Tesis por compendio / [ES] La construcción con elementos prefabricados de hormigón es un sector en alza por la aceleración del proceso constructivo, el ahorro de costes derivados de la obra in situ y la mejora de la calidad y acabados, entre otros. En la construcción prefabricada de estructuras de ingeniería civil como puentes y edificios es frecuente el empleo de vigas prefabricadas de hormigón. La construcción con estas vigas requiere el vertido de una capa de hormigón in situ sobre las mismas tras su emplazamiento, que sirve como elemento integrador para garantizar la unidad estructural. Los elementos estructurales que se obtienen de esta forma son conocidos como vigas compuestas de hormigón. En vigas compuestas, aspectos como la resistencia a rasante de la interfaz entre hormigones han sido estudiados en numerosas publicaciones. No obstante, su comportamiento a cortante no ha sido, por el momento, analizado en profundidad. En consecuencia, existe muy poca información, tanto en la literatura existente como en los códigos de diseño actuales, acerca de la resistencia a cortante de estos elementos, de cómo influye la presencia de una interfaz entre los hormigones en la resistencia a cortante o de cómo contribuye la losa hormigonada in situ a dicha resistencia. La presente tesis doctoral tiene como objetivo estudiar la resistencia a cortante de vigas compuestas de hormigón. Para ello, se desarrolla un extenso programa experimental compuesto por vigas monolíticas y compuestas con y sin armadura transversal, con sección transversal rectangular o en forma de T y con hormigones de diferentes calidades en la viga prefabricada y en la losa hormigonada in situ. Se ensaya a cortante un total de 69 vigas de hormigón armado con el fin de analizar las diferentes variables de interés en la resistencia a cortante. A partir de los resultados experimentales, se propone un modelo mecánico de predicción de la resistencia a cortante de vigas compuestas de hormigón con sección transversal rectangular y en forma de T, que también es de aplicación a vigas monolíticas en T. Además, como apoyo al estudio experimental y al modelo mecánico, se modelan numéricamente algunos especímenes del programa experimental. Con todo ello, se busca incrementar el estado actual del conocimiento en este campo, mediante el aporte de un gran número de resultados experimentales y el análisis de los parámetros de diseño, así como sentar las bases para el desarrollo de una formulación de diseño de estructuras compuestas y de evaluación de las ya existentes globalmente aceptada por la comunidad científica. / [CA] La construcció amb elements prefabricats de formigó és un sector en alça per l'acceleració del procés constructiu, l'estalvi de costos derivats de l'obra in situ i la millora de la qualitat i acabats, entre altres. En la construcció prefabricada d'estructures d'enginyeria civil com a ponts i edificis és freqüent l'ús de bigues prefabricades de formigó. La construcció amb aquestes bigues requereix l'abocament d'una capa de formigó in situ sobre les bigues després del seu emplaçament, que serveix com a element integrador per a garantir la unitat estructural. Els elements estructurals que s'obtenen d'aquesta forma són coneguts com a bigues compostes de formigó. En bigues compostes, aspectes com la resistència a rasant de la interfície entre formigons han sigut estudiats en nombroses publicacions. No obstant això, el seu comportament a tallant no ha sigut, de moment, analitzat en profunditat. En conseqüència, existeix molt poca informació, tant en la literatura existent com en els codis de disseny actuals, sobre la resistència a tallant d'aquests elements, de com influeix la presència d'una interfície entre els formigons en la resistència a tallant o de com contribueix la llosa formigonada in situ a aquesta resistència. La present tesi doctoral té com a objectiu estudiar la resistència a tallant de bigues compostes de formigó. Per a això, es desenvolupa un extens programa experimental compost per bigues monolítiques i compostes amb armadura transversal i sense, amb secció transversal rectangular o en forma de T i amb formigons de diferents qualitats en la biga prefabricada i en la llosa formigonada in situ. S'assaja a tallant un total de 69 bigues de formigó armat amb la finalitat d'analitzar les diferents variables d'interés en la resistència a tallant. A partir dels resultats experimentals, es proposa