendaciones generales que no tienen en cuenta las características de cada edificio. El objetivo de este trabajo es investigar el comportamiento sísmico de estos edificios. Este estudio se lleva a cabo en dieciocho edificios-prototipo representativos de la mayor parte de los existentes. Todos estos edificios tienen simetría en planta y son uniformes a lo largo de su altura. Los dieciocho edificios-prototipo se generan mediante la combinación de los valores de los tres parámetros: luces en ambas direcciones (6 y 8 m), número de plantas (5, 10 y 15) y sistemas de resistencia a los terremotos (pórticos de nudos rígidos, pórticos arriostrados concéntricamente y pórticos arriostrados excéntricamente). Las estructuras de cada uno de estos dieciocho edificios-prototipo han sido proyectadas de acuerdo con la normativa sismorresistente de Colombia, en particular la microzonificación sísmica de Bogotá. Las propiedades estructurales de los edificios diseñados con códigos los colombianos actuales y con los previos se comparan para investigar las repercusiones prácticas de la nueva regulación. La vulnerabilidad de estos edificios ha sido evaluada por análisis “push-over” bidimensionales. El principal objetivo de estos análisis es determinar el factor de reducción de respuesta; los valores obtenidos se comparan con las recomendaciones del actual código colombiano de diseño sísmico. Así mismo, se compara el comportamiento sísmico de los tres sistemas de resistencia a los terremotos.

Tapered plate girders often form part of large-scale structures such as long continuous bridges or industrial buildings where due to considerable loads the higher resistance is required. There are several important reasons choosing non-prismatic girders. First of all, their tapered shape with gradually changing inertia allows for more effective stress distribution inside the web-panel and contributes to steel reduction and thereby to decrease the overall cost of the structure. Trapezoidal shape of such panels also may be desirable in structures with non-standard shape for example where pre-formed service openings are needed. Although rectangular plate girders were studied in many occasions in last few decades, the latest investigations have shown that the structural behaviour of tapered panels is more complex and different distribution of the internal forces takes place. Due to a lack of design rules for assessment of ultimate shear resistance of tapered plate structures with considerable angle of a slope (> 10 degrees), this research is focused on searching for a solution of the problem. The main body of the thesis is composed of four independent publications where each of them summarizes different phase of the research. The most relevant issues related to tapered panels discussed in the papers were: the critical shear load in tapered simple-supported plates, the influence of geometrical and structural imperfections, the optimal position of the longitudinal stiffener, the Resal effect, and finally the ultimate shear resistance of stiffened and unstiffened tapered plate girders. Nevertheless, the main objective of this work was the development of a reliable design tool to assess of the ultimate shear resistance of non-prismatic plate girders. The methodology applied in the research consists of the following stages: study of the bibliography and initial theoretical research, development of a numerical model, execution of two experimental programs, development of a wide parametric study, analysis of the experimental and numerical results, comparing them with those obtained according to EN 1993-1-5, and finally - development of a new design proposal for the assessment of the ultimate shear resistance for tapered steel plate girders. The PhD research was supported by two experimental programs focused on the structural behaviour of tapered plate girders. In the first program, transversally stiffened members subjected to shear and shear-bending interaction were tested. The second experimental program was focused on longitudinally stiffened tapered plate girders under shear. Results obtained from the experimental tests were used for the verification of the numerical model. Plate girders reveal tendency to possess a significant post-buckling resistance. This phenomenon can be observed as a diagonal tension field developing within the web-panel. In both experimental tests and numerical analyses, this characteristic behaviour was observed. Using verified the numerical model, a wide parametric study for a large number of tapered plate girders was carried out. All numerical results presented in this research were compared with those obtained according to EN 1993-1-5 and discussed. Finally, a new design method for the assessment of the ultimate shear resistance of tapered steel plate girders was presented. The new design proposal is based on the currently valid - Rotated Stress Field Method. The procedure maintains its simplicity and improves considerably results obtained for non-prismatic panels. This new reliable design tool, valid for any geometry and any typology of tapered steel plate girders, provides a solution of the main objective defined in this research

Literature usually suggests that construction organization can reduce the costs derived from rework implementing quality management systems. Most common challenges and obstacles that construction organizations face during the implementation process and use of quality management systems are related to "how" the information can be recorded in an effective way, and "what" can be done with the recorded information. The aim of this dissertation is to focus on improving the defects recording process in the construction industry, and to propose methods and tools to use defects recorded on-site to prevent and reduce rework in the construction industry. The dissertation starts with the development of a conceptual model used to characterize defects. The current model is based on previously existing models and their adaptation to the context of the Spanish residential building sector. The model is based on the enumeration of the parameters that allow characterizing defects. The final model includes 6 parameters, with a list of standardized words and their definitions. The pre-established vocabulary lists are based on existing classification systems proposed by recognised organisations, authors and research reports, but then adapted to the Spanish context. However, in terms of defects, no standardised list exists. For this reason a taxonomy of defects is further developed for the Spanish construction sector. The aforementioned taxonomy consists of 15 main categories and 19 subcategories. The dissertation continues with the development of a methodology to track defects in the construction industry and its implementation in an IT tool called MoBuild. The obtained tracking system is based on images and tags. The strengths the abovementioned tracking system is to record information in a structured way and enable further statistical analysis of the recorded information. The new approach implemented in the MoBuild application allows practitioners to reduce the time of the recording process, facilitating the implementation of quality management systems, such as ISO 9000 in construction organizations. Furthermore, research proposes a quantitative methodology for dealing with potential adverse quality risks during the pre-construction stages of residential buildings and other similar types of constructions. The strength of this methodology lies in the fact that it helps designers to explicitly consider on-site quality during the design process. Designers can compare several design alternatives during the design phase, and determine the corresponding overall quality risk levels of a construction project without their creative talents being restricted. The methodology is especially worthwhile for those less-experienced designers who lack the required skills and knowledge to recognize quality risks in developing optimal designs. The methodology also serves as an assessment tool for construction companies. It can be used to measure the potential quality risks of construction projects and its subsequent construction activities. The suggested methodology also allows construction companies to optimize their on-site performance in the quality domain during the planning and preparation stages. Finally, this dissertation analyses the quality perceived by the end users during the post-handover stage. Different statistical methods are used to demonstrate the usefulness of the recorded data for the construction organizations. The aim is to highlight the essential role that records play in the operation of a quality company, in particular by providing essential evidence of the operation of quality systems. The aforementioned statistical analysis determines the type of defects detected; the elements affected by defects; the areas where defects are detected; which subcontractors produce defects; the source of the detected defects; the origin of the detected defects and; the influence of the building type and its characteristics in the number of defects detected.

