Eliminats de l'annex el text complet dels articles citats per respectar els dret dels editors. / Underground constructions below the water table may be problematic if the role of groundwater is not properly acknowledged. Difficulties worsen in urban environments. Two aspects should be taken into account in the interaction between underground constructions and groundwater, 1) the impacts caused by the construction in the aquifers and 2) the difficulties that groundwater causes during the construction. Therefore, the design of an underground construction must be minimize the impacts in the underground environment as well as guaranteeing the safety of the workers and the integrity of adjacent structures. The adopted measures must not complicate the development of the construction and must not increase the total cost. To sum up, the construction must be efficient. These questions arose during the construction of the High Speed Train (HST) tunnel in Barcelona, which passes next to the Sagrada Familia. This thesis proposes answers to the questions which came up. Two problems may arise when a construction intersects an aquifer, the drain and the barrier effect. While the former has been widely studied, the second has not been adequately formalized and this is the first aim of the thesis. Analytical solutions are obtained to compute the head variations caused by an underground impervious structure. The solutions allow computing of the impact under different circumstances and to design corrective measures. The proposed equations were verified by using the data from real underground constructions. Subsidence caused by dewatering processes of deep excavations is feared. This fact affects the design. One option to reduce subsidences consist on deepen the enclosures (diaphragm walls, piles, jet-grouting piles) in order to avoid or minimise the dewatering. The second objective is to discuss the effectiveness of this measure, which rise the cost of the constructions, since drawdown caused by pumping are usually small and less dangerous (poorly differential) than is expected. Moreover, the pumping stabilizes the bottom of excavations. Therefore, to deepen the enclosures may be less efficient than combining short enclosures with deep pumping wells. Both alternatives must be compared. Thus, a number of dewatering scenarios, where the depth of the enclosures and the pumping wells are varied, are compared considering the safety, the outside affectations and the cost. Results show that combining deep pumping wells with short enclosures can become the most efficient method to perform excavations in preconsolidated soils. ii Regardless of the method used to perform an excavation, the enclosure, always, plays an important role since it guarantees the stability of the excavation walls and prevents the entrance of lateral flow. The presence of small defects may lead to disastrous consequences, which would invalidate all the previous work oriented to develop an efficient construction. Therefore, given that the defects are relatively common, that the techniques used to detect defects are limited and that the groundwater behaviour taking into account underground structures can be predicted, the third objective of the thesis is to develop hydraulic methods to assess the state of an enclosure. These methods, specifically the Watertightness Assessment Test (WTAT), are used as much to estimate the effective parameters of the enclosure as to locate the defects. Finally, the steps followed during the construction of the HST tunnel in Barcelona demonstrate the importance of the geological characterisation. If the soil is well known, all the aspects associated with the construction can be predicted accurately, which is crucial for designing an efficient underground construction. The geology, the hydrogeology and the historical processes suffered by the soil must be characterized accurately. / Las construcciones subterráneas realizadas por debajo del nivel piezométrico pueden ser problemáticas si no se reconoce el papel del agua subterránea. Las dificultades aumentan en ambientes urbanos. La interacción con el agua subterránea tiene lugar en las dos direcciones 1) los impactos causados por la construcción sobre el acuífero y 2) las dificultades que, durante la construcción, causará la presencia de agua subterránea. Por ello, el diseño de una construcción subterránea debe minimizar los impactos en el medio subterráneo y garantizar la seguridad de los trabajadores y la integridad de las estructuras adyacentes. Las medidas adoptadas no deben complicar en exceso el desarrollo de las obras ni sobrecargar el coste total de la obra. En resumen, la construcción debe ser eficiente. Estas preguntas surgieron durante la construcción del túnel para el Tren de Alta Velocidad (HST) en Barcelona, adyacente a la Sagrada Familia. En esta tesis se proponen respuestas a las mismas. Los impactos sobre el acuífero pueden ser de dos tipos: el efecto dren y el efecto barrera. Mientras que el primero ha sido ampliamente estudiado, el segundo no ha sido formalizado adecuadamente, lo que constituye el primer objetivo de esta tesis. Para calcular las variaciones de nivel causadas por una estructura subterránea impermeable, se derivan ecuaciones para diversas condiciones de obra y para medidas correctoras. Se han verificado con datos de construcciones reales. La subsidencia causada por el drenaje de excavaciones profundas es uno de los temores más condicionantes del diseño. Una de las maneras de reducirla, consiste en profundizar los recintos (pantallas, pilotes, columnas de jet-grouting) con el fin de evitar o minimizar el bombeo. El segundo objetivo de esta tesis es cuestionar la eficacia de estas medidas, que aumentan el coste de la construcción, ya que los asientos causados por el bombeo suelen ser pequeños y menos peligrosos (poco diferenciales) de lo temido. Además, el bombeo estabiliza la base de las excavaciones. Por ello realizar recintos más profundos puede ser menos eficiente que combinar recintos cortos y pozos de bombeo profundos. Es obvio que ambas alternativas deben compararse adecuadamente. Para ello, se han estudiado una serie de escenarios de drenaje que son comparados teniendo en cuenta la seguridad, las afecciones externas y el coste. Las variaciones entre los diferentes escenarios son las profundidades de los recintos y de los pozos de bombeo. Los resultados muestran que combinar pozos de bombeo profundos con recintos cortos es el método más eficiente para llevar a cabo excavaciones en suelos preconsolidados. Independientemente del método utilizado para llevar a cabo una excavación, el recinto, siempre juega un papel importante, ya que garantiza la estabilidad de las paredes de la excavación y evita la entrada de flujo lateral. La presencia de pequeños defectos puede tener consecuencias desastrosas, lo que haría inútil todo el trabajo previo orientado a desarrollar una construcción eficiente. Por lo tanto, dado que los defectos son relativamente comunes, que las técnicas utilizadas para detectar defectos son limitadas y que el comportamiento del agua subterránea puede ser predicho teniendo en cuenta las estructuras subterráneas existentes. El tercer objetivo de la tesis es desarrollar métodos hidráulicos para evaluar el estado del recinto de una excavación. Se muestra que estos métodos y, en particular, el ensayo de caracterización de impermeabilización permiten tanto estimar los parámetros efectivos del recinto como localizar los defectos. Por último, los pasos seguidos durante la construcción del túnel para el Tren de Alta Velocidad en Barcelona evidencian la importancia de una buena caracterización geológica. Si el suelo es bien conocido, todos los aspectos asociados con la construcción pueden ser estimados con precisión, lo que resulta crucial para diseñar una construcción subterránea eficiente. La geología, la hidrogeología y los procesos históricos sufridos por el suelo deben ser bien conocidos. / Les construccions subterrànies realitzades sota el nivell piezométric poden ser problemàtiques si no es reconeix el paper de l'aigua subterrània. Les dificultats augmenten en ambients urbans. La interacció amb l'aigua subterrània té lloc en els dos sentits 1) els impactes causats per la construcció sobre l'aqüífer i 2) les dificultats que, durant la construcció, causarà la presència d'aigua subterrània. Per això, el disseny d'una construcció subterrània ha de minimitzar els impactes al medi subterrani i garantir la seguretat dels treballadors i la integritat de les estructures adjacents. Les