Huge modifications have been made to landscape or urban watersheds, especially in twentieth century, caused by increases in urbanization have led to progressive increases in runoff flows and therefore sediment production. These conditions are exacerbated in climates with high rainfall intensities and short duration, such as those occurring in the Mediterranean Coast. These sediments especially coarse sediments can cause erosion problems and obstruction of drainage systems which in turns reduce hydraulic capacity. For these reasons, it is more and more important to study of sediment production by water erosion in header urban watershed. One way of doing this is by modeling the processes that transform rainfall rate, as well as production, transport and depos ilion of sediments. The objective of this work is to develop a model to estimate production and transport of sediments, which are useful for predicting the behavior of sediments in header urban watersheds. For this reason, it is proposed a new distributed physically based model applicable to watersheds with rainfall conditions similar to those in Mediterranean Coast (high intensity, short duration). The model is successfully applied to two basins with totally different validation conditions . / Las grandes modificaciones sufridas en el paisaje de las cuencas urbanas –especialmente en el siglo XX-, causadas por el incremento de los asentamientos urbanos han conducido al aumento progresivo de los caudales de escorrentía y por tanto a una mayor producción de sedimentos. Estas condiciones se ven agravadas en climas con precipitaciones con altas intensidades y corta duración, como las que se presentan en el Litoral Mediterráneo. Estos sedimentos especialmente los gruesos, pueden causar problemas de erosión y lo que generará obstrucciones en la red de drenaje reduciendo la capacidad hidráulica. Por estas razones, cada vez cobra más importancia el estudio de los sedimentos generados por la erosión hídrica en zonas urbanas, especialmente en las cuencas de cabecera. Una manera de realizarlo es mediante la modelación de los procesos que transforman la lluvia en caudal, así como de los procesos de producción, transporte y depositación de sedimentos. El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo para estimar la producción y el transporte de sedimentos, el cual sirva para predecir el comportamiento de este en cuencas urbanas de cabecera. Por tal motivo se propone un nuevo modelo en base física distribuido aplicable a cuencas con condiciones pluviométricas similares a las del Litoral Mediterráneo (alta intensidad y corta duración). El modelo es aplicado exitosamente en dos cuencas con condiciones de validación totalmente diferentes

En los últimos años, se ha estado analizando la posibilidad de almacenar los residuos radioactivos de alta actividad procedentes del combustible gastado procedente de las centrales nucleares de producción de energía eléctrica, en galerías excavadas en roca. Entre la cápsula que contiene el residuo radioactivo y la roca, se estudia colocar una arcilla expansiva tipo bentonita (proyecto FEBEX; Alonso et al., 2000). Esta tesis se ha concentrado en el estudio y caracterización termo-hidro-mecánico de dicha arcilla. Para realizar este estudio, primero se hicieron una serie de ensayos de laboratorio convencionales, idénticos a los utilizados para caracterizar todo tipo de suelos. Sin embargo, dadas las especiales características del material (una arcilla expansiva) y las condiciones de trabajo que tendría en un repositorio nuclear (altas temperaturas producidas por la degradación del material radioactivo y altas presiones debidas al confinamiento), se han tenido que desarrollar nuevos equipos y procedimientos de ensayo: una célula edométrica con succión controlada mediante un flujo forzado de aire húmedo, un equipo para la medida de dilatación por efectos térmicos y un equipo para estudiar la respuesta del suelo frente a flujos de calor. Los resultados obtenidos son consistentes con los deducidos por otros autores en el mismo material (Villar, 2000) y han permitido profundizar en el conocimiento del comportamiento de la bentonita (Lloret et al., 2002).El desarrollo y mejora de las técnicas de cálculo numérico, ha permitido que recientemente, se hayan podido desarrollar una serie de códigos numéricos que permiten la simulación de procesos de flujo multifásico y resolver las ecuaciones constitutivas que regulan el comportamiento mecánico del suelo. En esta tesis, se han analizado los ensayos de laboratorio realizados simulándolos con ayuda de un código de elementos finitos desarrollado por el Departamento de Ingeniería del Terreno de la Universitat Politècnica de Catalunya, CODE_BRIGHT (Olivella, 1995), que resuelve el problema citado anteriormente. De este modo, se han podido estudiar los diferentes fenómenos ligados al movimiento de agua, de calor y a los cambios de volumen en los ensayos realizados. Tradicionalmente, la cuantificación de parámetros que se realiza a partir de los ensayos de laboratorio, consiste básicamente en aplicar de manera directa la ley constitutiva que regula el comportamiento de la muestra en las condiciones del ensayo. Generalmente, consiste en deducir un parámetro de una ecuación relativamente sencilla (ensayos de permeabilidad) o dibujar los resultados obtenidos en el ensayo en sistemas de coordenadas especiales que permiten evaluar parámetros de manera gráfica (ensayos edométricos). Sin embargo, hay parámetros que no se pueden medir directamente (parámetros que regulan el flujo acoplado