Portland cement is the most widely used building material. Is mainly composed of silicates, also has lesser proportion of aluminates and calcium sulfate. Its hydraulic nature generates in its hydration, the formation of new phases which provide properties (hardness, resistance...) very useful in the field of construction. Calcium aluminate cement is mainly composed of aluminate. Present a faster setting and resistance development higher than Portland cement. Its hydration provides different phases depending of the temperature. This fact provides conversion reactions with a volume decrease causing a resistance decrease. For generate a new properties or improve some of them, exist a wide range binders materials formed for one o few cements with diverse additions. The different combinations provide a variation in the hydrated phases produced which generate changes in the mechanical properties of binders materials. Ternary systems formed by CP/CAC/CS, have been used to produce mixtures with different setting and hardened properties than separately cements. However, within of building materials, the applications of these systems are limited at insides due to durability problems. This work studies the Portland cement rich zone within of ternary systems. Noting the hydrated phases formation, in special ettringite and relationship with dimensional variations which be produced. Generally is observed which an increase in the ettringite formation provides a higher dimensional variation. Ettringite formation is function of CP/CAC and CAC/CS ratios. The amount of aluminates and sulfates control the formation of this phase, if the sulfate present do not consumed all aluminates, these reacts with the ettringite to form monosulfoaluminate decreasing the expansion. In the contrary the amount of sulfate is high the ettringite formation higher and provides higher dimensional variation, that percentages up to 5% generates fissures. Also was verified that environmental of cured have influence in the dimensional variation. Samples with the same cement proportion and calcium sulfate have a different variation. When are cured at air be produced retraction, but when is cured under water be produced expansion. This fact may due at differences in the interlayer of the C‐S‐H, being more voluminous in the samples submerged per the inclusion of water molecules. / El cemento Portland es el material constructivo más usado. Está compuesto principalmente por silicatos, también tiene en menor proporción aluminatos y sulfato cálcico. Su naturaleza hidráulica, genera que en su hidratación se formen nuevas fases que proporcionan propiedades (endurecimiento, resistencia...) muy útiles en el campo de la construcción. El cemento de aluminato de calcio está compuesto principalmente por aluminatos. Presenta un fraguado más rápido y un desarrollo de resistencias mayores que un cemento Portland. Su hidratación proporciona diferentes fases dependiendo de la temperatura a la que ocurra. Este hecho produce ciertas reacciones de conversión con una disminución del volumen provocando una disminución de las resistencias. Con el fin de generar nuevas propiedades o mejorar alguna de ellas, existe un gran número de materiales compuestos formados por uno o varios cementos con diversas adiciones. Las diferentes combinaciones de materiales, producen una variación en la producción de las fases hidratadas que conllevan cambios en las propiedades mecánicas de los materiales compuestos. Los sistemas ternarios formados por CP/CAC/CS, se han venido usando para producir mezclas con propiedades de fraguado y endurecimiento diferentes a los que presentan los cementos constituyentes por separado. La demanda de este tipo de productos se ha visto incrementada, debido a la necesidad de una rápida puesta en servicio de ciertos sistemas constructivos. No obstante, dentro de los materiales de construcción sus aplicaciones, se han limitado a interiores debido a ciertos problemas de durabilidad. En este trabajo se estudia la zona rica en cemento Portland dentro de los sistemas ternarios. Observando la formación de fases hidratadas, en especial la etringita y relacionándolas con las variaciones dimensionales que se producen. De forma general se observa que un incremento en la formación de etringita produce una mayor variación dimensional. La formación de etringita es función de las relaciones CP/CAC y CAC/CS. El contenido de aluminatos y sulfatos rige la formación de esta fase, si los sulfatos presentes no consumen todos los aluminatos, estos reaccionan con la etringita para formar monosulfoaluminato disminuyendo la expansión. Pero si el contenido en sulfato es alto la formación de etringita aumenta provocando grandes variaciones dimensionales, que para porcentajes superiores al 5% provocan fisuras llegando a la destrucción de probetas si se sube en exceso. Así se comprobó que el medio de curado también influye en la variación dimensional que se produce. Muestras con las mismas proporciones de cementos y sulfato cálcico sufren variaciones diferentes. Cuando se curan al aire se produce retracción, pero cuando se curan bajo agua se produce expansión. Esto se puede deber a diferencias en la intercapa del gel C‐S‐H desarrollado, siendo más voluminoso en las muestras sumergidas por la inclusión de moléculas de agua. / El ciment Portland és el material constructiu més usat. Està compost principalment per silicats, també té en menor proporció aluminats i sulfat càlcic. La seva naturalesa hidràulica genera que a la seva hidratació es formin noves fases que proporcionen propietats (enduriment, resistència...) molt útils en el camp de la construcció. El ciment d’aluminat de calci es composa principalment per aluminats. Presenta un fraguat mes ràpid i un desenvolupament de resistències majors que el ciment Portland. La seva hidratació proporciona diferents fases depenent de la temperatura a la que es produeixi. Aquest fet produeix certes reaccions de conversió amb una disminució del volum provocant una disminució de les resistències. Amb la finalitat de generar noves propietats o millorar alguna d’elles, existeix un gran nombre de materials compostos formats per un o