mesures adoptades no han de complicar en excés el desenvolupament de les obres ni sobrecarregar el cost total de l'obra. En resum, la construcció ha de ser eficient. Aquestes preguntes van sorgir durant la construcció del túnel per al Tren d'Alta Velocitat a Barcelona, adjacent a la Sagrada Família. En aquesta tesi es proposen respostes a les mateixes. Els impactes sobre l'aqüífer poden ser de dos tipus: l'efecte dren i l'efecte barrera. Mentre que el primer ha estat àmpliament estudiat, el segon no ha estat formalitzat adequadament, la qual cosa constitueix el primer objectiu d'aquesta tesi. Per calcular les variacions de nivell causades per una estructura subterrània impermeable, es deriven equacions per a diverses condicions d'obra i per a mesures correctores. S'han verificat amb dades de construccions reals. La subsidència causada pel drenatge d'excavacions profundes és un dels temors més condicionants del disseny. Una de les maneres de reduir-la, consisteix a aprofundir els recintes (pantalles, pilotis, columnes de jet-grouting) amb la finalitat d'evitar o minimitzar el bombament. El segon objectiu d'aquesta tesi és qüestionar l'eficàcia d'aquestes mesures, que augmenten el cost de la construcció, ja que els seients causats pel bombament solen ser petits i menys perillosos (poc diferencials) del temut. A més, el bombament estabilitza la base de les excavacions. Per això realitzar recintes més profunds pot ser menys eficient que combinar recintes curts i pous de bombament profunds. És obvi que ambdues alternatives han de comparar-se adequadament. Per a això, s'han estudiat una sèrie d'escenaris de drenatge que són comparats tenint en compte la seguretat, les afeccions externes i el cost. Les variacions entre els diferents escenaris són les profunditats dels recintes i dels pous de bombament. Els resultats mostren que combinar pous de bombament profunds amb recintes curts és el mètode més eficient per dur a terme excavacions en sòls preconsolidats. vi Independentment del mètode utilitzat per dur a terme una excavació, el recinte, sempre juga un paper important, ja que garanteix l'estabilitat de les parets de l'excavació i evita l'entrada de flux lateral. La presència de petits defectes pot tenir conseqüències desastroses, la qual cosa faria inútil tot el treball previ orientat a desenvolupar una construcció eficient. Per tant, atès que els defectes són relativament comuns, que les tècniques utilitzades per detectar defectes són limitades i que el comportament de l'aigua subterrània pot ser predit tenint en compte les estructures subterrànies existents. El tercer objectiu de la tesi és desenvolupar mètodes hidràulics per avaluar l'estat del recinte d'una excavació. Es mostra que aquests mètodes i, en particular, l'assaig de caracterització d'impermeabilització (WTAT) permeten tant estimar els paràmetres efectius del recinte com localitzar els defectes. Finalment, els passos seguits durant la construcció del túnel per al Tren d'Alta Velocitat a Barcelona evidencien la importància d'una bona caracterització geològica. Si el sòl és ben conegut, tots els aspectes associats amb la construcció poden ser estimats amb precisió, la qual cosa resulta crucial per dissenyar una construcció subterrània eficient. La geologia, la hidrogeologia i els processos històrics soferts pel sòl han de ser ben coneguts.

This PhD thesis proposes a p-adaptive technique for the Hybridizable Discontinuous Galerkin method (HDG). The HDG method is a novel discontinuous Galerkin method (DG) with interesting characteristics. While retaining all the advantages of the common DG methods, such as the inherent stabilization and the local conservation properties, HDG allows to reduce the coupled degrees of freedom of the problem to those of an approximation of the solution de¿ned only on the faces of the mesh. Moreover, the convergence properties of the HDG solution allow to perform an element-by-element postprocess resulting in a superconvergent solution. Due to the discontinuous character of the approximation in HDG, p-variable computations are easily implemented. In this work the superconvergent postprocess is used to de¿ne a reliable and computationally cheap error estimator, that is used to drive an automatic adaptive process. The polynomial degree in each element is automatically adjusted aiming at obtaining a uniform error distribution below a user de¿ned tolerance. Since no topological modi¿cation of the discretization is involved, fast adaptations of the mesh are obtained. First, the p-adaptive HDG is applied to the solution of wave problems. In particular, the Mild Slope equation is used to model the problem of sea wave propagation is coastal areas and harbors. The HDG method is compared with the continuous Galerkin (CG) ¿nite element method, which is nowadays the common method used in the engineering practice for this kind of applications. Numerical experiments reveal that the e¿ciency of HDG is close to CG for uniform degree computations, clearly outperforming other DG methods such as the Compact Discontinuous Galerkin method. When p-adaptivity is considered, an important saving in computational cost is shown. Then, the methodology is applied to the solution of the incompressible Navier-Stokes equations for the simulation of laminar ¿ows. Both steady state and transient applications are considered. Various numerical experiments are presented, in 2D and 3D, including academic examples and more challenging applications of engineering interest. Despite the simplicity and low cost of the error estimator, high e¿ciency is exhibited for analytical examples. Moreover, even though the adaptive technique is based on an error estimate for just the velocity ¿eld, high accuracy is attained for all variables, with sharp resolution of the key features of the ¿ow and accurate evaluation of the ¿uid-dynamic forces. In particular, high degrees are automatically located along boundary layers, reducing the need for highly distorted elements in the computational mesh. Numerical tests show an important reduction in computational cost, compared to uniform degree computations, for both steady and unsteady computations.

Tradicionalmente la construcción de aliviaderos escalonados en presas de hormigón compactado con rodillo (HCR) se caracteriza por la presencia de muretes guías que imponen un ancho constante a lo largo del aliviadero y que conducen el flujo desde la coronación hasta el pie. Dichos cajeros son construidos con encofrados trepantes específicos, utilizando hormigón vibrado y suponen una unidad de obra de costes y tiempos de ejecución significativos. En la literatura especializada se puede encontrar una amplia descripción del comportamiento hidráulico de rápidas escalonadas con cajeros laterales. Más recientemente se han encontrado algunos ejemplos de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En este contexto, surge el proyecto ALIVESCA que ha sido el marco de la presente tesis doctoral. El proyecto ALIVESCA, y por tanto esta tesis, se iniciaron con el principal objetivo de caracterizar el comportamiento hidráulico de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de HCR. El proyecto se plantea en base al estudio en modelo físico. El modelo ubicado en los laboratorios del Instituto Flumen, opera bajo la semejanza de Froude. Se construyó representando un aliviadero prototipo de altura de presa de 75 m, altura de escalón de 1.20 m, pendiente 0.8 y un paramento de ancho de 45 m, (escala 1:15). Los resultados del estudio se presentan en tres fases: la puesta a punto de la instalación experimental, el análisis del comportamiento hidráulico en ausencia de cajeros, y la definición de criterios de diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales. En la primera parte, se determina que el comportamiento del modelo es bidimensional, y que no existe un efecto de la rugosidad del modelo en la distribución lateral del caudal. Asimismo, se estudia la necesidad de un muro de acompañamiento del flujo en cabecera, cuya longitud se establece igual a la de una pila sobre la coronación de la presa (del orden de unos 10 m). Adicionalmente, como mayor aportación de esta fase de investigación, se define la existencia de dos zonas: una zona (cercana al eje de vertido) a lo largo del aliviadero donde el caudal específico se mantiene constante e igual al de vertido, es decir, su comportamiento es análogo al caso de la existencia de cajeros laterales, y una segunda zona afectada por la ausencia de los mismos. La coexistencia de estas dos regiones depende del caudal específico de