un model mecànic de predicció de la resistència a tallant de bigues compostes de formigó amb secció transversal rectangular i en forma de T, que també és aplicable a bigues monolítiques en T. A més, com a suport a l'estudi experimental i al model mecànic, es modelen numèricament alguns espècimens del programa experimental. Amb tot això, es pretén incrementar l'estat actual del coneixement en aquest camp, mitjançant l'aportació d'un gran nombre de resultats experimentals i l'anàlisi dels paràmetres de disseny, així com establir les bases per al desenvolupament d'una formulació de disseny d'estructures compostes i d'avaluació de les ja existents globalment acceptada per la comunitat científica. / [EN] Construction with precast concrete elements is a booming sector due to the acceleration of the construction process, the saving of costs arising from the on-site construction and the quality and finish improvement, among others. Precast concrete beams are frequently used in the precast construction of civil engineering structures such as bridges and buildings. Construction with these beams requires the pouring of a cast-in-place concrete layer on top of the beams after their placement, which works as a unifying element to ensure structural integrity. Structural elements obtained in this way are known as concrete composite beams. In composite beams, some aspects such as the shear strength of the interface between concretes have been studied in multiple publications. However, their shear behaviour has not yet been analysed in depth. Consequently, there is very little information, both in the existing literature and in current design codes, about the shear strength of these elements, how the presence of an interface between the concretes influences the shear strength or how the cast-in-place concrete slab contributes to the shear strength. The aim of this doctoral thesis is to study the shear strength of concrete composite beams. For this purpose, an extensive experimental programme is developed, consisting of monolithic and composite beams with and without transverse reinforcement, with rectangular or T-shaped cross-section and with concretes of different qualities in the precast beam and in the slab. A total of 69 reinforced concrete beams are tested under shear forces in order to analyse the different variables of interest in shear strength. Based on the experimental results, a mechanical model for predicting the shear strength of concrete composite beams with rectangular and T-shaped cross-section is proposed, which is also applicable to monolithic T-beams. In addition, to support the experimental study and the mechanical model, some specimens of the experimental programme are numerically modelled. All in all, the aim is to improve the current state of knowledge in this field by providing a large number of experimental results and analysing the design parameters, as well as to lay the foundations for the development of a formulation for the design of existing structures and the assessment of existing ones that is globally accepted by the scientific community. / The present doctoral thesis would not have been possible without the financial support of the Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) and the Agencia Estatal de Investigación (AEI) through Grants BIA2015-64672-C4-4-R and RTI2018- 099091-B-C21-AR, both funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the “ERDF A way of making Europe”. I am thankful as well for their support through Grant BES-2016-078010 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the “ESF Investing in your future”. The project was also supported by the Regional Government of Valencia through Project AICO/2018/250. And finally, thanks to the Concrete Science and Technology University Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València (UPV; Spain) in which this research project has been developed, and to our concrete supplier Caplansa. / Rueda García, L. (2022). Experimental Assessment of the Shear Resistant Behaviour of Precast Concrete Beams with Top Cast-in-Place Concrete Slab [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183594 / Compendio