més ciments amb diversos afegits. Les diferents combinacions de materials produeixen una variació a la producció de fases hidratades que porten canvis a les propietats mecàniques dels materials compostos. Els sistemes ternaris formats per CP/CAC/CS , s’han utilitzat per a produir mescles amb propietats de fraguat i enduriment diferents als que presenten els ciments constituents per separat. La demanda d’aquest tipus de productes s’ha vist incrementada degut a la necessitat d’una ràpida posada en servei de certs sistemes constructius. No obstant, dins dels materials de construcció les seves aplicacions s’han limitat a interiors degut a certs problemes de durabilitat. En aquest treball s’estudia la zona rica en ciment Portland dins dels sistemes ternaris, observant la formació de fases hidratades, en especial la etringita i relacionant‐les amb les variacions dimensionals que es produeixen. De forma general s’observa que un increment en la formació d’etringita produeix una major variació dimensional. La formació d’etringita es funció de les relacions CP/CAC y CAC/CS. El contingut d’aluminats i sulfats regeix la formació d’aquesta fase: si els sulfats presents no consumeixen tots els aluminats, aquests reaccionen amb l’etringita per a formar monosulfoaluminat disminuint l’expansió. Però si el contingut de sulfat és alt la formació d’etringita augmenta provocant grans variacions dimensionals, que per a percentatges superiors al 5% provoquen fissures arribant a la destrucció de provetes si puja en excés. Així es va comprovar que el mitjà de crat també influeix en la variació dimensional que es produeix. Mostres amb les mateixes proporcions de ciments i sulfat càlcic pateixen variacions diferents. Quan es curen a l’aire es produeix retracció, però quan es curen sota l’aigua es produeix expansió. Això pot ser degut a diferències en l’intercapa del gel C‐S‐H desenvolupat, essent mes voluminosos a les mostres submergides per la inclusió de molècules d’aigua.

Traditionally, the dynamic analysis of Multi degree Systems are based on the study of modal Shapes or energy balances given an established oscillation figure. The expert user of those methods could determine how resonance affects the dynamic behaviour of the analysed structure under time dependent variables as wind, moving loads, human steps, etc. or response spectrums (seismic). This Doctoral thesis propases a calculus methodology whose purpose is to obtain the characteristic modal shapes and energy balances of a tensile structure. Thus, an idealized tensile structure which is modeled using beams with only axial forces could be analyzed in order to get its natural vibrations, modal shapes and tridimensional dynamic behaviour. The expert use of the obtained results conforms the base for the analysis of the most common dynamic situations that can be considered when a tensile structure is designed. Proposed methodology is based on: . Force density method. . Classic analysis of dynamics of structures. . Modal Spectrum Analysis . . Energy balances: Rayleigh Ritz method. Starting from these fundamentals, a sequence of physical and mathematical principies is used to obtain and verify the natural vibration modes for a given tensile structure. The highlights of . the procedure are: . Deduction of the stiffness matrix using the force density method: an adaption of the general method is used to substantiate a stiffness relation among applied forces and displacements on movable nodes. This is possible due to a "static condensation" of part of the system and the deduction of a Dynamic Force Density for each beam that links load and length for a given prestressing level, taking in consideration section, materials and other corrections. Finally, it is concluded that geometry, loads on movable nodes, supports, prestressing loads and beam properties are linked to each other through a "dynamic stiffness matrix" . Classic Dynamic Analysis and Modal Spectrum Methods: taking as the starting point the previous "dynamic stiffness matrix", a relation to the mass of the system (having into consideration geometry, loads and materials) is formulated. Furthermore, it is possible to outline the classic eigenvalue's problem whose resolution is necessary to obtain the modal shapes of a system with multiple degrees of freedom . lt is important to consider the singularities of the problem because X, Y, and Z are independent variables. Synchronization among directions is required because it affects to the tridimensional analysis of the movement when the natural frequencies are studied and the total movement is composed. . Energy balances: They are mostly used to verify results previously obtained. The proposal contains a software as part of the Thesis, whose development is based in the exposed method. The software allows the simulation of the most common tensile structures, showing its modal shapes and natural frequencies / El análisis dinámico de los sistemas de múltiples grados de libertad se plantea tradicionalmente estudiando sus Modos Propios de oscilación o mediante los balances de energia que se establecen sobre formas de oscilación supuestas. A partir de dichas técnicas el analista determinará la sensibilidad a la resonancia del sistema ante acciónes externas dinámicas (viento, circulación de vehículos, paso humano, etc ... ), o acotará el potencial comportamiento del sistema en base a los espectros de respuesta (sismo). Esta Tesis Doctoral propone una metodología de cálculo que permitirá obtener las diferentes formas modales y balances energéticos asociados a la dinámica de una malla tesa, de manera que para una tenso estructura idealizada en barras se determinarán sus frecuencias fundamentales, las formas características de los modos propios asociados a las diferentes frecuencias, así como la composición de la oscilación en "X, Y, Z". Con dicha información el analista tendrá la base con la cual interpretar el comportamiento dinámico potencialmente resultante en una malla tesa en las situaciones ingenierilmente más comunes. La metodologia propuesta se basa en los siguientes fundamentos del cálculo de estructuras. . Método de la Densidad de Fuerza. . Dinámica clásica