vertido y del ancho del aliviadero. En la segunda parte, referente al comportamiento hidráulico del aliviadero sin cajeros, se analiza el efecto de su ausencia en la expansión lateral de la lámina de agua que se produce y, por tanto, en la disminución del caudal específico a lo largo y ancho de la rápida escalonada. Se determina que las variables que condicionan la expansión del flujo son: el caudal específico de vertido y la posición (altura) considerada. En base a ello, se propone un ajuste para predecir la distribución lateral del caudal en función de estas variables. En cuanto a la caracterización del flujo en la expansión lateral de la lámina de agua, se compara el comportamiento de diferentes variables hidráulicas en esta zona respecto del comportamiento que tiene lugar en la zona que no se ve afectada por la ausencia de cajeros. Las variables analizadas son: concentración media de aire, calado equivalente, campos de velocidad, concentración de aire y presión. Finalmente, se definen los criterios para el diseño de aliviaderos escalonados sin cajeros laterales en presas de hormigón compactado con rodillo y se plantean soluciones a la recogida al pie del aliviadero. Mención adicional merece la comparación de los resultados experimentales con los datos obtenidos del modelo numérico en 3D. El modelo numérico se basa en el método SPH y fue elaborado dentro del proyecto ALIVESCA por parte del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. / Traditionally the construction of stepped spillways in roller compacted concrete dams (RCC) is characterized by the presence of sidewalls that imposes a constant width along the spillway and guides the flow from the crest to the toe. These sidewalls are built using vibrated concrete with a special climbing formwork, and therefore, imply significant time and cost of execution. In the specialized literature there is a comprehensive description of the hydraulic behavior of stepped chutes with sidewalls. More recently few examples of stepped spillways designed without sidewalls have been found. In this context arises the ALIVESCA project that has been the framework of the present thesis. The ALIVESCA project, and consequently this thesis, started with the main objective of characterizing the hydraulic behavior of stepped spillways without sidewalls in RCC dams. The main experimental project is based on the physical model study. The model located in Flumen Institute's laboratories, operates under the Froude similarity. It was constructed representing a 75 m dam height, 1.20 m step height, 0.8 slope and 45 m dam width (scale 1:15). The results of the study are presented in three phases: the initial phase of the experimental setup, the analysis phase with the aim of characterizing the hydraulic behavior the absence of sidewalls, and finally, a design criteria phase of stepped spillways without sidewalls. In the first part, the two-dimensional behavior of the model is determined, as well as, that there is no effect of the model roughness on the lateral distribution of flow. Also, the need of a guiding wall at the dam crest is studied; the length of this element corresponds to that of a pile on the crest of the dam (approximately 10 m). Moreover, an important contribution of this research phase was the definition of two areas: an area along the spillways (near the discharge axis) where the specific discharge remains constant and equal to the specific discharge at the entrance, i.e. the behavior of this area is analogous to the case with sidewalls, and a second area affected by the absence sidewalls. The coexistence of these two regions depends on the specific discharge and the spillway width. In the second part, the hydraulic behavior of the spillway without sidewalls is analyzed, as well as, the decrease of the specific discharge along and across the chute due to the flow lateral expansion. The variables that determine such decrease are: the specific discharge at the entrance and the position (height) considered. Thus, an adjustment is proposed to predict the flow distribution in terms of these variables. Regarding the flow characterization in absence of sidewalls, a comparison between behavior of this area and the not affected area is presented. The analyzed variables are: mean air concentration, equivalent water depth, velocity, air concentration and pressure fields. Finally, the design criteria of stepped spillways without sidewalls in RCC dams are defined, and collection solutions at the spillway toe are proposed. Additionally, the experimental results are compared with the data simulations of a 3D numerical model. The numerical model is based on SPH method and was developed within the ALIVESCA project by the Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX. / Tradicionalment la construcció de sobreeixidors esglaonats en preses de formigó compactat amb corró es caracteritza per la presència de murets guia que imposen un ample constant al llarg del sobreeixidor i que condueixen el flux des de la coronació fins al peu de presa. Aquests caixers es construeixen amb encofrats trepants específics, utilitzant formigó vibrat i per tant suposen una unitat d'obra de costos i temps d'execució significatius. A la literatura especialitzada es pot trobar una àmplia descripció del comportament hidràulic de ràpides esglaonades amb murets laterals. Més recentment s'han localitzat alguns exemples de disseny de sobreeixidors esglaonats sense aquests. En aquest context sorgeix el projecte ALIVESCA que ha estat el marc de la present tesi doctoral. El projecte ALIVESCA, i per tant aquesta tesi, es van iniciar amb el principal objectiu de caracteritzar el comportament hidràulic de sobreeixidors esglaonats sense murets laterals en preses de formigó compactat amb corró. El projecte es plantejà sobre la base de l'estudi en model físic. El model situat als laboratoris de l'Institut Flumen, opera sota la semblança de Froude. Es va construir representant un sobreeixidor prototip d'altura de presa de 75 m, altura de graó d'1.20 m, pendent 0.8 i un parament de ample de 45 m, (escala 1:15). Els resultats de l'estudi es presenten en tres fases: la posta a punt de la instal·lació experimental, el anàlisi del comportament hidràulic en absència de murets, i la definició de criteris de disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals. En la primera part, es determina que el comportament del model és bidimensional, i que no existeix un efecte de la rugositat del model en la distribució lateral del cabal. Igualment, s'estudia la necessitat d'un mur d'acompanyament del flux en capçalera, la longitud de la qual s'estableix igual a la d'una pila sobre la coronació de la presa (de l'ordre d'uns 10 m). Addicionalment, com a major aportació d'aquesta fase de recerca, es defineix l'existència de dues zones: una (propera a l'eix de vessament) al llarg del sobreeixidor en què el cabal específic es manté constant i igual al de vessament, és a dir, el seu comportament és anàleg al cas de l'existència de caixers laterals, i una segona zona afectada per la seva absència. La coexistència d'aquestes dues regions depèn del cabal específic de vessament i de l'ample del sobreeixidor. En la segona part, referent al comportament hidràulic del sobreeixidor sense caixers laterals, s'analitza l'efecte de la seva absència en l'expansió lateral de la làmina d'aigua que es produeix i, per tant, en la disminució del cabal específic al llarg de la ràpida esglaonada. Es determina que les variables que condicionen l'expansió del flux són: el cabal específic de vessament i la posició (altura) considerada. Així, es proposa un ajust per predir la distribució lateral del cabal en funció d'aquestes variables. Quant a la caracterització del flux en l'expansió lateral de la làmina d'aigua, es compara el comportament de diferents variables hidràuliques en aquesta zona respecte del comportament que té lloc a la zona que no es veu afectada per l'absència de caixers. Les variables analitzades són: concentració mitjana d'aire, calat equivalent, camps de velocitat, concentració d'aire i pressió. Finalment, es defineixen els criteris per al disseny de sobreeixidors esglaonats sense caixers laterals en preses de formigó compactat amb corró i es plantegen solucions per la recollida al peu del sobreeixidor. La comparació dels resultats experimentals amb les dades obtingudes del model numèric en 3D mereix una menció addicional. El model numèric es basa en el mètode SPH i va ser elaborat dins del projecte ALIVESCA per part del Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX.