[ES] El procedimiento de ensayo de fluencia es un proceso muy complicado, largo y que envuelve muchas variables. Por una parte, están las variables relativas al proceso de ensayo de fluencia como condiciones de contorno, condiciones ambientales, parámetros de ensayo como nivel de carga o prefisura inicial, entre muchos otros. Estas variables influyen ya de por si lo suficiente en los resultados experimentales obtenidos en los ensayos sumado a la variabilidad intrínseca del hormigón reforzado con fibras. La duración mínima requerida en este tipo de ensayos y el espacio físico necesario, así como asegurar las condiciones ambientales, supone muchas veces un importante reto y consumo de recursos y espacio, lo que ha frenado hasta ahora la inversión en investigación para abordar este tema. Para ello, tras un exhaustivo estudio del estado del arte y partiendo de una metodología a flexión existente, se han desarrollado varias campañas experimentales para evaluar el efecto de los parámetros básicos de ensayo, la construcción del bastidor y el análisis de los resultados experimentales obtenidos de aplicar la metodología. Con todo ello se pretende obtener parámetros de ensayo diseñados para caracterizar el efecto de la fluencia en estado límite de servicio, así como unificar criterios y procesos del ensayo diseñando un procedimiento que pueda ser estandarizado. Por otra parte, existe la dificultad añadida de entender qué sucede dentro de la sección durante el ensayo de fluencia más allá de la variación en abertura de fisura. La redistribución de esfuerzos que se produce dentro de la sección fisurada durante el ensayo de fluencia a flexión es una incógnita. Este trabajo pretende también arrojar algo de luz estudiando tanto la evolución de la abertura de fisura como las deformaciones en la zona comprimida del hormigón. Se han diseñado campañas experimentales para evaluar simultáneamente las deformaciones de tracción (abertura de fisura) y las deformaciones de compresión (zona comprimida del hormigón) de modo que permitan evaluar tanto la contribución de la fluencia a compresión sufrida por la zona comprimida de hormigón en las mediciones de abertura de fisura como la evolución de la profundidad de la fibra neutra de la sección fisurada durante el ensayo a flexión. En este contexto, el resultado es una nueva propuesta metodológica de fluencia a flexión consensuada y capaz de caracterizar el comportamiento a flexión de hormigones reforzados con fibra en estado fisurado, así como algunas herramientas como la base de datos de fluencia que ayudan a la interpretación de los resultados experimentales y puedan contribuir a la consideración de estas deformaciones por las distintas normativas internacionales en su fase de diseño. / [CA] El procediment d'assaig de fluència és un procés molt complicat, llarg i que embolica moltes variables. D'una banda, estan les variables relatives al procés d'assaig de fluència com a condicions de contorn, condicions ambientals, paràmetres d'assaig com nivell de càrrega o prefissura inicial, entre molts altres. Aquestes variables influeixen ja de per si prou en els resultats experimentals obtinguts en els assajos sumat a la variabilitat intrínseca del formigó reforçat amb fibres. La duració mínima requerida en aquesta mena d'assajos i l'espai físic necessari, així com assegurar les condicions ambientals, suposa moltes vegades un important repte i consum de recursos i espai, la qual cosa ha frenat fins ara la inversió en investigació per a abordar aquest tema. Per a això, després d'un exhaustiu estudi de l'estat de l'art i partint d'una metodologia a flexió existent, s'han desenvolupat vàries campanyes experimentals per a avaluar l'efecte dels paràmetres bàsics d'assaig, la construcció del bastidor i l'anàlisi dels resultats experimentals obtinguts d'aplicar la metodologia. Amb tot això es pretén obtindre paràmetres d'assaig dissenyats per a caracteritzar l'efecte de la fluència en estat límit de servei, així com unificar criteris i processos de l'assaig dissenyant un procediment que puga ser estandarditzat. D'altra banda, existeix la dificultat afegida d'entendre què succeeix dins de la secció durant l'assaig de fluència més enllà de la variació en obertura de fissura. La redistribució d'esforços que es produeix dins de la secció fisurada durant l'assaig de fluència a flexió és una incògnita. Aquest treball pretén també llançar una mica de llum estudiant tant l'evolució de l'obertura de fissura com les deformacions en la zona comprimida del formigó. S'han dissenyat campanyes experimentals per a avaluar simultàniament les deformacions de tracció (obertura de fissura) i les deformacions de compressió (zona