de sistemas estructurales. . Análisis Modal Espectral. . Planteamiento Energético . Rayleigh Ritz. Partiendo de los fundamentos anteriormente expuestos realizaremos una secuenciada asociación de principios físicos y matemáticos que nos permitirá deducir y verificar las formas modales de vibración y las frecuencias asociadas a una tenso estructura dada. El proceso sigue la siguiente pauta: . Deducción de la rigidez dinámica a partir del método de la Densidad de Fuerza: Se realizará una adaptación del método general de cálculo que nos permitirá plantear para los nudos móviles del sistema una relación de rigidez entre los desplazamientos y las fuerzas aplicadas. Ello se logra gracias a la "condensación en X,Y,Z" de la parte del sistema asociada a los apoyos, y a la deducción de unas "densidades dinámicas de fuerza" que vinculan -para un pretensado determinado- la tensión y la longitud de la barra en equilibrio con la sección y el material correspondiente a la estructura real, incluyéndose además las pertinente correcciones asociadas al módulos de elasticidad Tangente. Se relacionan pues las coacciones externas, la geometría, el pretensado de equilibrio, y las propiedades de las barras que vinculan entre si a los nudos en la estructura real. Entendemos por nudo móvil del sistema aquellos que no son apoyos y que por tanto son susceptible de oscilación. . Dinámica clásica de sistemas estructurales y Análisis Modal: Planteada la citada "rigidez dinámica" estableceremos una asociación de masas (basada en la geometría, materiales y cargas actuantes) que nos permitirá desarrollar el problema clásico de análisis dinámico para múltiples grados de libertad, pero atendiendo a las singularidades del caso por ser un movimiento cuyo análisis se realiza de forma disociada en "X, Y, Z". Se deducirán de ello las formas y frecuencias modales de oscilación (idénticas para los distintos ejes por ser el movimiento forzosamente sincronizado en los ejes) y se analizará la influencia de la composición del movimiento "X, Y, Z" en la frecuencia. Principios energéticos: Realizaremos la verificación energética para los resultados obtenidos de la dinámica clásica. La propuesta se complementa con un software informático que materializa la aplicación del método.

Durante los últimos años se han venido realizando viaductos con cimbra autolanzable y una nueva secuencia evolutiva de la sección transversal. Esta nueva secuencia evolutiva consiste en alcanzar un esquema autoportante que permita el avance de la cimbra con la sección aún no finalizada. El nuevo proceso constructivo presenta una serie inconvenientes constructivos, cuya problemática y solución se estudia en la presente tesis. Estos inconvenientes son: - la necesidad de controlar la flexión transversal del núcleo autoportante, - la necesidad de realizar dos tandas de pretensado por vano y - el inconveniente de dejar esperas de gran longitud entre en núcleo autoportante y la segunda fase de hormigonado transversal. La problemática asociada a los dos primeros inconvenientes se ha analizado mediante modelos de elementos finitos, tanto de vigas (estudio en 2D) como de shells (estudio en 3D), mientras que la problemática asociada al tercer inconveniente se ha estudiado mediante la realización de ensayos de losas y paneles para determinar el comportamiento y la idoneidad de esperas entre fases de hormigonado de tipo compacto o loop joint. Los resultados obtenidos en los modelos numéricos estudian la posibilidad de mejorar el actual proceso constructivo mediante la implementación de dos tipos diferentes de tesado que permiten realizar una sola sesión de tesado por vano, vigilando especialmente la apertura de fisura y las sobrecompresiones en el hormigón. Asimismo, los resultados de los ensayos confirman la seguridad en el empleo de armaduras de espera de tipo compacto o loop joint entre fases de hormigonado diferentes, no sólo para su empleo en viaductos, sino para su utilización en cualquier otra obra de ingeniería civil o edificación en que haya varias fases de hormigonado. Por último, conviene destacar que con las nuevas mejoras introducidas, se consigue realizar la construcción de los viaductos en un plazo de menos de una semana por vano, eludiendo la presencia de actividades críticas durante su realización y todo ello sin necesidad de establecer un tercer turno de trabajo en la obra, con el consiguiente ahorro de costes derivado de tal necesidad. / During last years several viaducts have been constructed by using movable scaffolding systems (MSS) and a new casting sequence of the section. This new casting sequence of the section consists in constructing a partial selfsupporting scheme that allows the movement of the MSS to the next span though the section is not completed yet. The new casting sequence presents three problems, whose solution is studied in the current thesis: - Control of tranverse flexion is needed at the partial self supporting scheme. - Two different presstesing series are needed at each span. - Regulatory requirements oblige to leave long protruding rebars to connect the two casting phases. In practice, this fact complicates the extraction of the interior formwork of the section The two first problems have been studied by Finite Element Modelization, both for beam models (2D) and for shell models (3D). Otherwise, the third problem has been studied by slab and panel tests to determine the behaviour of the loop joint splices. The results that have been obtained in numerical models is used to study the possibility of improving the current process by the implementation of two different types of prestressing so that only one serie is needed for each span. For these solutions, the crack width and compressions over the limit must be limited. On the other hand, test results of slabs and panels confirm the suitability of loop joints, not only between casting phases in bridges but also in other concrete structures. Finally, it should be noticed that the introduced improvements allow the construction of the spans of viaducts with MSS in less than one week, and avoid the need of critical activities during the construction, without a night work session.