Tesi per compendi de publicacions. La consulta íntegra de la tesi, inclosos els articles no comunicats públicament per drets d'autor, es pot realitzar prèvia petició a l'Arxiu de la UPC / The finite element method is a valuable tool for simulating complex physical phenomena. However, any finite element based simulation has an intrinsic amount of error with respect to the exact solution of the selected physical model. Being aware of this error is of notorious importance if sensitive engineering decisions are taken on the basis of the numerical results. Assessing the error in elliptic problems (as structural statics) is a well known problem. However, assessing the error in structural transient dynamics is still ongoing research. The present thesis aims at contributing on error assessment techniques for structural transient dynamics. First, a new approach is introduced to compute bounds of the error measured in some quantity of interest. The proposed methodology yields error bounds with better quality than the already available approaches. Second, an efficient methodology to compute approximations of the error in the quantity of interest is introduced. The proposed technique uses modal analysis to compute the solution of the adjoint problem associated with the selected quantity of interest. The resulting error estimate is very well suited for time-dependent problems, because the cost of computing the estimate at each time step is very low. Third, a space-time adaptive strategy is proposed. The local error indicators driving the adaptive process are computed using the previously mentioned modal-based error estimate. The resulting adapted approximations are more accurate than the ones obtained with an straightforward uniform mesh refinement. That is, the adapted computations lead to lower errors in the quantity of interest than the non-adapted ones for the same number of space-time elements. Fourth, a new type of quantities of interest are introduced for error assessment in time-dependent problems. These quantities (referred as timeline-dependent quantities of interest) are scalar time-dependent outputs of the transient solution and are better suited to time-dependent problems than the standard scalar ones. The error in timeline-dependent quantities is eficiently assessed using the modal-based description of the adjoint solution. The thesis contributions are enclosed in five papers which are attached to the thesis document. / El mètode dels elements finits és una eina valuosa per a simular fenòmens físics complexos. Tot i això, aquest mètode només proporciona aproximacions de la solució exacta del model físic considerat. Per tant, quantificar l'error comés en l'aproximació és important si la simulació numèrica s'utilitza per a prendre decisions que poden tenir importants conseqüències. Actualment, les eines que permeten avaluar aquest error són ben conegudes per a problemes estacionaris, però encara presenten importants limitacions per a problemes transitoris com la dinàmica d'estructures. L'objectiu d'aquest treball és contribuir a millorar les tècniques existents per estimar l'error en dinàmica d'estructures i proposar-ne de noves. La primera contribució és una nova metodologia per a calcular cotes de l'error en una quantitat d'interès del problema. Les cotes proposades són més precises i proporcionen una millor estima de l'error que les cotes calculades amb tècniques prèvies. La segona contribució és una una nova tècnica que proporciona aproximacions de l'error en una quantitat d'interès utilitzant càlculs eficients. La novetat principal d'aquesta proposta és aproximar la solució del problema adjunt associat a la quantitat d'interès utilitzant l'anàlisi modal. El resultat és un estimador de l'error indicat particularment per a problemes transitoris, ja que el cost de calcular l'estimador a cada pas de temps és molt baix. La tercera contribució és una tècnica que permet construir de manera adaptada tant la discretizació temporal com espacial amb l'objectiu de millorar l'eficiència de la simulació. Aquesta tècnica es basa en la informació proporcionada per l'estima de l'error amb anàlisi modal. Les aproximacions calculades utilitzant les discretitzacions adaptades són més precises que les obtingudes amb un simple refinament uniforme de la malla de càlcul. És a dir, les discretitzacions adaptades proporcionen un error en la quantitat d'interès menor que les discretizacions no adaptades per al mateix nombre d'elements espai-temps. Finalment, la quarta contribució és un nou tipus de quantitats d'interès especialment indicades per a estimar l'error en problemes transitoris. Aquest nou tipus de quantitats són funcions escalars dependents del temps que proporcionen una informació més completa sobre l'error en problemes transitoris que les quantitats d'interès estàndard. L'error en aquestes noves quantitats és estimat eficientment utilitzant la descripció modal de la solució del problema adjunt. Les contribucions d'aquest treball es troben recopilades en cinc articles que s'inclouen adjunts en el document de la tesi.

Debris flows are very fast mass movements and are considered as one of the most hazardous phenomenain mountainous regions. Research on this field has strongly improved during the last decades. However,many open questions remain concerning the details of the triggering mechanisms of this type of phenomena and their dynamic behaviour; both of them key points in the hazard assessment. The global purpose of this work is to improve some aspects of the debris-flow hazard assessment atcatchment scale; particularly the estimation of the events¿ magnitude, the determination of their intensity and the characterization of the triggering factors. Most of the objectives have been carried out by means of the auscultation of a catchment in wich the debris flows are frequent. Furthermore, data of geomorphological characterization of other catchments have been analysed. This work aims at increasing the knowledge on debris flows in the Pyrenees. In the context of this thesis, a debris-flow monitoring system has been set up in the Pyrenees, in the Rebaixader torrent (Alta Ribagorça, Central Pyrenees). Since July 2009, six debris flows involving volumes ranging from 1000 to 21000 m3, eleven debris floods (volumes from 350 to 2800 m3) and four rockfalls have been registered. The distinction between processes and the identification of the different phases of the flow events have mainly been based on ground vibration data. The detailed analysis of the ground vibration generated by torrential processes has revealed that there are several on-site factors strongly influencing the signal registered by the geophones. In particular, a significant decrease of the signal has been recognized at the geophones that were not placed close to the active channel. The ground vibration signal generated by some debris-flow events has not only been registered using the conventional digital sampling of the ground velocity signal, but also by means of transforming the ground velocity into impulses. Both techniques are suitable for the detection and characterization of the debris-flow events. However, the transformation into impulses shows interesting advantages, such as the low power consumption and the simplicity of the analysis of this type of signal in comparison to the conventional one. Both aspects are crucial in early warning and alarm systems (EWAS). Besides, the characterization of the rainfalls in the catchment has revealed that the most common debris-flow triggering rainfalls in the Rebaixader torrent last around 2 hours and the critical hourly intensity value is around 15 mm/h. However, it has been detected that also spring episodes of moderate intensity, accompanied by the potential infiltration from snowmelt can trigger torrential flows and rockfalls. In particular, a detailed analysis of three rockfalls that occurred in spring is presented. Moreover, a methodology to estimate the entrainment of bed material in a debris-flow event is presented within this study. The methodology was based on the creation of a decision tree (applying data mining techniques) over a database of geomorphologic parameters, collected in the field and from a digital elevation model, which incorporates 110 reaches from 17 torrents. Finally, a general decision tree was proposed that should be calibrated and adapted, in order to widen its application to other catchments and climatic regions.