de agua y vapor debido a gradientes térmicos en un ensayo de flujo de calor), esto hace necesario que se deban utilizar otras técnicas para identificar los parámetros que los regulan. En esta tesis se han aplicado técnicas de identificación muy utilizadas en otros campos como son la hidrogeología o la sismología, para deducir parámetros que regulan el problema termo-hidráulico. Para ello ha sido necesario desarrollar un algoritmo de cálculo que, utilizando CODE_BRIGHT como rutina para resolver el problema directo, minimiza la diferencia entre los valores medidos en los ensayos y los valores calculados por el código (Pintado et al., 1998, 2002). / In the last years, the possibility of storing high level nuclear waste from nuclear power stations inside tunnels in host rock has been analysed. In these repositories, swelling clay located between the rock and the canisters is used to isolate the waste (FEBEX project; Alonso et al., 2000). In this PhD Thesis an experimental study carried out to characterize the thermo-hydro-mechanical behaviour of a compacted bentonite is presented. Due to the highly expansive character of the bentonite and the high temperatures and confining pressures in the repository, it was necessary to develop new test equipments and procedures: - A suction controlled oedometric cell, where suction is applied controlling the relative humidity of the air in contact with the soil. This relative humidity was fixed by a solution of sulphuric acid or salts. In this way, suctions up to 400 MPa could be reached and the maximum vertical stress that could be applied was of about 9 MPa. - An equipment to measure the thermal dilatation coefficient in partially saturated bentonite, which maintains its water content unaltered in a range of temperatures between 30ºC and 65ºC. - A cylindrical cell, where a controlled heat flux is applied to one of the ends, while in the other end a constant temperature is maintained in order to measure thermal and hydraulic parameters. The results of the tests are consistent with other results obtained on the same material by other authors (Villar, 2000) and increase the knowledge we have of this material (Lloret et al., 2003).In some of the tests carried out, important couplings between thermal and multiphase flows and the mechanical behaviour of bentonite are observed. In order to analyse the tests, the numerical model CODE_BRIGHT (Olivella, 1995) was used to simulate the tests as a boundary problem and to obtain values of the variables that were not measured or parameters of the numerical model that cannot be obtained directly. Finally, this PhD Thesis presents a general methodology to perform backanalysis of laboratory tests, which also involves the thermohydraulic behaviour of bentonite in a systematic manner as well. The procedure is based on a maximum likelihood approach that defines a probabilistic framework, in which error measurements and the reliability of the parameters identified can be estimated (Pintado et al., 1998, 2002). The method is applied to the identification of some of the thermal and hydraulic properties of a bentonite specimen, using temperature and water content measurements as input data.

The thesis presents numerical and experimental studies on joints.A formulation for the coupled analysis of thermo- hydro- mechanical problems in joints is presented. The work involves the establishment of equilibrium and mass and energy balance equations. Balance equations were formulated taking into account two phases: water and air. Once the joint element was implemented in Code_Bright computer code, it was then used to study some cases. The numerical simulation of hydraulic shear tests of roughness granite joints is presented. This allowed evaluating the coupling between permeability and the geometry of the opening of the joint. Then, a thermo-hydro-mechanical simulation of a large-scale nuclear waste repository was performed considering the joint element to model the interface between canister and bentonite. This example allowed evaluating the behaviour of the joint element when coupled to continuum elements. Then, other examples show how hydro-mechanical coupling affects the permeability and saturation of the joints and adjacent material. Finally, the gas flow through joints was also investigated.The experimental investigation focused on the effects of suction on the mechanical behaviour of rock joints. Laboratory tests were performed in a direct shear cell equipped with suction control. Suction was monitored using a vapour forced convection circuit controlled by an air pump that was connected to the shear cell. Once equilibrium conditions are achieved, the rock specimen is assumed to reach the Relative Humidity imposed by the flowing air at a given vapour concentration. Artificial joints of Lilla claystone were prepared. Joint roughness of varying intensity was created by carving the surfaces in contact in such a manner that rock ridges of different tip angles formed. These angles ranged from 0º (smooth joint) to 45º (very rough joint profile). The geometric profiles of the two surfaces in contact were initially positioned in a "matching" situation. Several tests were performed for different values of suction (200, 100 and 20 MPa) and for different values of vertical stress (30, 60 and 150 kPa).A constitutive model including the effects of suction and joint roughness is proposed to simulate the unsaturated behaviour of rock joints.The new constitutive law was incorporated in the code and experimental data were numerically simulated.