comprimida del formigó) de manera que permeten avaluar tant la contribució de la fluència a compressió patida per la zona comprimida de formigó en els mesuraments d'obertura de fissura com l'evolució de la profunditat de la fibra neutra de la secció fisurada durant l'assaig a flexió. En aquest context, el resultat és una nova proposta metodològica de fluència a flexió consensuada i capaç de caracteritzar el comportament a flexió de formigons reforçats amb fibra en estat fisurado, així com algunes eines com la base de dades de fluència que ajuden a la interpretació dels resultats experimentals i puguen contribuir a la consideració d'aquestes deformacions per les diferents normatives internacionals en la seua fase de disseny. / [EN] Creep testing methodology on fibre-reinforced concrete is a long and complex process involving multiple variables. On the one hand, creep testing parameters such as pre-cracking level and creep index or stress sustained level, as well as boundary and environmental conditions, can be found among other variables. Variations on these parameters, together with the intrinsic variability of FRC due to the random fibre distribution of FRC, have a significant impact on the experimental results obtained among the existent methodologies. The long duration of the creep test and the required space in the facilities laboratories as the environmental conditions to keep during the creep test entail a significant challenge and outlay in terms of both space and expense resources that have reduced the research investment on this topic. Thus, after an exhaustive analysis of the state-of-the-art and starting from an existent creep testing methodology, several experimental programmes were developed to assess the effect of main creep testing parameters and the influence of creep frame construction as well as different procedure steps on the experimental results when the flexure creep testing methodology is applied. This work intends to define test parameters focused on characterising the effect of creep in the service limit state (SLS), as well as to unify criteria and processes of creep test, developing a procedure that can be standardised. On the other hand, it is difficult to understand what happens within the cross-section during the creep test beyond the crack opening variation. The stress redistribution within the cross-section during the creep test is still unknown. This work also aims to shed some light by studying both the evolution of the crack opening and the compressive deformations in the compressed concrete zone. Experimental campaigns have been designed to assess both the tensile (crack opening) and compression (compressive strains) creep simultaneously that, allow to determine the contribution of compressive creep in the concrete area in the delayed crack opening and to assess the evolution of the neutral fibre position of the cross-section during the flexure creep test duration. In this context, the result of this PhD research is a new flexure creep methodology proposal able to characterise long-term behaviour in flexure of cracked fibre-reinforced concrete, as well as some valuable tools such as the creep database that will help to understand experimental results and to contribute to consider delayed deformations in the international standards in the service state limit design. / Llano Torre, A. (2023). Improvements in test methodology and characterisation of long-term flexure behaviour of fibre-reinforced concrete [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192111

[ES] En la presente tesis doctoral se exponen los resultados obtenidos en el desarrollo inicial de un sistema multisensor, tipo lengua electrónica voltamétrica, para el control de la durabilidad de las estructuras de hormigón armado (EHA). Aunque los sistemas multisensores son ampliamente utilizados en diferentes ámbitos, como el del medio ambiente o de la industria alimentaria, su uso en las EHA es novedoso. Igualmente, resulta novedosa la utilización de sensores voltamétricos que, como se demuestra en esta tesis, son de gran eficacia en el análisis de parámetros relacionados con el deterioro del hormigón armado, mejorándose los modelos de durabilidad obtenidos a través de sensores potenciométricos. Todo ello, sin ser aumentada de manera inabordable la complejidad electrónica y computacional del sistema. El prototipo de lengua electrónica diseñado es un sistema de