El flujo desbordado en secciones de ríos con llanuras de inundación (secciones compuestas) presenta fuertes fenómenos tridimensionales que lo diferencian del flujo confinado en el cauce principal (asimilable a secciones simples). Estos fenómenos hacen que la modelación del flujo desbordado sea más compleja, y que los resultados obtenidos con los métodos clásicos de cálculo no representen adecuadamente la realidad. La diferencia de calado y de rugosidad entre el cauce principal y las llanuras provoca que las velocidades en las llanuras sean diferentes que las del cauce. Este gradiente de velocidad genera una capa de corte en la línea imaginaría que separa las zonas de cauce y llanuras, a través de la cual se produce una transferencia de cantidad de movimiento (momentum) entre ambas zonas. En el caso de cauces de planta recta (cauces prismáticos), la transferencia es debida únicamente a la tensión de interacción entre las masas fluidas de diferente velocidad, y en el caso de cauces de planta meandriforme, el intercambio de caudal entre cauce y llanuras y el ángulo que forman las direcciones del flujo entre ambos son otros factores que hay que tener en cuenta. Tradicionalmente, la capacidad de las secciones compuestas se ha calculado adaptando los métodos utilizados en secciones simples a las diferencias de calado y rugosidad. Entre los años 1980-2000 se demostró experimentalmente que estos métodos no dan buenos resultados, especialmente cuando la rugosidad de las llanuras es mucho mayor que la del cauce principal, y se desarrollaron nuevos métodos de cálculo. En cauces rectos, el Método de la Fuerza de Interacción, Apparent Shear Force Method (ASFM) en inglés, es el método más estudiado. En el ASFM es necesario calcular la tensión de interacción en la línea vertical de separación entre el cauce y las llanuras (Figura 1). Muchos autores han estimado esta tensión con fórmulas empíricas que son válidas únicamente para la geometría para la cual fueron deducidas En el presente trabajo se propone una formulación generalizada, basada en la hipótesis de la longitud de mezcla de Prandtl, para estimar la tensión de interacción entre cauce y llanura en cauces prismáticos. Esta formulación depende del gradiente de velocidades al cuadrado y de un coeficiente de fricción entre superficies de agua, llamado coeficiente aparente de fricción (apparent friction coefficient en inglés) o coeficiente de interacción. El coeficiente aparente de fricción ha sido calibrado y validado con datos de tensiones de diversos autores La nueva formulación propuesta para la tensión de interacción se ha aplicado al cálculo uni-dimensional usando el método de la fuerza de interacción, Apparent Shear Force Method en inglés (ASFM). La comparación de los resultados con datos de canales de gran escala, el FCF (Flood Channel Facility), y de pequeña escala demuestran la validez y precisión del método para una gran variedad de geometrías. Otros métodos de cálculo, como los métodos tradicionales de separación en zonas, Divided Channel Method en inglés (DCM) o de sección completa, Single Channel Method en inglés (SCM) y los nuevos métodos desarrollados en los últimos años, el método de la Coherencia, Coherence Method (COHM), el método de divisiones promediadas, Weighted Divided Channel Method (WDCM), el método del intercambio de caudales, Exchange Discharge Method (EDM), y el método de separación con interacción, Interacting Divided Channel Method (IDCM), se han aplicado al cálculo unidimensional y se han comparado entre sí en términos de caudal total y de distribución de caudales entre cauce y llanuras. Se mostrarán las ventajas e inconvenientes de cada método en cuanto a ajuste con los datos, sencillez de aplicación y fundamento físico del método. En el caso de cauces naturales donde la geometría en planta es meandriforme, el problema se complica. Se han analizado algunos aspectos de este tipo de flujo, especialmente cuando las llanuras son más rugosas que el cauce, y se ha mostrado la importancia de fuentes de pérdidas como las debidas a la transferencia de caudal y a la interacción turbulenta. El flujo desbordado en cauces meandriformes es marcadamente tridimensional y los métodos tradicionales de cálculo dan errores mayores que en los cauces rectos. En esta tesis se ha generalizado un nuevo método que tiene en cuenta la transferencia de caudal entre el cauce y las llanuras y las tensiones de interacción entre ambas zonas. Este método, que propone una separación vertical entre el cauce y las llanuras, presenta mejoras respecto a los métodos tradicionales, especialmente en el caso de cauces meandriformes con llanuras más rugosas. Se ha demostrado que en estos casos la separación vertical representa mejor la realidad que la separación horizontal. Finalmente, se han utilizado modelos numéricos en una, dos y tres dimensiones para simular el flujo desbordado en canales con datos disponibles y se ha comprobado la influencia de la condición de contorno en el resultado final. Las nuevas formulaciones presentadas para cauces rectos y meandriformes permiten mejorar la estimación de las condiciones de contorno que son habituales en los modelos numéricos, respecto a los métodos tradicionalmente usados que no tienen en cuenta la interacción entre el cauce y las llanuras. / This thesis deals with the interaction between main channel and floodplain flows during overbank in rivers with a compound section. In straight compound channel the interaction is mainly due to the turbulent shear stress between fluid masses with different velocity, but in meandering compound channels the mass exchange between main channel and floodplains has also to be considered. The present thesis summarizes the most important experimental data of apparent shear stress available in straight compound channels, covering a wide range of geometries, scales and roughness distributions. A dimensionally sound formula has been followed for estimating the apparent shear stress. The formula is depending on the square of the velocity gradient between the main channel and the floodplain and on the "apparent friction coefficient". The influence of cross-section geometry, asymmetry and roughness on the variation of the apparent friction coefficient has been studied, and a more general formula for estimating this coefficient has been developed, being calibrated from the laboratory data, which include small-scale flumes and the FCF, with smooth or rough floodplains and with rigid or mobile bed in the main channel. The formulae proposed are valid for small scale flumes and for large scale laboratory channels but it is necessary to point out the likely dependence on the scale. The new formulation has been applied to one-dimensional computation by using the ASFM. The results have been compared with experimental data from large channels, FCF, and small channels, showing the validity and accuracy of the ASFM for a wide variety of geometries. Traditional methods, like Single Channel Method (SCM) and Divided Channel Method (DCM), and new methods, like Coherence Methods (COHM), Weighted Divided Channel Method (WDCM), Exchange Discharge Method (EDM) and Interacting Divided Channel Method (IDCM), have been applied to the same data and the performance of these methods have been investigated in terms of total discharge and its distribution between the main channel and floodplains. In natural rivers the main channel usually meanders across the floodplains and the flow interaction is more complicated. In this thesis the overbank flow in a sinuous channel with floodplains has been also investigated, focusing on the effect of floodplain vegetation on different aspects of flow. The available data of the scale model of the Besós River has given the opportunity of working with roughness elements which simulate the natural vegetation of rivers. A complete analysis about the depth-averaged velocity distribution, the discharge distribution and the momentum balance between the main channel and floodplains have been presented. The effects of floodplain roughness (which is flexible vegetation) on discharge distribution and momentum balance have been also investigated. This advances in the compound sinuous channel flow have also been used to generalize a 1D model based on the momentum equation (Martín-Vide and López-Querol, 2004), which include new terms for the interaction between main channel and floodplains. For these terms a closure is presented so that this friction force is expressed in terms of depth and velocity gradients with the aid of one single coefficient (k), which is used throughout the tests. Finally, this thesis also attempts to compare the accuracy of one-dimensional (1D), two-dimensional (2D) depth-averaged and three-dimensional (3D) codes in the numerical simulation of free surface flows in compound open channels. Assessment was conducted using benchmark data collected from a straight compound channel at the UK EPSRC Flood Channel Facility (FCF) and the sinuous compound channel at the Besós river model. Assessment of the codes has been based on the prediction of water surface elevations and depth-averaged velocity traverses at the middle section of the straight channel and at around a meander bend for the sinuous channel.