La ocurrencia de deslizamientos es uno de los principales problemas presentes durante el diseño, construcción y explotación de presas y embalses. La inundación del pie de los taludes, así como el desembalse rápido, pueden provocar primeras roturas o reactivar antiguos deslizamientos, existentes con frecuencia en el entorno de los embalses. Esta Tesis se centra en el caso particular de los deslizamientos en las márgenes de embalses en los que una masa de terreno desliza sobre una superficie de corte bien definida sin que se observe una intensa degradación del material movilizado. En la primera parte de la Tesis se discute el desembalse rápido como un problema acoplado de flujo y deformación en condiciones saturadas/no saturadas. Un riesgo adicional aparece cuando el deslizamiento acelera e invade el embalse a gran velocidad, generando una ola. La discusión de los fenómenos responsables de la aceleración de los deslizamientos sigue actualmente activa. Probablemente la falta de casos bien documentados dificulta el avance en su conocimiento. En esta Tesis se considera como fenómeno responsable de la aceleración del deslizamiento el efecto del calor en la banda de corte, lo que induce la generación de presión de agua y, por consiguiente, la reducción de la resistencia friccional. Se definen las ecuaciones del problema (balance de masa y calor y ecuaciones constitutivas) en la banda de corte y se integran junto a la ecuación del movimiento. Con objeto de encontrar criterios prácticos para cuantificar el riesgo de aceleración debido al fenómeno analizado, se ha obtenido una solución analítica para el caso de deslizamientos planos bajo las hipótesis de incompresibilidad del agua, partículas sólidas y medio poroso. La comparación entre la solución analítica y la numérica (sin considerar las hipótesis impuestas en el desarrollo analítico), cuando se varían los parámetros más relevantes dentro de un rango razonable, indica que la solución analítica es suficientemente precisa para aplicaciones prácticas. El desarrollo termo-hidro-mecánico presentado se aplica al caso del deslizamiento de Vaiont. En primer lugar se explica la situación de estabilidad previa a la rotura introduciendo la resistencia de la roca movilizada. El análisis es coherente con la información disponible (geometrías del deslizamiento, resistencia residual, propiedades de los materiales y ensayos de laboratorio). Cuando el mecanismo de generación de presión de agua debido al calor resultante del trabajo friccional se incluye en el análisis dinámico del modelo del deslizamiento de Vaiont, se predice bien la alta velocidad observada. Se han realizado análisis de sensibilidad y de efecto escala tanto para el caso de deslizamiento plano como para la geometría de Vaiont. Se han encontrado tres parámetros relevantes para explicar la aceleración del movimiento: el espesor de la banda de corte, su permeabilidad y su rigidez. De hecho, la permeabilidad y el espesor de la banda de corte están directamente relacionados dado que ambos dependen de la granulometría del material. Los resultados obtenidos indican que la permeabilidad de la banda es el parámetro clave. Un umbral de permeabilidad establecido entre 10-8 y 10-10 m/s, marca la transición entre deslizamientos potencialmente acelerados (cuando la permeabilidad es baja) y deslizamientos seguros (permeabilidades mayores a 10-10 m/s). En el caso de deslizamientos de grandes dimensiones, combinaciones críticas de la permeabilidad y espesor de la banda de corte resultan en un incremento substancial de la temperatura. Los altos valores resultantes de los cálculos (cientos o miles de ºC) invalidan el análisis aquí presentado. Fenómenos como la evaporación o la fusión de la roca deberían ser incluidos en estos casos. En el último Capítulo se analiza el deslizamiento de Canelles ocurrido recientemente. El deslizamiento pone en riesgo el buen funcionamiento de la presa y del embalse. Algunos de los desarrollos descritos en la Tesis, como son la solución del desembalse rápido y el modelo termo-hidro-mecánico para el análisis de la aceleración de los deslizamientos se han aplicado al caso de Canelles. El capítulo describe la metodología adoptada, que puede ser aplicada en casos similares. / Landsliding is an important problem when facing the design, construction and operation of dams and reservoirs. Impoundment of the slope toes as well as the rapid drawdown may trigger the movement of first-time landslides or reactivate ancient landslides often located in reservoir sites. This Thesis deals with the particular case of landslides around reservoirs defined as a mobilized mass that slides on a well-defined shearing surface without experiencing a major degradation. In the first part of the Thesis the mechanism of rapid drawdown is discussed as a fully coupled flow-deformation problem for saturated/unsaturated conditions. Additional risk appears when landslide accelerates and is able to enter the reservoir at high speed creating impulsive waves. The discussion on the different phenomena leading to the fast acceleration is today very active. Probably the lack of well-documented cases makes the advancement of knowledge difficult. The mechanism to explain the rapid acceleration of landslides favoured in this Thesis is based on thermal effects on the sliding surface that induce the generation of pore water pressure and therefore, the reduction of the frictional strength. The governing equations (mass and heat balance equations and constitutive equations) formulated in the shear band have been written and integrated together with the motion equation of the slide. With the aim of finding practical criteria to decide the actual risk of slide acceleration due the phenomena analysed, a closed-form solution has been obtained for the case of planar landslides under the hypothesis of incompressible water, solid particles and porous media. For a rational range of the most relevant parameters, comparison between analytical and numerical (relaxing the assumptions introduced in the analytical development) solutions shows a remarkable similarity and reveals that the closed-form solution is accurate enough for practical applications. The thermo-hydro-mechanical approach discussed is applied in the case of Vaiont landslide. The stability of this landslide before the failure is first discussed by means of a simple explanation introducing the internal strength of the mobilized rock. The analysis is consistent with the available data (slide geometry, residual strength, material properties and laboratory tests). When the self-feeding mechanism of pore pressure generation due to heat resulting from the frictional work is introduced in the dynamic analysis of the Vaiont model, the high velocity actually observed is predicted. Sensitivity and scale analysis have been performed for the case of a planar landslide and for the geometry of Vaiont. Three parameters have been found important to explain the acceleration of the motion: the thickness of the shearing band, its permeability and its stiffness. In fact, permeability and thickness can be related since both depend on the particle size distribution. Calculated results indicate that the permeability of the shear band is a key parameter. A threshold of permeability established around 10-8 to 10-10 m/s marks the transition for a potentially risky slide (when the permeability is lower) to a safe one (for higher values of permeability). For very large landslides, critical combinations of band permeability and band thickness result in a substantial increase in temperature. At high calculated values of temperature (hundreds or even thousands of ºC), the analysis presented is not applicable. Evaporation or advance constitutive equations including rock melting should be included. In a final chapter a recent large landslide located in Canelles reservoir is analyzed. The slide is regarded as a potential risk for the operation of the dam and the reservoir. Some of the developments made in the Thesis, namely the solution of rapid drawdown and the thermal coupled model for fast landsliding, are applied to Canelles. The chapter describes the methodology adopted which can be applied in similar cases.