A large number of underground works are under construction in several big cities around the world (London, Paris, Amsterdam, Beijing, Shanghai, Chicago, Caracas, Mexico D.F., and Riad, for instance): railway tunnels, water supplies and other kinds of underground structures. In the last decade several underground infrastructures have been designed and constructed in the city of Barcelona, Spain, as well; e.g. the new line 9 of the city underground and the city junction for the High Velocity train that links Madrid and Barcelona with France. During the construction, intensive monitoring is becoming an increasingly common practice in order to guarantee the safety of the people, buildings and other infrastructures on the surface. Among others, the Robotic Total Stations (RTS) play an important role in the task. In these monitoring works, some "Thermal Effects" have occasionally appeared in the graphs, between winter/summer and day/night situation. Sometimes this undesirable noise has produced discussion among the infrastructure actors. As this effect has not been adequately studied so far, the present PhD aims to improve the basic knowledge and the current practice in the building monitoring in urban areas during underground works when the scene is affected by temperature changes. To characterize and, eventually, to correct the aforementioned influence of the "ambient' variables", a computer simulation program has been implemented. The code can simulate the movement of the buildings when the temperature changes, and proves that the thermal influence on structure deformation monitoring cannot be ignored in the practice. The PhD work has taken advantage of an experimental monitoring area built at the UPC Campus Nord (Barcelona, Spain) within an I+D project, with Robotic Total Stations and other sensors (temperature, tilt, levelling, insolation and other meteorological data), acquiring data during two years and a half. The fieldwork and data processing have been used to improve and adjust the numerical simulation model. Several approaches have been tested with the program. Strategies D, B and K permit us, respectively, to simulate the standard monitoring practice, to "fully" filter the thermal effect, and to filter it while preserving the building's own movements. Apart from helping in the mitigation of the quoted influence, these results may eventually facilitate the improvement of the present monitoring practices. / Un gran número de trabajos subterráneos están en marcha en diversas ciudades del mundo (Londres, Paris, Ámsterdam, Beijing, Shanghai, Chicago, Caracas, México D.F., Riad, entre otras): túneles para FFCC y Metro, suministros, otras obras. En la última década varias infraestructuras subterráneas han afectado al Área Metropolitana de Barcelona: la línea 9 de metro y el paso del AVE Madrid-Barcelona-Francia entre otras. Durante la construcción de estas obras, la monitorización intensiva se está convirtiendo en práctica habitual para garantizar la seguridad de la gente, de los edificios y de otras construcciones en superficie. Entre otras técnicas, las Estaciones Totales Robotizadas juegan un papel importante en este cometido. De manera ocasional, en estos trabajos de auscultación han aparecido en las gráficas diarias o anuales unas oscilaciones espurias atribuibles a “Efecto Térmico”. En algunos momentos ese ruido no deseado ha producido ciertos problemas entre los actores presentes en la Obra Pública. Como este efecto no ha sido adecuadamente estudiado hasta ahora, esta Tesis pretende abundar en el conocimiento de su naturaleza, y mejorar la práctica habitual de la monitorización de edificios en zonas urbanas afectadas por obras subterráneas cuando los cambios de temperatura puedan influir. Un programa de simulación ha sido desarrollado para caracterizar y corregir la citada influencia de dichas “variables ambientales”. El código puede simular el movimiento de los edificios cuando cambia su temperatura, y ha servido para comprobar que los cambios térmicos pueden influir a un nivel que no puede ser ignorado en la práctica de la auscultación de precisión. La Tesis ha aprovechado una zona experimental a escala real que se estableció en el Campus Nord de la UPC dentro de un proyecto I+D, en la que Estaciones Totales Robotizadas y otros sensores (termómetros, clinómetros, niveles, piranómetros y estaciones meteorológicas) han estado suministrando mediciones durante unos dos años y medio. Los datos de campo y su procesamiento han servido para mejorar el código numérico y para ajustar sus variables. Con el programa se han establecido varios escenarios. Las estrategias D, B y K permiten simular la práctica habitual de la monitorización, y filtrar totalmente (al menos en teoría) o parcialmente el “Efecto Térmico”. Los resultados obtenidos, aparte de ayudar a mitigar la presencia no deseada de la firma térmica en los resultados de la auscultación, tras ulteriores investigaciones podrán mejorar las prácticas actuales en la monitorización de edificios.