Nowadays, thanks to the increase of computers capability to solve huge and complex problems, and also thanks to the endless effort of the geotechnical community to define better and more sophisticated constitutive models, the challenge to predict and simulate soil behavior has been eased. However, due to the increase in that sophistication, the number of parameters that define the problem has also increased. Moreover, frequently, some of those parameters do not have a real geotechnical meaning as they just come from mathematical expressions, which makes them difficult to identify. As a consequence, more effort has to be placed on parameters identification in order to fully define the problem. This thesis aims to provide a methodology to facilitate the identification of parameters of soil constitutive models by backanalysis. The best parameters are defines as those that minimize an objective function based on the differences between measurements and computed values. Different optimization techniques have been used in this study, from the most traditional ones, such as the gradient based methods, to the newest ones, such as adaptive genetic algorithms and hybrid methods. From this study, several recommendations have been put forward in order to take the most advantage of each type of optimization technique. Along with that, an extensive analysis has been carried out to determine the influence on soil parameters identification of what to measure, where to measure and when to measure in the context of tunneling. The Finite Element code Plaxis has been used as a tool for the direct analysis. A FORTRAN code has been developed to automate the entire backanalysis procedure. The Hardening Soil Model (HSM) has been adopted to simulate the soil behavior. Several soil parameters of the HSM implemented in Plaxis, such as E_50^ref, E_ur^ref, c and f, have been identified for different geotechnical scenarios. First, a synthetic tunnel case study has been used to analyze all the different approaches that have been proposed in this thesis. Then, two complex real cases of a tunnel construction (Barcelona Metro Line 9) and a large excavation (Girona High-Speed Railway Station) have been presented to illustrate the potential of the methodology. Special focus on the influence of construction procedures and instruments error structure has been placed for the tunnel backanalysis, whereas in the station backanalysis, more effort has been devoted to the potential of the concept of adaptive design by backanalysis. Moreover, another real case, involving a less conventional geotechnical problem, such as Mars surface exploratory rovers, has been also presented to test the backanalysis methodology and the reliability of the Wong & Reece wheel-terrain model; widely adopted by the terramechanics community, but nonetheless, still not fully accepted when analyzing lightweight rovers as the ones that have been used in recent Mars exploratory missions. / Actualmente, gracias al aumento de la capacidad de los ordenadores para resolver problemas grandes y complejos, y gracias también al gran esfuerzo de la comunidad geotécnica de definir mejores y más sofisticados modelos constitutivos, se ha abordado el reto de predecir y simular el comportamiento del terreno. Sin embargo, debido al aumento de esa sofisticación, también ha aumentado el número de parámetros que definen el problema. Además, frecuentemente, muchos de esos parámetros no tienen un sentido geotécnico real dado que vienen directamente de expresiones puramente matemáticas, lo cual dificulta su identificación. Como consecuencia, es necesario un mayor esfuerzo en la identificación de los parámetros para poder definir apropiadamente el problema. Esta tesis pretende proporcionar una metodología que facilite la identificación mediante el análisis inverso de los parámetros de modelos constitutivos del terreno. Los mejores parámetros se definen como aquellos que minimizan una función objetivo basada en la diferencia entre medidas y valores calculados. Diferentes técnicas de optimización han sido utilizadas en este estudio, desde las más tradicionales, como los métodos basados en el gradiente, hasta las más modernas, como los algoritmos genéticos adaptativos y los métodos híbridos. De este estudio, se han extraído varias recomendaciones para sacar el mayor provecho de cada una de las técnicas de optimización. Además, se ha llevado a cabo un análisis extensivo para determinar la influencia sobre qué medir, dónde medir y cuándo medir en el contexto de la excavación de un túnel. El código de Elementos Finitos Plaxis ha sido utilizado como herramienta de cálculo del problema directo. El desarrollo de un código FORTRAN ha sido necesario para automatizar todo el procedimiento de Análisis Inverso. El modelo constitutivo de Hardening Soil ha sido adoptado para simular el comportamiento del terreno. Varios parámetros del modelo constitutivo de Hardening implementado en Plaxis, como E_50^ref, E_ur^ref, c y f, han sido identificados para diferentes escenarios geotécnicos. Primero, se ha utilizado un caso sintético de un túnel donde se han analizado todas las distintas técnicas que han sido propuestas en esta tesis. Después, dos casos reales complejos de una construcción de un túnel (Línea 9 del Metro de Barcelona) y una gran excavación (Estación de Girona del Tren de Alta Velocidad) se han presentado para ilustrar el potencial de la metodología. Un enfoque especial en la influencia del procedimiento constructivo y la estructura del error de las medidas se le ha dado al análisis inverso del túnel, mientras que en el análisis inverso de la estación el esfuerzo se ha centrado más en el concepto del diseño adaptativo mediante el análisis inverso. Además, otro caso real, algo menos convencional en términos geotécnicos, como es la exploración de la superficie de Marte mediante robots, ha sido presentado para examinar la metodología y la fiabilidad del modelo de interacción suelo-rueda de Wong y Reece; extensamente adoptado por la comunidad que trabajo en Terramecánica, pero aún no totalmente aceptada para robots ligeros como los que se han utilizado recientemente en las misiones de exploración de Marte.

Municipal services, particularly waste collection and street cleaning have unique characteristics that make particularly difficult their management and often make that the scientific community and municipal officials have difficulties in developing new research or design, contract and monitor these services. It has been observed that there is a lack of consolidated information, especially contrasted information, with respect to almost all aspects of this area and that the existing no longer reflects the reality of this dynamic sector. So, a "body of knowledge" has been developed, that allows to establish guidelines to approach any scientific or applied study in the different aspects of this field and set a framework of what is "reasonable" , given prior characteristics of the territory to study and apply scientific criteria in decision making. First is a presented a recompilation of the legislation applicable to the sector of waste collection and street cleaning and analyze their impact and major stakeholders. Then there is a study of waste collection, which describes in first place the material available to perform this service. Secondly describes the methods for collecting, describing its operations and evaluating the pros and cons of each. Then there is the proposed methodology to analyze the alternatives and to choose the most appropriate method depending on the characteristics of the territory. Once selected collection method proceeds to service dimensioning and has been developed a method of quantifying resources in order to allow to know the needs of human and material needs to provide the service with maximum efficiency. Finally, this method is validated with real cases to verify its suitability. The next point is street cleaning, which describes in first place the material available to perform this service. Secondly describes cleaning methods describing the operation and possible applications. And then to begin the design and dimensioning of the service, describes the performances taken into account in the study for each cleaning methods. In order to select the appropriate cleaning method in each case, identify the factors that influence and what assumptions were taken into account to simplify the model. Once selected the methods proceeds to service dimensioning and has been developed a method of quantifying resources in order to allow to know the needs of human and material needs to provide the service with maximum efficiency. Finally, this method is validated with real cases to verify its suitability. Then there is the economic assessment of these services, in which has been designed and developed a method for assessing the costs that make up a service of waste collection and street cleaning in an orderly and systematic way in order to allow the economic valuation and ensure to get a reference value adjusted to cost. In the chapter of control and monitoring are analyzed and developed mechanisms to ensure that the service is provided with a level of reasonable diligence by the operators and applying mechanisms for continuous improvement in operational and financial management. Finally a chapter has been dedicated to establish the specifications and technical conditions for contracting the services of waste collection and street cleaning, with focus at strategic points to ensure a good outcome, both in content and evaluation of offers and a model of specifications has been created that contains these strategic points. / Els serveis municipals, i en particular la recollida de residus i la neteja viària, tenen unes característiques pròpies que en dificulten particularment la seva gestió i que fan que moltes vegades la comunitat científica i els responsables municipals tinguin dificultats a l'hora d'abordar noves línies d’investigació o de dissenyar, contractar i controlar aquests tipus de serveis. S'ha observat que hi ha una manca d'informació consolidada i, sobretot, contrastada, respecte a gairebé tots els aspectes d'aquest àmbit i que la poca existent ja no reflexa la realitat tant dinàmica d’aquest sector. Així doncs, s'ha creat un corpus de coneixement que permet establir unes línies directrius en el moment d'abordar qualsevol treball científic o aplicat en els diferents aspectes d'aquest àmbit i fixa un marc de referència del que es raonable, donades unes característiques prèvies del territori que es vulgui estudiar, i aplicar criteris científics en la presa de decisions. En primer lloc es fa una Recopilació legislativa aplicable al sector de la recollida de residus i neteja viària i s'analitzen les seves principals repercussions i agents implicats. A continuació s'estudia la Recollida de residus, on es descriu en primer lloc els mitjans materials existents per portar a terme aquest servei. En segon lloc es descriuen els mètodes de recollida, descrivint la seva operativa i valorant els pros i contres de cada un d'ells. Seguidament es planteja la metodologia que es proposa per tal d'analitzar les alternatives existents i poder escollir el mètode més adient segons les característiques del territori. Un cop seleccionat el mètode de recollida es procedeix al dimensionat del servei i es desenvolupa un mètode de disseny i quantificació de mitjans amb l'objectiu de permetre conèixer les necessitats de recursos humans i materials per prestar el servei amb la màxima eficiència. Finalment es valida aquest mètode amb casos reals per tal de verificar la seva idoneïtat. El següent punt tracta la Neteja Viària, on es descriu en primer lloc els mitjans materials existents per portar a terme aquest servei. En segon lloc es descriuen els mètodes neteja viària descrivint la seva operativa i possibles aplicacions. Seguidament i per començar el disseny i dimensionat del servei, es descriuen els rendiments que s’han tingut en compte en l’estudi per cadascun dels mètodes de neteja viària. Per tal de seleccionar la metodologia de neteja viària adient en cada cas, s'identifiquen els factors que les condicionen i quines premisses s'han tingut en compte en la simplificació del model. Un cop seleccionat el mètode de neteja es procedeix al dimensionat del servei i es desenvolupa un mètode de disseny i quantificació de mitjans amb l'objectiu de permetre conèixer les necessitats de recursos humans i materials per prestar el servei amb la màxima eficiència. Finalment es valida aquest mètode amb casos reals per tal de verificar la seva idoneïtat. Seguidament es planteja la Valoració econòmica d’aquests serveis, on s’ha dissenyat i desenvolupat un mètode de valoració dels costos que componen un servei de recollida de residus i neteja viària de manera ordenada i sistemàtica per tal de permetre'n la valoració econòmica i garantir que s’obté un valor de referència ajustat al cost. En el punt de Control i Seguiment s'analitzen i desenvolupen els mecanismes per tal de garantir que es presta el servei amb un nivell de diligència raonable per part dels operadors i que s'apliquen mecanismes de millora contínua en la seva gestió tant operativa com econòmica. Per últim es dedica un punt al Plec de Condicions Tècniques per la contractació dels serveis de recollida de residus i neteja viària, on s'analitzen els punts estratègics per garantir-ne un bon desenllaç, tant a nivell de contingut com de valoració de les ofertes i s'ha creat un model de Plec estandarditzat que conté aquests punts.