Cotutela Universitat Politècnica de Catalunya i Aristotle University of Thessaloniki / The present Thesis deals with the solar disinfection of synthetic secondary effluent under laboratory controlled conditions, focusing on the post-irradiation bacterial regrowth. The influence of various internal and external factors and their effect on solar disinfection, as well as bacterial regrowth kinetics are the subject under question. With the aid of a common fecal indicator microorganism, the effects of light intensity, temperature, initial bacterial concentration, light energy (wavelength), manner of delivery (continuous-intermittent) were investigated. Also, the post-treatment events, such as dark repair, photoreactivation and the survival in natural water matrices were assessed, along with the use of technical means (flow photoreactors with recirculation) and advanced oxidation processes (photo-Fenton and sonication) for regrowth risk minimization. The findings provided valuable output, conclusions on the suitability of solar irradiation as a secondary wastewater disinfection technique, indicating the limitations of its applicability, the considerations on the treatment specifications and its environmental perspectives. / Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή πραγματεύεται την απολύμανση δευτεροβάθμια επεξεργασμένων τεχνητών λυμάτων υπό ελεγχόμενες συνθήκες, μελετώντας το φαινόμενο της επανανάπτυξης / επανεμφάνισης των μικροοργανισμών μετά την ακτινοβολία των λυμάτων. Αντικείμενό της είναι η μελέτη της επίδρασης μιας ευρείας γκάμας ενδογενών και εξωγενών παραγόντων τόσο κατά την διαδικασία της απολύμανσης, όσο και στην κινητική του βακτηριακού πληθυσμού. Με τη χρήση κοινών οργανισμών δεικτών κοπρανώδους μόλυνσης, μελετήθηκε η επίδραση του αρχικού βακτηριακού πληθυσμού, η ένταση και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας, η θερμοκρασία απολύμανσης και ο τρόπος παροχής του φωτός (συνεχής-ασυνεχής) κατά την διαδικασία. Μελετήθηκαν ακόμα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα μετά την ακτινοβολία, όπως το φαινόμενο της επανανάπτυξης του βακτηριακού πληθυσμού στο σκοτάδι, η φωτο-επιδιόρθωση και η επιβίωση των μικροοργανισμών σε φυσικά νερά μετά την ακτινοβολία. Διερευνήθηκε τέλος η δυνατότητα χρήσης αντιδραστήρων συνεχούς ροής με επανακυκλοφορία και ο συνδυασμός εφαρμογής προχωρημένων μεθόδων οξείδωσης (αντιδραστήριο photo-Fenton) με υπερήχους, στοχεύοντας στην ελαχιστοποίηση της πιθανότητας επανανάπτυξης των μικροοργανισμών. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ενδεδειγμένες πρακτικές εφαρμογής, συμπεράσματα για την καταλληλότητα της ηλιακής ακτινοβολίας ως μεθόδου απολύμανσης δευτεροβάθμια επεξεργασμένων λυμάτων, προβληματισμούς όσον αφορά τις τεχνικές λεπτομέρειες και περιβαλλοντικές ανησυχίες. / Aquesta tesi tracta de la desinfecció d’un efluent secundari sintètic mitjançant llum solar en condicions controlades de laboratori, centrant-se en el recreixement dels bacteris després de la irradiació. La influencia de diversos factors interns i externs i el seu efecte en la desinfecció solar, així com la cinètica del recreixement bacterià són els temes estudiats. Amb l’ajuda d’un microorganisme indicador comú de contaminació fecal, es van investigar els efectes de la intensitat de la llum, de la temperatura, de la concentració inicial de bacteris, de l’energia lluminosa (longitud d’ona) i de la seva forma d’aplicació (contínua o intermitent). També es van estudiar els esdeveniments del posttractament, com son la reparació en foscor, la fotoreactivació i la supervivència en matrius naturals, així com l’ús de recursos tècnics (fotoreactors amb recirculació) i processos avançats d’oxidació (photo-Fenton i sonicació) per minimitzar el risc de recreixement. Els resultats obtinguts han permès formular conclusions valuoses sobre la idoneïtat d’utilitzar la radiació solar com a tècnica secundaria de desinfecció d’aigües residuals, indicant les limitacions de la seva aplicació, les consideracions sobre les especificacions del tractament i les seves perspectives ambientals. / En la presente Tesis doctoral se estudia la desinfección solar de un efluente secundario sintético en condiciones controladas de laboratorio, centrándose en el recrecimiento bacteriano después del tratamiento de irradiación. La influencia de diversos factores tanto internos como externos y sus efectos sobre la desinfección solar, así como el recrecimiento bacteriano son el tema principal de esta investigación. Empleando un microorganismo indicador fecal común, se investigaron los efectos de la intensidad de la luz, la temperatura, la concentración bacteriana inicial, la energía de la luz (longitud de onda) y la forma de suministro (continua-intermitente). Asimismo, se evaluaron los eventos posteriores al tratamiento, tales como la reparación oscura, la fotorreactivación y la supervivencia en matrices acuosas naturales, así como el uso de medios técnicos (fotorreactores de flujo con recirculación) y procesos de oxidación avanzada (foto-Fenton y sonicación) para mitigar el riesgo de recrecimiento. Los hallazgos proporcionaron valiosos resultados, conclusiones referentes a las aplicaciones prácticas, conclusiones sobre la adecuación de la irradiación solar como técnica de desinfección de aguas residuales secundarias, con indicaciones a las limitaciones de su aplicabilidad, consideraciones sobre las especificaciones del tratamiento y sus perspectivas ambientales