sensores híbridos que consta de cuatro electrodos de trabajo (Au, Ag, Ni e INOX). Se dice que es híbrido porque se usan técnicas tanto voltamétricas (voltametría cíclica) como impedimétricas (espectroscopia de impedancia). Se han utilizado metales nobles (Au y Ag), metales no nobles (Ni) y aleaciones de alta durabilidad (acero inoxidable) con el fin de obtener un comportamiento electroquímico más variado. En la fase previa al desarrollo del sistema se seleccionaron los metales a utilizar en los sensores que formarían parte del sistema multisensor. Para ello se realizó un número ingente de ensayos con distintos metales (Ir, Rh, Pt, Au, Ag, W, Ni y INOX), tanto en disolución (simulando las condiciones de disolución de poro del hormigón), como en hormigón, con el fin de ser seleccionados aquellos metales de cuya respuesta se pudiera extraer una mayor información. Una vez finalizada la fase previa se estudió la respuesta aislada de cada uno de los metales seleccionados (Au, Ag, Ni e INOX), dividiéndose el estudio en 3 fases: ¿ Fase 1. Estudio en disolución: se analizaron los procesos que tienen lugar sobre la superficie del electrodo en disoluciones que simulaban distintas circunstancias que se pueden dar en el hormigón (variación de la disponibilidad de O2, variación del pH y presencia del anión cloro). Los resultados obtenidos se compararon con los encontrados en literatura. ¿ Fase 2. Estudios hechos con el sensor embebido en hormigones convencionales sin adiciones. Se embebieron sensores voltamétricos en hormigones convencionales de distinta relación agua/cemento. Seguidamente, se analizaron las probetas bajo distintas circunstancias que tuvieran influencia en el desencadenamiento y cinética de los procesos de corrosión como son: o Variaciones en la disponibilidad de O2 y H2O. o Carbonatación del hormigón. o Presencia de Cl-. ¿ Fase 3. Se desarrollaron modelos que permitieran identificar variaciones en parámetros relacionados con el deterioro del hormigón armado o estimar y predecir el parámetro de interés. Terminado el estudio de la respuesta aislada de los cuatro sensores, se procedió a evaluar la respuesta cruzada de los sensores siguiendo los protocolos propios de las lenguas electrónicas. Tras analizar y comparar las respuestas aisladas y cruzadas de los sensores, se propuso una rutina de trabajo que en un futuro ayude a optimizar los recursos, tanto operacionales como de fabricación, utilizados en el sistema. Para finalizar, se hizo un estudio inicial para tratar de mejorar la autonomía del sistema, evaluando el efecto producido al simplificar la configuración de celda, reduciendo el número de electrodos de tres a dos. / [CA] En la present tesi doctoral s'exposen els resultats obtinguts en el desenvolupament inicial d'un sistema multisensor, tipus llengua electrònica voltamètrica, pel control de la durabilitat de les estructures de formigó armat (EFA). Encara que l'ús d'aquest tipus de sistema està molt expandit en l'àmbit del medi ambient i de la indústria alimentària, el seu ús en les EFAs és molt nou. Igualment, resulta nova la utilització de sensors voltamètrics, que com és demostra en aquesta tesi, són de gran eficàcia en la determinació de les condicions del formigó armat, millorant-se considerablement els models de durabilitat obtinguts mitjançant sensors potenciomètrics. Tot això, sense augmentar la complexitat electrònica i computacional del sistema d'una forma inabordable. El prototip dissenyat de llengua electrònica és un sistema de sensors híbrids compost per quatre elèctrodes de treball (Au, Ag, Ni i acer inoxidable). Es diu que és híbrid perquè en el sistema de sensors s'utilitzen tècniques voltamètriques i impedimètriques. S'han utilitzat metalls nobles (Au i Ag), metalls no nobles (Ni) i aliatges d'alta durabilitat (acer inoxidable). Amb la finalitat d'obtindre un comportament electroquímic més variat. En la fase prèvia al desenvolupament del sistema, es van seleccionar els metalls a utilitzar en els sensors que formarien part del sistema multisensor. Per a això es va realitzar una quantitat ingent d'assajos amb diferents metalls (Ir, Rh, Pt, Au, Ag, W, Ni i acer inoxidable), tant en dissolució com en formigó, amb l'objectiu de seleccionar aquells metalls dels quals es poguera aconseguir més informació amb la seua resposta. Una vegada finalitzada aquesta fase prèvia, es va estudiar la resposta aïllada de cadascun dels metalls seleccionats (Au, Ag, Ni