La present investigació doctoral es basa en l'estudi de les condicions de seguretat i de salut deis treballadors de la planta de prefabricats de dovelles de I'UTE L9. Per realitzar-la s'han tingut en compte d'una banda, la perspectiva de l'organització del treball (llocs de treball, sistema productiu, equips de treball, instal·lacions i agents químics) i, d'altra banda, el factor humà de la planta, format per les persones (operaris, encarregats, personal de la línia de comandament, responsables de prevenció) i les relacions existents entre elles dins de l'obra. L'estat de la qüestió s'ha estudiat de forma multidisciplinària (a través dels àmbits pertanyents al Dret, Enginyeria i Psicologia), ja que la prevenció de riscos laborals esta sotmesa a un marc normatiu que obliga a l'empresari a complir amb una sèrie de premisses que garanteixin en tot moment la seguretat i la salut deis treballadors que té el seu càrrec. Tanmateix, més enllà del marc legal establert és necessari considerar la prevenció des d'un vessant tècnic i psicosocial. El punt de partida de l'estudi del factor tècnic ha estat la concepció del treball que planteja l'Organització Científica del Treball (d'ara endavant OCT), la qual té com a objectius: la millora de la producció mitjançant l'estudi dels mètodes i els temps deis diferents llocs de treball. Aquesta investigació ha adaptat la metodologia de I'OCT al camp de la seguretat i la salut en el treball, emprant diferents suports i models de registres per a la recollida de dades, adaptats expressament als objectius d'aquesta investigació que utilitza el cursograma, les observacions instantànies, la definició i l’anàlisi dels llocs de treball de l’obra, així com els equips i les màquines emprats, junt amb la programació dels mateixos, durant els temps de treball. S'han avaluat simultàniament els riscos presents, en els llocs de treball, segons la metodologia referenciada en la bibliografia especialitzada en el tema, procedint-se a la valoració dels riscos principals, a que estan exposats els treballadors. L' objectiu de l’estudi és l’apropament, des d'una perspectiva psicosocial de la prevenció de riscos laborals, als accidents de treball en el sector de la Construcció. El factors centrals de la recerca son la percepció del risc, les actituds i les conductes segures dels agents implicats en l’àmbit laboral. Considerant aspectes relatius al control i vigilància que exerceixen els encarregats sobre el compliment de les normes de seguretat laboral al lloc de treball dels operaris de la planta i els aspectes comunicatius de la informació en prevenció entre el diferents nivells jeràrquics de la planta de dovelles de l’obra. La metodologia científica utilitzada ha estat la metodologia mixta, és a dir, qualitativa i quantitativa, mitjançant l'ús de l’observació in situ dissenyada en el propi lloc de treball, qüestionaris i entrevistes, entre d'altres mètodes específics de la OCT (descrits al "Capitulo V'). L'estudi focalitzat en les actituds, les conductes deis treballadors i les percepcions individuals sobre els riscos (criteri subjectiu) és tan important com el risc mesurat per un expert amb coneixements tècnics (criteri objectiu), perquè si el treballador no identifica (percep) i valora (interpreta) el risc, tal com s'ha definit i establert en l'avaluació objectiva de riscos, probablement no comprendrà el seu abast, ni tampoc les mesures proposades per evitar-los, i per conseqüent podria no implicar-se en la seva prevenció, arribant fins i tot a desenvolupar conductes que poguessin posar el perill la seva integritat física en major mesura, i psicològica en menor mesura. Per aquesta raó i resulta necessari posar en relleu l'estructura organitzacional i funcional de l'empresa a fi de comptar amb la participació de tots els comandaments i obtenir així el màxim d'informació per extreure l'impacte que el factor humà en el lloc de treball té a l'obra, i com repercuteix en l’eficàcia del sistema de gestió de la prevenció de riscos laborals a la planta de dovelles de la UTE L9. / The present doctoral research has been based on the study of working conditions related with occupational health and safety at work (from now with OHS) in the daily tasks of a prefabricated plant of voussoirs belongs to the UTE L9 (construction company). To reach this aim it has been considered by one hand, the work organization like: jobs, productive system, chemical agents, work equipment and, on the other hand, the human factor of the plant, conformed by people who works there (workers, foremen, managers, OHS experts) and their relations among them and with work. The state of the art has been boarded from a multidisciplinary perspective (Law, Engineering and Psychology), since the prevention of labour risks is subject to a normative frame that forces the industrialists to fulfil a series of premises that guarantee at any moment the safety and health of workers whom it has to his position. Nevertheless, beyond the established legal frame it's necessary to consider the prevention from a technical and psycho-social view. The departure point of the study of the technical factors has been the conception of the work that the Scientific Organization of Work (from now on OCT) set up, which objectives are the improvement of the production by means of the methods and times study of the different workplaces. In this research has adapted the methodology from the OCT to OHS field, using different supports and models, and registries to data collect, which has been specifically adapted to the research objective. Some examples are the cursograma, instantaneous observations and job definition and analysis, study of work equipments used during the working days. The present risks have been simultaneously assessed, in the workplaces, according to the referenced methodology in the bibliography specialized in this subject, coming themselves to the valuation of the main risks, to which the workers are exposed. The objective of the study is to approach, from a psycho-social perspective of OHS, to the work accidents in the building sector. The main factors of this research are safety behaviour, occupational risk perception and safety attitudes of all actors in the UTE L9 construction site. And taking into account different aspects as the control and monitoring that makes foremen about compliance of safety norms by workers. It has been considered the communicative aspects of the information between the different hierarchic levels responsible for occupational risk prevention in the voissoirs plant. The scientific methodology used in this research has been the mixed methodology, it means, quantitative and qualitative, meanwhile the use of observational methodology "in situ", which has been done in the same workplace, questionnaires and interviews, among other specific methods of OCT (described in Chapter V). The study focused in the attitudes, the risky individual behaviours and risk perceptions of workers (subjective criterion) is as important as the risk measured by experts with technical knowledge (objective criterion), because if the worker doesn't identify (perceives) and values (interprets) the risk according to the objective risk evaluation, probably he will not understand its aims, and for this reason the established measures to avoid them and consequently he could even not be implied in its prevention, arriving to develop risky behaviours that could put him in danger. For that reason, it's necessary to put on relief the organizational and functional company structure with the participation of all agents implied in order to get the maximum information about safety management system to take out the human factor impact on the workplace in the construction site, and how it affects on the effectiveness of the OHS system in the voissoirs plant of UTE L9.