En este documento de Tesis Doctoral, se presenta la recopilación, reconstrucción y análisis de los inventarios de movimientos en masa (MM) y los campos de lluvias para tres eventos históricos en los Pirineos, de los que se tenía poco conocimiento: Molló-Queralbs (octubre de 1940), Barruera-Vielha (agosto de 1963) y Berga-Cercs (junio de 2008). De éstos se recopiló información a partir de fuentes secundarias, fotografías aéreas de las respectivas épocas y se obtuvieron los inventarios de movimientos en masa mediante la digitalización de las cicatrices de las roturas con el uso de sistemas de información geográfica (ArcGIS®). En Molló-Queralbs se identificaron 620 MM en un área de 412 km2; en Barruera-Vielha un total de 207 MM en 504 km2 y en Berga-Cercs 224 cicatrices en 20 km2; por lo que los tres casos corresponden a ocurrencias regionales de múltiples eventos de MM (MORLE).El desarrollo de la investigación se centró en recopilar, reconstruir y analizar los datos relevantes de los tres casos de estudio, con el fin de emplear esta información en el análisis de relaciones entre factores que predispusieron, prepararon y desencadenaron numerosos MM en áreas de gran extensión. Se analizaron las relaciones magnitud-frecuencia de MM inventariados y su distribución espacial; se realizó el análisis de las lluvias generadoras de dichos movimientos a partir de los datos registrados por las estaciones meteorológicas existentes en las respectivas épocas y se calcularon los mapas digitales de precipitación (campos de lluvias); y, finalmente se calculó la relación entre las distribuciones espaciales de las lluvias y los MM.La implementación de métodos estadísticos, que incluyen el Estimador de Máxima Verosimilitud (EMV), permitió definir una metodología para inferir la distribución que mejor se ajusta a la de los datos de inventarios de MM. Siguiendo esta metodología, con las dificultades que implican la calidad de las fotografías aéreas, su pequeña escala que dificulta la detección y digitalización de las cicatrices, la revegetación de cicatrices con el tiempo y que por tanto no aparecen en el registro fotográfico conllevando a la cautela con respecto a la completitud del inventario obtenido. Para el caso de los tres MORLE analizados fue posible definir que una distribución tipo Wakeby explica bien las distribuciones de los datos analizados. Adicionalmente, el análisis de las relaciones entre variables intrínsecas del terreno, la distribución de los MM inventariados y el campo de lluvias, sirvió para concluir que tanto las formaciones superficiales como la pendiente del terreno son los condicionantes para la ocurrencia de roturas en las tres zonas de estudio; y que el uso actual del suelo es de especial importancia documentarlo para soportar mejor el análisis de los eventos. La importancia de este estudio radica en la documentación y reconstrucción muchos años después de la ocurrencia de fenómenos MORLE en los Pirineos, utilizando fotografías aéreas y registros de lluvias. Eventos que nunca antes habían sido documentados y que representan una contribución a la definición de umbrales desencadenantes de MM y a la comprensión de los factores condicionantes del terreno para el establecimiento de sistemas de alerta temprana y a la mitigación del riesgo en estas tres importantes zonas de Catalunya. Finalmente, se recomienda contar con mapas de formaciones superficiales y sus respectivas características (espesor, materiales constituyentes y caracterización geotécnica) y se establece como futura línea de investigación la integración de esta información primaria con inventarios completos de movimientos en masa, para la determinación de umbrales de lluvias detonantes en los Pirineos Catalanes. / In this Ph.D thesis the compilation, reconstruction, and analyses of inventories of MM and rain fields for three poorly-known historical events in the Pyrenees is presented: Molló-Queralbs (October 1940), Barruera-Vielha (August 1963) and Berga-Cercs (June 2008). Information on these events was compiled from secondary sources and aerial photographs and the MM inventories were prepared by digitizing the of rupture scars using ArcGIS®. In the Molló-Queralbs area a total of 620 MM were mapped within 412 km2; in Barruera-Vielha a total of 207 MM within 504 km2 and in Berga-Cercs 224 scars within 20 km2; which resulted in their characterization as MORLE events. The research work focused on compiling,reconstructing and analyzing relevant data on the three case studies, with the aim of using this information in the analysis of relationships among the factors that predisposed, prepared and triggered the numerous MM in these large areas. The frequency-magnitude functions and the spatial distribution of MM inventories were analyzed; the analyses of generating rains for MM were performed from data recorded by the existing meteorological stations during the three time periods; digital maps of precipitation (rain fields) were calculated; and finally the relationship between spatial distribution of rains and MM was calculated. Implementation of statistical methods, including the Maximum Likelihood Method, allowed defining a methodology to infer the best-fitting distribution to MM inventories. In following this methodology several difficulties were met: quality of aerial photographs and their small coverage (which makes difficult to detect and digitize rupture scars), the vegetation cover that develops with time (which masks MM in the photographic records), which in turn implies to cautiously take the completeness of MM inventories. In the three MORLE events analyzed it was possible to determine that a Wakeby-type distribution best explains the data. Additionally, the analyses of relationships among intrinsic terrain variables, and the inventories of MM and their rain fields, were used to conclude that both surface formations and terrain slope are conditionants for MM occurrence within the three study areas; and that the current land use bears special relevance when analyzing these events. The importance of this study lies on the a posteriori documentation and reconstruction of never-before-reported MORLE phenomena in the Pyrenees, using aerial photographs and precipitation records. The study represents a contribution to the quantification of triggering thresholds for MM and understanding conditioning terrain factors for the establishment of early warning systems and risk mitigation in these three important