The impact of work when constructing a building between party walls is always a concern for the adjoining residents. The buildings are subject to more than just the impact of the vibrations caused by the use of machinery. Shifting and deformation can occur on removing earth and/or demolishing previous buildings on the lot until a new state of balance is achieved. These movements can cause cracks and even the collapse of adjacent buildings. Additionally, it is difficult to include all the technical variables involved in the choice of new building foundation-retaining walls in the currently used methodologies, such as Soil Mechanics. This gave rise to the idea to create a new methodology to consider all those variables, and reduce the number of cases where buildings collapse due to the type of foundation-retaining wall chosen. This new methodology is based on an expert system that uses the solutions to previous problems to resolve new cases. What first comes to mind is that it will take time to show the method works for a new case, given that we cannot say the correct system was chosen until the structural phase has been completed and the adjacent buildings remain intact. There is no need to wait for the work and the structure to be completed to decide whether the system works, however, given that we can leave some of the earlier cases out of the initial database and review the structure as if it was a new case. It is worth mentioning that this new case will form part of the initial database once fully implemented, as such increasing the database's reliability and capability, and in turn, increasing the knowledge base in our expert system. This new methodology is a real innovation given that although the experts systems have been used in other fields, they are yet to be used when determining the type of building retaining wall-foundations between party walls. / L'execució d'obres de construcció d'un edifici entre parets mitgeres sempre ha preocupat els veïns afectats. A les vibracions produïdes per l'ús de maquinària pesant hem d'afegir la nova situació en què queden aquestes finques atès que, en realitzar-se el buidatge i/o la desconstrucció dels edificis que ocupaven la parcel·la a edificar, es generen desplaçaments i deformacions per tal d'aconseguir un nou estat d'equilibri. Aquests moviments poden provocar esquerdes i fins i tot esfondraments a les finques adjacents. D'altra banda, hem detectat la dificultat d'incloure a les metodologies actuals, com la "Mecànica dels Sòls", totes les variables tècniques que ajuden a l'elecció del tipus de cimentació-contenció d'aquests nous edificis. Per aquests motius sorgeix la proposta de crear una nova metodologia que inclogui totes aquestes variables i faci disminuir el nombre d'esfondraments dels edificis causats pel tipus de contenció-cimentació seleccionat. La nova metodologia es basa en un sistema expert que soluciona els nous casos tenint en compte les solucions dels problemes anteriors. Podem pensar que demostrar que el mètode funciona per a un nou cas requereix temps, atès que fins que la fase d'estructura de l'obra no hagi acabat i s'hagi comprovat que cap edifici adjacent s'ha esfondrat no podrem dir que l'elecció del sistema ha estat la correcta; però a la realitat, per decidir que el sistema funciona no serà necessari esperar a què s'iniciï l'obra i finalitzi la seva estructura, ja que podem deixar part dels casos recollits fora de la base de dades inicial i realitzar la comprovació com si es tractés d'un cas nou. Cal dir que, quan aquest nou cas s'executi realment, passarà a formar part de la base de dades inicial per tal d'augmentar la seva fiabiliat i experiència. Això proporciona un increment de la base de coneixement del nostre sistema expert. Efectivament, aquesta nova metodologia és innovadora perquè, encara que s'ha utilitzat en altres camps, els sistemes experts no havien servit fins ara per a la determinació del tipus de contenció-cimentació d'edificis entre parets mitgeres.

Geological formations containing sulphates are commonly associated with the development of severe expansions when they are involved in tunnel excavation. The intensity of the observed expansive behaviour in these materials is greater than in other expansive soils and rocks free of sulphates. Swelling in sulphated formations can also occur in the rock mass although no tunnel is excavated, and also within fills made of compacted material from excavations in sulphated rocks. The functionality and stability of engineering works are affected in the majority of the cases. The prediction of strains and swelling pressures in sulphated formations is a difficult task. On that direction, the Thesis analyses and describes the mechanisms and conditions leading to expansions in sulphated rocks through the detailed investigation of three exceptional cases of damage induced by expansions involving sulphated formations in Spain. Lilla tunnel, the first case-history analysed, was excavated in Tertiary anhydritic claystone. Expansions developed led to severe tunnel floor heaving and to very high pressures against tunnel lining. The second case, a bridge founded on piles within an anhydritic claystone, Pont de Candí bridge, experienced an unexpected and sustained heave of the central pillars as a consequence of the development of swelling strains below the deep pile foundations. The third case, the compacted access embankments to another bridge, Pallaressos embankments, experienced a very significant volumetric expansion. As a result, the bridge was axially compressed and damaged. Mechanisms leading to swelling in tunnels in sulphated rocks have been described in the literature; however, an alternative interpretation is proposed. In the first two cases the development of swelling phenomena is explained by the precipitation of gypsum crystals in rock discontinuities. The presence of anhydrite plays a central role in the phenomenon because its dissolution leads to supersaturation conditions of groundwater in calcium sulphate with respect to gypsum, which will result into gypsum precipitation. The process of precipitation of gypsum in discontinuities is thought to act as local jacks inducing swelling strains. The maximum pressure exerted by crystal growth has been estimated