Landslides and debris flows falling into reservoirs, natural lakes, fjords or seas can generate impulsive waves, which can be assimilated to tsunamis. This phenomenon, also known as "landslide tsunami", can be highly destructive with respect to dams, other structures and infrastructures as well as to people living along shorelines. The aftermath observation of destructive past events, such as the Vajont Dam in Italy (1963), is not enough to describe and finally to furnish sufficient information to help in adequately preventing the recurrence of the phenomenon. Several authors have carried out experimental studies on the topic in straight channels and wave basins with different landslide generators. Due to the lack of studies on the effects of granular landslides falling in a basin, and in order to explore new ranges of governing parameters for further experiments, the present research work was conceived and undertaken. To this effect, a facility to study that phenomenon was set up in the fluvial-morphodynamics laboratory of the Technical University of Catalonia. The system consists of a steep-slope flume releasing granular material in a wave basin. To achieve a high-speed mass movement, a metallic wheeled box was designed and built, sliding along the flume over rails having a very low surface roughness. The box, filled with gravel, accelerates down the slope. At the end of the run the box¿s flaps open to launch the granular material into the wave basin. A system was designed to be able to measure the high velocity and the geometry of the sliding mass. It employs the treatment of images captured by a high-speed camera which records the granular material at entry into the water. A grid on the water surface was set up employing laser sheets. Thus, by filming the water surface at impact and successively processing the resulting images, it was possible to accurately measure the produced waves. In the present work a number of 41 experiments, changing the main governing parameters, were carried out. The analysis of the experimental results has permitted to define empirical relationships between the landslides parameters and the produced wave amplitude, propagation and energy, as a tool useful for risk assessment. The empirical relationships were successfully tested on two real events: the Vajont Dam (Italy, 1963) and the Chehalis Lake (Canada, 2007). Particularly, the transfer of energy between landslide and water waves was examined. A newel 1D forward Euler model, including the 3D landslide deformations, was created with the aim of measuring the mentioned energy transfer. The result shows that about 52% of the landside energy is dissipated by Coulomb basal friction, about 42% is dissipated by other processes (mainly turbulence) and only the remaining 6% is transferred to the wave train thus formed. / Cuando un deslizamiento o un flujo de detritos con elevada velocidad entra en un embalse, un lago, un fiordo o en el mar, se pueden generar una serie de olas de impulso que se definen como una tipología de tsunami. Este fenómeno puede ser extremamente destructivo, afectando a población, presas y cualquier tipo de estructura que se encuentre en la proximidad de las orillas. Los análisis a posteriori de desastrosos eventos históricos, como el caso del embalse del Vajont en Italia (1963), no son suficientes para describir y prevenir el fenómeno. Por estos motivos, varios autores han conducido experimentos sobre olas de impulso usando diferentes generadores de deslizamientos. Debido a la escasez de experimentos sobre el efecto de la entrada de deslizamientos granulares en un tanque de oleaje, y para explorar un rango más amplio de los parámetros involucrados, se ha planteado el presente trabajo de investigación. En el laboratorio de morfodinámica fluvial de la Universitat Politècnica de Catalunya, se ha instalado un nuevo dispositivo experimental utilizando un canal de alta pendiente que descarga en un tanque de oleaje. Para reproducir adecuadamente el fenómeno, se ha desarrollado un sistema capaz de acelerar la masa granular construyendo un carro de acero con ruedas encajadas en unos raíles montados sobre el canal de alta pendiente. El carro, cargado de grava, acelera durante la bajada. Sus puertas se abren al final del recorrido lanzando el material granular en el tanque. La velocidad y geometría del deslizamiento se han medido a través del procesado de imágenes procedentes de una cámara de fotos de alta velocidad de toma. Para medir las olas producidas, se ha instalado un sistema de planos láseres incidentes sobre la superficie del agua, creando una malla de líneas. Filmando la malla y posteriormente tratando las imágenes, se pudieron medir las olas producidas. Se han realizado 41 experimentos, cambiando los principales parámetros de gobierno del proceso. El análisis experimental ha permitido definir relaciones empíricas entre los parámetros del deslizamiento y la amplitud, propagación y energía de las olas producidas, como herramientas útiles para la evaluación del riesgo. Las fórmulas empíricas se han aplicado satisfactoriamente a dos casos reales: el embalse de Vajont (Italia, 1963) y el lago Chehalis (Canadá, 2007). En particular, con el objetivo de cuantificar la conversión de energía desde el deslizamiento hasta las olas, se ha creado un nuevo modelo numérico. El resultado muestra que la energía del deslizamiento viene disipada de un 52% por fricción basal y de un 42% por otros procesos (principalmente turbulencia). Solamente el 6% restante se transfiere a la serie de olas. / Quan una esllavissada o una corrent d’arrossegalls entra a gran velocitat en un embassament, en un llac, en un fiord, o al mar, es poden generar una sèrie d'onades d'impuls que es defineixen com a una tipologia de tsunami. Aquest fenomen, conegut com a "landslide tsunami", pot ser extremadament destructiu, afectant a població, preses, o qualsevol tipus d'estructura que es trobi a la proximitat de les ribes. Els anàlisis a posteriori de desastrosos esdeveniments històrics, com el de l'embassament de Vajont a Itàlia (1963), no són suficients per descriure i preveure adequadament el fenomen. Per aquesta raó, varis autors han dirigit experiments sobre onades d'impuls en canals rectilinis o en dipòsits d'aigua utilitzant diferents generadors de esllavissades. Degut a l'escassetat d'estudis sobre els efectes de l'entrada de material granular en un dipòsit, i a causa de la necessitat d'explorar un rang més ampli dels paràmetres involucrats, s'ha plantejat el present treball d'investigació. En el laboratori de morfo-dinàmica fluvial de la Universitat Politècnica de Catalunya, s'ha instal·lat un nou sistema per estudiar el fenomen. La instal·lació consta d'un canal amb pendent acusada que descarrega en un dipòsit d'aigua. Per accelerar suficientment la massa granular, s’ha construït un carro d'acer amb rodes que llisca sobre uns rails fixats al canal. El carro, omplert de grava, accelera en la baixada. Les seves portes s’obren al final del recorregut llençant la grava al dipòsit. Es va definir un sistema capaç de mesurar la velocitat i la geometria del material granular a través del processament d'imatges procedents d'una càmera de fotografiar d'alta velocitat de tir. Finalment, es va instal·lar un sistema de plans làser incidents sobre la superfície d'aigua, creant una malla de línies. Filmant la malla i tractant posteriorment les imatges, es van poder mesurar les onades produïdes. En el present treball es van realitzar 41 experiments, canviant cada vegada els principals paràmetres de govern del procés. L'anàlisi experimental ha permès definir relacions empíriques entre els paràmetres de la esllavissada i l'amplitud, propagació i energia de les onades produïdes com eina útil per l’avaluació del risc associat. Les relacions empíriques s'han aplicat satisfactòriament a dos casos reals: l’ embassament de Vajont (Itàlia, 1963) i el llac Chehalis (Canada, 2007). En particular, amb l’objectiu d’analitzar la conversió d'energia des de la esllavissada fins a les onades, s'ha creat un nou model numèric. El resultat demostra que l'energia del lliscament ve dissipada de un 52% per fricció basal i de un 42% per altres processos dissipatius (principalment la turbulència). Tan sols el 6% restant es transfereix a les onades.