regions of Catalonia. Finally,recommendations are made for the construction of surface formations maps with information on thickness, constituting materials, and geotechnical characterization. A line of research about integrating this primary information with complete inventories of MM is established, to determining triggering rainfall thresholds in the Catalonian Pyrenees. / Els moviments en massa són processos geològics que modelen el paisatge, la seva ocurrència indica susceptibilitat a la inestabilitat del terreny i quan afecten els éssers humans, els seus béns i serveis, ocasionen pèrdues econòmiques que impacten el seu nivell de vida i el desenvolupament econòmic d'una regió. Les pluges són l'agent extern que comunament genera desestabilitzacions del terreny, sent les d'alta intensitat i curta durada les responsables de l'ocurrència d'esllavissades superficials i corrents d'arrossegalls. La caracterització tant del terreny com de les pluges, així com de les interaccions entre ells, permet definir les zones on és més factible l'ocurrència futura de moviments en massa. Nombrosos fenòmens d'aquest tipus gairebé sempre ocorren simultàniament en àrees extenses, on a més d'existir materials propensos a la desestabilització, la topografia és abrupta; la qual cosa representa una amenaça múltiple de difícil maneig per part de les autoritats locals, més quan l'extensió de l'afectació sobrepassa els límits administratius i governamentals. Aquests esdeveniments de múltiple ocurrència, encara descrits en diversos estudis de determinació de llindars de pluges detonants, recentment han estat denominats en la literatura especialitzada, MORLE per les sigles en anglès (Multiple-Ocurrence of Regional Landslides Events). Una adequada gestió de l'atenció d'aquests esdeveniments, requereix el coneixement dels que han ocorregut en el territori, la seva caracterització i anàlisi. No obstant això, hi ha ocasions en que per diferents raons no es poden documentar immediatament com seria l'indicat. En aquests casos, cal realitzar la reconstrucció del que ha passat, recopilant la major quantitat d'informació per al seu posterior ús en la zonificació de la susceptibilitat del terreny a moviments en massa i el seu posterior ús en l'avaluació de l'amenaça i gestió integral del risc. En aquest document de Tesi Doctoral, es presenta la recopilació, reconstrucció i anàlisi dels inventaris de moviments en massa (MM) i els camps de pluges per tres esdeveniments històrics als Pirineus, dels quals es tenia poc coneixement: Molló-Queralbs (octubre de 1940), Barruera-Vielha (agost de 1963) i Berga-Cercs (juny de 2008). D'aquests es va recopilar informació a partir de fonts secundàries, fotografies aèries de les respectives èpoques i es van obtenir els inventaris de moviments en massa mitjançant la digitalització de les cicatrius dels trencaments amb l'ús de sistemes d'informació geogràfica (ArcGIS ®). A Molló-Queralbs es van identificar 620 MM en una àrea de 412 km2; a Barruera-Vielha un total de 207 MM en 504 km2 i a Berga-Cercs 224 cicatrius en 20 km2; de manera que els tres casos corresponen a ocurrències regionals de múltiples esdeveniments de MM (MORLE). El desenvolupament de la investigació es va centrar en recopilar, reconstruir i analitzar les dades rellevants dels tres casos d'estudi, per tal d'emprar aquesta informació en l'anàlisi de relacions entre factors que van predisposar, van preparar i van desencadenar nombrosos MM en àrees de gran extensió. Es van analitzar les relacions magnitud-freqüència de MM inventariats i la seva distribució espacial; es va realitzar l'anàlisi de les pluges generadores d'aquests moviments a partir de les dades registrades per les estacions meteorològiques existents en les respectives èpoques i es van calcular els mapes digitals de precipitació (camps de pluges); i, finalment es va calcular la relació entre les distribucions espacials de les pluges i els MM La implementació de mètodes estadístics, que inclouen l'Estimador de Màxima Versemblança (EMV), va permetre definir una metodologia per a inferir la distribució que millor s'ajusta a la de les dades d'inventaris de MM. Seguint aquesta metodologia, amb les dificultats que impliquen la qualitat de les fotografies aèries, la seva petita escala que dificulta la detecció i digitalització de les cicatrius, la revegetació de cicatrius amb el temps i que per tant no apareixen en el registre fotogràfic comportant a la cautela pel que fa a la completesa de l'inventari obtingut. Per al cas dels tres MORLE analitzats va ser possible definir que una distribució tipus Wakeby explica bé les distribucions de les dades analitzades. Addicionalment, l'anàlisi de les relacions entre variables intrínseques del terreny, la distribució dels MM inventariats i el camp de pluges, va servir per concloure que tant les formacions superficials com el pendent del terreny són els condicionants per l'ocurrència de trencaments en les tres zones d'estudi; i que l'ús actual del sòl és d'especial importància documentar per suportar millor l'anàlisi dels esdeveniments. La importància d'aquest estudi rau en la documentació i reconstrucció molts anys després de l'ocurrència de fenòmens MORLE als Pirineus, utilitzant fotografies aèries i registres de pluges. Esdeveniments que mai abans havien estat documentats i que representen una contribució a la definició de llindars desencadenants de MM ia la comprensió dels factors condicionants del terreny per a l'establiment de sistemes d'alerta primerenca i la mitigació del risc en aquestes tres importants zones de Catalunya. Finalment, es recomana comptar amb mapes de formacions superficials i les seves respectives característiques (gruix, materials constituents i caracterització geotècnica) i s'estableix com a futura línia d'investigació la integració d'aquesta informació primària amb inventaris complets de moviments en massa, per a la determinació de llindars de pluges detonants als Pirineus Catalans.