i acer inoxidable). L'estudi es va dividir en tres fases: ¿ Fase 1. Estudis en dissolució: es van analitzar els processos duts a terme sobre la superfície de l'elèctrode en dissolucions que simulaven diferents circumstàncies que es poden donar en el formigó (variació de la disponibilitat d' O2, variació de pH i presència de l'anió clor). Els resultats obtinguts es van comparar amb els trobats en la literatura. ¿ Fase 2. Estudis fets amb els sensors embeguts en formigó: es van embeure els sensors voltamètrics en formigons convencionals de diferent relació aigua/ciment i sense adicions. A continuació, es van analitzar les provetes sota diferents circumstàncies que tingueren influència en el desencadenament i cinètica dels processos com són: o Variacions en la disponibilitat d' O2 i H2O. o Carbonatació del formigó. o Presencia de Cl-. ¿ Fase 3. Desenvolupament de models que possibiliten identificar variacions en paràmetres relacionats amb el deteriorament del formigó armat o estimar i predir el paràmetre d'interès. Finalitzat l'estudi de la resposta aïllada dels quatre sensors, es va avaluar la resposta creuada mitjançant protocols propis de les llengües electròniques (PCA i PLS). Després d'analitzar i comparar les respostes aïllades i creuades dels sensors, es va proposar una rutina de treball que un futur ajude a optimitzar els recursos, tant operacionals com de fabricació, utilitzats al sistema. Per acabar, es va fer un estudi inicial per a tractar de millorar l'autonomia del sistema, avaluant l'efecte produït al simplificar la configuració de cel·la, reduint el nombre d'elèctrodes de tres a dos. / [EN] In this thesis the results obtained in the development of a multisensor system, known as electronic voltametric tongue, for the reinforcement concrete structures' (RCS) durability control are exposed. Although the use of this multisensor system is widespread in different fields such as: the food industry and environmental control, its use in RCS monitoring is very novel. It is equally novel the use of voltametric sensors, this kind of sensors are very efficient in determining concrete conditions, improving the durability models obtained through potentiometric sensors, all without overly increasing the system's electronic and computational complexity The electronic tongue prototype designed is a hybrid sensor system made up of four working electrodes (Au, Ag, Ni and stainless steel). It has been referred to as hybrid because in the system voltametric and impedimetric electrochemical techniques are used. Noble metals (Au and Ag), non-noble metals (Ni) and high-durability alloys (stainless steel) have also been used with the purpose of achieving a more varied electrochemical behaviour. In the previous development phase of the system, the metals involved in the development of the electronic tongue were selected. In order to do this, a variety of tests with different metals were performed (Ir, Rh, Pt, Au, Ag, W, Ni and SS), in both dissolution (different concrete pore solution conditions were simulated) and hardened concrete. This allowed us to choose the metals which responses contained the most information. The next steps focused on the study of the selected sensors isolated response: ¿ Phase 1: simulation of concrete pore solution in dissolution systems. The results were compared with those already existing in the bibliography. ¿ Phase 2: studies with the sensors embedded in different standard concretes without additions. The samples were tested in different conditions involved in the rebars corrosion kinetics (variations in O2 and humidity availability, concrete carbonation and chlorides presence). ¿ Phase 3: Development of estimation models for the parameters of interest. After finishing the study of the isolated sensors' response, a cross-evaluation of their response was performed using typical protocols used in the electronic tongues (i.e. PCA and PLS). After analysing and comparing the isolated and crossed sensor's response, an optimized multisensory routine work was proposed which could, in the future, help optimize the resources used in the system. Finally, a study was carried out to improve the system's autonomy, in which the repercussion of the cell configuration simplification by means of the removal of the reference electrode was evaluated. / La autora quiere expresar su agradecimiento al Ministerio de Educación, Cultura y Deporte por la beca predoctoral FPU 16/00723 / Martínez Ibernón, A. (2023). Lenguas electrónicas para la evaluación de la durabilidad de estructuras de hormigón armado y el seguimiento de la corrosión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192263