under a thermodynamical point of view. Expansions in the third case analysed are a result of massive growth of ettringite and thaumasite minerals in embankments reinforced by Portland cement due to sulphate attack to cementitious materials. Mineralogical analysis and the simulation of the chemical reactions involved in sulphate attack have shown that expansions in this type of embankments would proceed for a long time because of the availability of the necessary components for ettringite and thaumasite formation. A finite element model of embankment swelling developed has shown that great loads can be generated due to swelling against rigid structures restraining the expansion in some direction. A coupled Hydro Mechanical and Chemical model formulated in a porous media has been developed to simulate volumetric expansions explained by gypsum precipitation. The model is consistent with field and laboratory observations and describes the kinetics of precipitation and dissolution of gypsum and anhydrite, the solute transport and the development of strains induced by crystallization. The model has been applied to interpret and simulate the heave experienced by Pont de Candí viaduct. Modelling capabilities were checked against the long term history of viaduct heave and also, against the foundation response when the vertical load from a surface embankment was added to counteract swelling. / Las formaciones geológicas que contienen sulfatos están asociadas tradicionalmente al desarrollo de expansiones severas cuando son atravesadas por túneles. La intensidad del comportamiento expansivo observado en estos materiales es mayor que en otras rocas y suelos expansivos libres de sulfatos. El hinchamiento asociado a formaciones sulfatadas también puede ocurrir en el macizo rocoso aunque no se excave un túnel, y también en rellenos construidos con material compactado procedente de excavaciones en rocas sulfatadas. En la mayoría de casos la funcionalidad y estabilidad de las obras de ingeniería se ven afectadas. La predicción de deformaciones y presiones de hinchamiento en formaciones sulfatadas es una tarea difícil. En este sentido, la Tesis analiza y describe los mecanismos y las condiciones que conducen a expansiones en rocas sulfatadas, a través de la investigación detallada de tres casos excepcionales de daño debido a expansiones que involucran formaciones sulfatadas en España. El túnel de Lilla, el primer caso analizado, se excavó en arcillita anhidrítica. El desarrollo de expansiones condujo a un levantamiento severo de la solera y a presiones contra el revestimiento muy altas. El segundo caso, un puente cimentado en pilotes en una arcillita anhidrítica, el viaducto de Pont de Candí, experimentó un levantamiento inesperado de los pilares centrales debido al desarrollo de hinchamientos por debajo de las cimentaciones profundas. En el tercer caso, los terraplenes de acceso a otro puente, los terraplenes de Pallaressos, experimentaron una expansión volumétrica muy significativa y el puente resultó comprimido axialmente y dañado. Los mecanismos que conducen al hinchamiento en túneles en rocas sulfatadas se han descrito en la literatura; sin embargo, se propone una interpretación alternativa. La precipitación de cristales de yeso en discontinuidades de la roca explica el desarrollo de fenómenos de expansión en los dos primeros casos. La presencia de anhidrita juega un papel central en el fenómeno expansivo porque su disolución conduce a condiciones de sobresaturación del agua del macizo en sulfato cálcico respecto el yeso, que resulta en la precipitación de yeso. Se cree que el proceso de precipitación de yeso en discontinuidades actúa como gatos locales generando deformaciones. La presión máxima ejercida por crecimiento de cristales se ha estimado desde un punto de vista termodinámico. Las expansiones en el tercer caso son el resultado del crecimiento masivo de los minerales de etringita y thaumasita en terraplenes estabilizados con cemento Portland debido al ataque sulfático a los materiales cementantes. Ensayos mineralógicos y la simulación de las reacciones químicas involucradas en el ataque sulfático han mostrado que las expansiones en este tipo de terraplenes continuarían durante un periodo de tiempo largo, debido a la disponibilidad de los componentes necesarios para la formación de etringita y thaumasita. Un modelo de elementos finitos del hinchamiento del terraplén ha mostrado que estas expansiones pueden generar presiones muy altas contra estructuras rígidas. Se ha desarrollado un modelo acoplado Hidro-Mecánico y Químico formulado en medio poroso para simular expansiones volumétricas explicadas por la precipitación de yeso. El modelo es consistente con observaciones de campo y laboratorio y describe la cinética de la precipitación y disolución, el transporte de soluto y el desarrollo de deformaciones inducidas por cristalización. El modelo se ha aplicado para interpretar y simular el levantamiento experimentado por el viaducto. La capacidad de modelación se ha verificado frente a las medidas de levantamiento del viaducto en el tiempo y también, frente a la respuesta de las cimentaciones a la construcción de un terraplén en superficie para contrarrestar el hinchamiento

Due to the related problems and the ongoing awareness on environmental issues is that efforts are put in different areas of knowledge, in order to determine, analyze and formulate solutions towards a sustainable future. Among these problems, there are the ones related with the use of concrete in the construction sector. These are essentially related to the natural resources used for their production and to the manufacture of cement, one of its most important components. As of today, one of the solutions is recycling the concrete for the production of aggregates, which can be used in the elaboration of new concrete mixes. This is in fact not the best solution as, albeit the natural aggregates utilization is reduced and consequently the depletion of natural resources is as well, more quantities of cement are needed to achieve comparable properties to those of the natural aggregates concretes, being cement a relevant contributor to global warming. A novel method for recycled aggregates concrete design, so-called ¿Equivalent Mortar