En este trabajo se deduce, mediante un modelo teórico, la resistencia a fatiga de tendones de gran longitud en puentes atirantados a partir de la resistencia a fatiga de probetas de pequeño tamaño. Se introduce la hipótesis de dependencia de los diferentes tramos que componen el tendón mediante un modelo ARMA (p, q) de Box-Jenkins en la simulación. Se analiza la influencia de la ley de tensiones a lo largo del tendón y se estudia la rotura progresiva, tanto estática como a fatiga, para un tendón múltiple. / In this work indicates, by a theoretical model, the fatigue strength of very long wires at cable-stayed bridges based on the fatigue strength of small size test. We introduce the hypothesis of dependence of the different sections that make up the wire using a Box-Jenkins model, ARMA (p, q), in the simulation. The influence of the tension law is analyzed along the tendon and the progressive failure is studied, both static and fatigue, for a multiple wire.

Presentamos una formulación nueva para el análisis de problemas Termo-hidro-mecánicos en medios salinos. Esta formulación incluye, desde la obtención de ecuaciones de balance de masa, momento y energía hasta su resolución numérica, incluyendo la derivación de algunas ecuaciones constitutivas. El programa de calculo resultante (Code Bright) puede usarse para analizar problemas reales de sistemas de sellado construidos con agregados porosos de sal, que era la motivación original de este trabajo.Las ecuaciones de balance se han formulado teniendo en cuenta que en un medio salino existen tres especies o componentes mayoritarios. Estos son: la sal, el agua y el aire. Uno de los aspectos diferenciadores respecto a otros medios geológicos es que la fase sólida se disuelve a concentraciones elevadas en la fase liquida a la que se llama Salmuera. Otro aspecto interesante es la presencia de inclusiones de salmuera en la fase sólida. La disolución y precipitación de la sal da lugar a un mecanismo de deformación por fluencia. La forma de los granos de sal cambia por disolución en las zonas donde se concentran las tensiones y recristalizacion en las zonas de menor estado tensional. Además los granos también se deforman por el carácter muy dúctil del propio sólido cristalino. Hemos derivado una nueva ley constitutiva tensión deformación para los agregados porosos de sal, que se basa en acoplar una geometría idealizada de los granos con los mecanismos fundamentales de deformación.Una vez que se ha desarrollado y verificado el programa de cálculo, este ha sido aplicado para el estudio de diferentes fenómenos. Presentamos el análisis de las variaciones de porosidad inducidas por gradientes de temperatura en agregados porosos de sal no saturados. Las diferencias de temperatura inducen un flujo de vapor que es contrarrestado por un flujo de salmuera. Este arrastra la sal disuelta y da lugar a un flujo de sal hacia zonas de temperatura más alta.

Este trabajo estudia los sistemas no convencionales de tecnologías arquitectónicas ubicándose dentro de las estructuras de rápido montaje utilizando como método de generación de la forma las curvas de flexión. El estudio comprende la demostración técnica y viabilidad constructiva de conseguir formas tridimensionales en equilibrio, ligeras, y móviles a través de este método.Esta investigación plantea problemas asociados al comportamiento estructural de las mallas de barras pre-flectadas arriostradas con membranas textiles. La generación de la forma, procesos de diseño, métodos de montajes, detalles constructivos y aplicaciones arquitectónicas de estas cubiertas son parte de este trabajo. La investigación abarca actividades teóricas, descriptivas y bibliográficas, referidas al estado del arte de las cubiertas ligeras de mallas pre-flectadas, siendo necesario visitas técnicas a edificaciones, encuentros con especialistas del área, entre otras. Se hace especial énfasis en las actividades experimentales, centrándose en demostrar la potencialidad técnica de la propuesta a través de la realización de modelos físicos y digitales, con el uso de programas de cálculo estructural de segundo orden (Easy-Technet).Para la comprobación de la hipótesis, planteada en este trabajo. Se realizó la construcción de un prototipo a escala natural incluyó el diseño de piezas y detalles constructivos. Este prototipo fue financiado por el Centro de Desarrollo de Cooperación para el Desarrollo CCD UPC (España) y el Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico CDCH-UCV (Venezuela), cuyo resultado se evaluó de acuerdo al funcionamiento estructural y geométrico. Esta investigación tiene una orientación eminentemente tecnológica y contribuye a enriquecer los conocimientos existentes sobre los métodos de transformación de mallas deformadas con componentes pre-flectados, que hasta ahora son los menos estudiados. / In this document, present it the results obtained in the doctoral thesis research, made in the department of Arquitectural Constructors in the School of Architecture in Barcelona (UPC) Spain, under the tutorship of Dr. José Llorens and Dr. Ramón Sastre as co-author, collaborating also with Dr. Jurgen Hennickly of the Institute of Light Structures of the Stuggart University, and with Dr. Dieter Strobel from the Technet Company in Stuttgart.A concise description of the potentialities of the light structures of rapid assembly utilised as a constructive method in the bending of a flat wire-netting to obtain a geometric balanced form with a textile membrane hanging prestressed. The emphasis will be made in search of a process of form, assembly and the structural behaviour in the presence of faced external weights which permits defining it as a pliable structure. When flat the grill is a mechanism with measures of liberty. The articulate knot causes friction among its components, the bar moves parallel with another causing in all the squares a robic shape and the net has the behaviour of a parallelogram. This movement causes changes in the length of the diagonal between the knots where two of them move of the net and the angle changes between the Bars indicate that the initial general form was altered conforming the double curvature.The method in obtaining the form by the bending curves part, if and when, the net is curved, act over its charge of the equal magnitude and the same sense, in which the net may be uniformly shared in all the bars that the forms deforming almost the entire net homogeneously, thus generating the dome supported in four points with perimetral arcs on its borders. In this sense,the result of the form structure was proven. The bending general behaviour of the net to the bending depends on the cross of the bar, the value of the modules elasticity and the rigidity of its nodes. The Bars transmit forces of compression and the traction of the membrane. With this experimental research has proved that this new experimental typology substitutes weight by force, naming it PREBENDING STRUCTURES. It reinforces the principle of the ant that to charge with more weight that of its proper weight the sustainable skeleton generates a structural efficiency.