The strain capacity of structures depends on the plastic hinge behaviour. There are different proposals in the scientific literature in order to improve this behaviour in reinforced concrete structures such as the following ones: proposals include the use of fiber reinforced concrete, very high performance concrete or replacing in the critical structure zone, the steel reinforcement with shape memory alloy and superelasticity bars (from this point forward SMA), among other solutions. However, the strain capacity of hinges is dependent on the compressed reinforcement buckling, which means a drastic diminishing in the bearing capacity and ductility. This phenomenon happens due to the cover spalling or degradation, or due to an insufficient transverse reinforcement arrangement. The design codes propose requirements related to the diameter of longitudinal bars and to the transverse reinforcement separation to assure the bearing capacity or to assure the hinge rotation without the compressed reinforcements buckle. Nevertheless, the aforementioned requirements are not valid in compressed elements made of new materials (fiber reinforced concrete, very high performance concrete or SMA bars). This doctoral thesis analyzes the compressed steel or NiTi - SMA bars behaviour in elements made of conventional, high strength or very high performance concrete, with or without fibres. Therefore, an experimental research has been carried out to study the local instability of the compressed bars (steel and NITI) in concrete elements. 32 columns subject to a bending-compression load have been analyzed. An analytic model has been proposed to analyze the buckling critical stress and length in the compressed bars in concrete elements. This model has been calibrated based on experimental tests. It has been performed an experimental and numerical research to analyze the behaviour of the NITI bars as isolated bars. It has been proposed an analytic model to calculate the relationship stress-strain of the compressed bars that includes the buckling effect. This model has been verified by both experimental and numerical results. Finally, it has been proposed an expression to calculate the maximum separation of the transverse reinforcement according to the required limited stress, for both steel and SMA bars. In order to define that stress, two criteria have been proposed: one of them is based on stresses and the other one on strains. With respect to the concrete without fibres case, the proposed expression has been compared with the current code. / La capacidad de deformación de las estructuras depende del comportamiento de las rótulas plásticas. Para mejorar dicho comportamiento en estructuras de hormigón armado, en la literatura técnica se propone utilizar hormigón con fibras de acero en su masa, hormigón de muy altas prestaciones o sustituir en la zona crítica de la estructura las armaduras de acero por barras de aleación con memoria de forma y superelasticidad (en adelante SMA) entre otras soluciones. Sin embargo, la capacidad de deformación de las rótulas está condicionada por el pandeo de la armadura comprimida, lo que supone una disminución drástica de la capacidad resistente y de la ductilidad. Este fenómeno se produce porque el recubrimiento del hormigón salta o se degrada, o por una insuficiente disposición de armadura transversal. En las normativas de diseño se proponen requisitos acerca del diámetro y de la separación de la armadura transversal para asegurar la capacidad resistente o la deformación de la rótula sin que las armaduras comprimidas pandeen. Sin embargo, dichas expresiones no son válidas en elementos comprimidos fabricados con nuevos materiales (hormigón con fibras en su masa, hormigones de muy altas prestaciones o barras de SMA). En esta tesis doctoral se analiza el comportamiento de barras comprimidas, de acero o de SMA en base NiTi, en elementos fabricados con hormigones convencionales, de alta resistencia o de muy altas prestaciones, con o sin fibras en su masa. A tal efecto, se ha ejecutado un programa experimental para estudiar la inestabilidad local de las barras comprimidas (acero y NiTi) en elementos de hormigón. Se han analizado