Volume¿, aims on solving the aforementioned issues by basing its principles on the idea that recycled aggregates are materials that are composed by two phases, the natural aggregate and the attached mortar to it, and by taking into account the attached mortar as part of the new mortar required by design in the concrete mix. With this, the needs for cement are reduced while still using recycled aggregates and achieving similar properties to those of the natural aggregates concretes. The method always starts from a concrete design made with the American Concrete Institute method as a base. The novel essence of the method encourages to investigate more about its properties and the possibilities to broaden its scope, for which the present doctoral thesis is proposed. On a initial stage, the Equivalent Mortar Volume method is studied and an adaptation of it is proposed in order to broaden its scope by making it able to start with other design methodology than the American Concrete Institute one. This is achieved by designing different concrete mixes and by analyzing the different calculation steps that the method involves. From the work carried out, it is concluded that the method represents a feasible and environmentally friendly solution, and that it can be adapted to another concrete design methodology. The next stage consists on the obtention and analysis of some of the fresh state, mechanical and durability properties of the different concretes, and to evaluate the use of different methodologies for the concretes design. This was achieved by elaborating extensive experimental campaigns of different concretes mixes and by assessing them when appropiate. The findings of these campaigns show that the concretes designed with the novel method achieve, in the majority of the studied properties, comparable results to those of the natural aggregates concretes. In the following stage, the rheological properties of the concretes are studied by means of a viscometer apparatus. This was done with the aim of having a deeper understanding of some of the properties that the method affects the most. It was observed that the concretes designed with the novel method can achieve similar rheological properties to those of the natural aggregates concretes, when combining the use of certain admixtures. / Debido a los problemas relacionados y a la actual concienciación sobre los temas medioambientales es que se están haciendo diversos esfuerzos en diferentes áreas del conocimiento, de manera de determinar, analizar y formular soluciones para lograr un futuro sustentable. Entre estos problemas están los que se relacionan con el uso del hormigón, en el sector de la construcción. Éstos se refieren fundamentalmente a la utilización de recursos naturales para la producción de hormigón y a la fabricación de cemento, siendo este último uno de sus principales constituyentes. A día de hoy, una de las soluciones el reciclaje de hormigón para la producción de áridos, que luego pueden ser utilizados en la fabricación de nuevos hormigones. Sin embargo, ésta no es la mejor solución, ya que si bien se reduce la utilización de áridos naturales y, por consiguiente, la explotación de recursos naturales, son necesarias mayores cantidades de cemento para lograr propiedades comparables a las de un hormigón de áridos naturales, siendo el cemento un importante contribuidor del calentamiento global. Un innovador método para el diseño de hormigones de áridos reciclados, llamado "Equivalent Mortar Volume" (Volumen de Mortero Equivalente), apunta a solucionar los problemas mencionados anteriormente basándose en la idea de que los áridos reciclados son materiales constituidos por dos fases, el árido natural y el mortero adherido a ellos, y en considerar el mortero adherido como parte integrante del nuevo mortero requerido por diseño en el hormigón. De esta manera se reduce la demanda de cemento, se siguen utilizando áridos reciclados y se consiguen propiedades similares a las de un hormigón de áridos naturales. La esencia innovadora del nuevo método es la que anima a investigar más acerca de sus propiedades y las posibilidades de ampliar su alcance, razones por las cuales se propone la presente tesis doctoral. En una etapa inicial, el método es estudiado y se propone una adaptación de éste, de manera de poder comenzar desde un diseño hecho con otra metodología diferente a la del American Concrete Institute. Lo anterior se logra mediante el diseño de diversas mezclas de hormigón y el análisis de los diferentes pasos de cálculo que conllevan. Las conclusiones obtenidas son que el método representa una solución viable y medioambientalmenteamigable, y que puede ser adaptado a otro método de diseño de hormigones. La siguiente etapa consistió en la obtención y el análisis de algunas propiedades en estado fresco, mecánicas y de durabilidad de los diferentes hormigones, y en la evaluación de diferentes metodologías de diseño de éstos. Esto se logró mediante la elaboración de extensas campañas experimentales de hormigones y de sus correspondientes análisis. De estas campañas se deduce que los hormigones diseñados con el nuevo método alcanzan, en la mayoría de los casos, propiedades comparables a las de hormigones de áridos naturales. Posteriormente se realiza un estudio de las propiedades reológicas de los hormigones mediante la utilización de un viscosímetro. Esto se ha hecho con la finalidad de obtener un conocimiento más profundo sobre algunas de las propiedades en las que el método tiene gran incidencia. Se observa que los hormigones diseñados con el nuevo método pueden alcanzar propiedades reológicas similares a las de los hormigones de áridos naturales si se utilizan, de forma combinada, ciertos aditivos. La etapa final consiste en la evaluación de los impactos ambientales que producen diferentes hormigones seleccionados. Esto se hace con la metodología de Life Cycle Assessment (Análisis de Ciclo de Vida) y contempla la evaluación de cuatro hormigones diferentes. Los resultados indican que los hormigones diseñados con el nuevo método alcanzan mejores comportamientos medioambientales y que el cemento es el que más contribuye en las diferentes categorías de impacto analizadas, lo que podría modificarse si se utilizaran cementos con adiciones.