Aquest estudi tracta del procés de disseny i construcció de l'edifici de l'Illa Diagonal, a Barcelona. Aquest procés, dirigit pels arquitectes Rafael Moneo i Manuel de Solà-Morales fou interessant i exemplar per la seva complexitat i pel fet de combinar un encadenament de decisions basades en anàlisis objectius amb d'altres més idiosincràtiques i íntimes que son atribuïbles a les dues personalitats dels arquitectes i a les seves interaccions amb el client i l'equip que els recolzava. Un equip que va esta encapçalat per l'autor de l'estudi durant molt temps.També es considera en aquest estudi que hi ha un valor pedagògic i de testimoni documental perquè el resultat en fou un edifici de qualitat doble: com a peça individual d'arquitectura i com a peça integrada i potenciadora de la ciutat. I aquesta qualitat ha estat reconeguda públicament.El treball s'estructura en dues parts, la primera analitza els documents del concurs d'idees per a la Illa Diagonal i la segona estudia el projecte de l'edifici principal.L'anàlisi del concurs revela el parti mitjançant el qual els arquitectes proposen controlar la gran complexitat originaria del lloc i del programa i que consisteix en crear dues entitats diferenciades: un edifici principal amb un volum potent que s'adreci a l'escala de tota la ciutat, posat paral·lel a l'Avinguda Diagonal i un repertori d'edificis menors situats al perímetres de la resta de la illa, adequats a l'escala del barri de les Corts que es troba cap al Sud d'aquella avinguda. Això configura un primer conjunt de problemes arquitectònics i estableix una jerarquia entre ells. L'evolució que van tenir aquests problemes i com es varen solucionar durant el procés de disseny i construcció constituirà la segona part del treball.El material bàsic per aquesta investigació el constitueixen els documents del Concurs, els 1500 plànols del projecte d'arquitectura, les maquetes realitzades, el projecte d'enginyeria, i els nombrosos documents, informes ... produïts al llarg del procés de definició d'aquest conjunt edificat.El material gràfic seleccionat que es reprodueix en aquesta tesi està reduït dels originals segons múltiples enters i es mostra en les dimensions més grans possibles per reconèixer la importància que va tenir el projecte dibuixat en el procés de definició d'aquest edificiEls resultats d'aquest estudi serveixen per recolzar la conclusió del seu autor en el sentit de que les formes de l'edifici s'originen sobretot a partir d'interpretacions del lloc, de la voluntat de construir una imatge per aquell sector de ciutat sense deixar de millorar-ne les qualitats urbanes. La gran majoria de decisions figuratives deriven d'una relació especialment forta de la façana de l'edifici principal amb l'avinguda Diagonal. També foren decisions de gran importància les de relligar el barri de les Corts situat al Sud de la Diagonal amb els barris situats al Nord de la mateixa -que s'aconseguí amb un pas soterrat en prolongació del carrer Constança- i l'adopció per a la planta baixa del mateix pendent que la pròpia Avinguda Diagonal. Ambdues foren imprescindibles per a garantir una inserció suau i positiva de l'edifici en el seu entorn. L'edifici pot ser explicat com un contenidor d'usos diversos d'escala de la gran ciutat i portadors de "centralitat" pensat per a ser capaç de suportar canvis d'activitat i d'operadors de tota mena. Els usos principals que es donen en l'edifici són un aparcament soterrani, unes galeries comercials, unes oficines i hotel en les plantes superiors. Tots ells amb les seves pròpies instal·lacions i accessos. El conjunt representa un repte arquitectònic considerable que els arquitectes varen convertir en un al·licient del seu edifici: la tensió entre unitat i diversitat.L'estudi segueix el passos que precediren la implantació final de l'edifici, la seva silueta i volumetria fraccionada, la qualitat dels materials etc, i explica el procés de compromís entre les configuracions d'origen extern i les d'origen intern sorgides d'una laboriosa compatibilitat entre programes.