un total de 32 soportes sometidos a una solicitación de flexo-compresión. Se ha propuesto un modelo analítico para determinar la tensión y la longitud crítica de pandeo de barras comprimidas en elementos de hormigón. Este modelo ha sido calibrado con los ensayos experimentales. Se ha realizado un estudio experimental y numérico para analizar el comportamiento de las barras de NiTi como barras aisladas. Se ha propuesto un modelo analítico para calcular la relación tensión - deformación de barras comprimidas que incluye el efecto del pandeo. Este modelo ha sido verificado tanto con los resultados experimentales como numéricos. Finalmente, se ha propuesto una expresión para el cálculo de la separación máxima de la armadura transversal en función de la tensión límite requerida, tanto para barras de acero como de SMA. Para la definición de dicha tensión se proponen dos criterios: uno basado en tensiones y otro en deformaciones. En el caso de hormigón sin fibras, la expresión propuesta se ha comparado con la normativa actual. / La capacitat de deformació de les estructures depén del comportament de les ròtules plàstiques. Per a millorar dit comportament en estructures de formigó armat, en la literatura tècnica es proposa utilitzar formigó amb fibres d'acer en la seua massa, formigó de molt altes prestacions o substituir en la zona crítica de l'estructura les armadures d'acer per barres d'aliatge amb memòria de forma i superelasticitat (d'ara endavant SMA) entre d'altres solucions. No obstant això, la capacitat de deformació de les ròtules està condicionada pel vinclament de l'armadura comprimida, la qual cosa suposa una disminució dràstica de la capacitat resistent i de la ductilitat. Este fenomen es produeix perquè el recobriment del formigó salta o es degrada, o per una insuficient disposició de l'armadura transversal. En les normatives de disseny es proposen requisits quant al diàmetre i a la separació de l'armadura transversal per assegurar la capacitat resistent o la deformació de la ròtula sense que les armadures comprimides vinclen. No obstant això, estes expressions no son vàlides en elements comprimits fabricats amb nous materiales (formigó amb fibres en la seua massa, formigons de molt altes prestacions o barres de SMA). En esta tesis doctoral s'analitza el comportament de barres comprimides, d'acer o de SMA compost per NiTi, en elements fabricats amb formigons convencionals, d'alta resistència o de molt altes prestacions, amb o sense fibres en la seua massa. A tal efecte, s'ha executat un programa experimental per estudiar la inestabilitat local de les barres comprimides (acer i NiTi) en elements de formigó. S'han analitzat un total de 32 soports somesos a una solicitació de flexo-compressió. S'ha proposat un model analític per determinar la tensió i longitud crítica de vinclament de barres comprimides en elements de formigó. Este model ha sigut calibrat amb els assajos experimentals. S'ha realitzat un estudi experimental i numéric per analitzar el comportament de les barres de NiTi com barres aïllades. S'ha proposat un model analític per calcular la relació tensió-deformació de barres comprimides que inclou l'efecte del vinclament. Este model ha sigut verificat tant amb els resultats experimentals com numérics. Finalment, s'ha proposat una expressió per al càlcul de la separació màxima de l'armadura transversal en funció de la tensió límit requerida., tant per a barres d'acer com de SMA. Per a la definició de dita tensió es proposen dos criteris: uno basat en tensions i l'altre en deformacions. En el cas del formigó amb fibres, l'expressió proposada s'ha comparat amb la normativa actual. / Pereiro Barceló, J. (2017). INESTABILIDAD DE BARRAS COMPRIMIDAS DE ACERO Y DE SMA EN ELEMENTOS DE HORMIGÓN FABRICADOS CON NUEVOS MATERIALES. RECOMENDACIONES DE DISEÑO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/90650

La caracterización de la modalidad de la señal es un nuevo concepto objeto de recientes trabajos de investigación cuyo principal propósito es identificar cambios en la naturaleza de señales reales. Con el término naturaleza de las señales se hace referencia al modelo subyacente que genera una señal desde el punto de vista de dos características principales: determinismo y linealidad. En esta tesis se emplea la modalidad de la señal para el procesado avanzado de señales acústicas, y en particular, en ensayos no destructivos de materiales no homogéneos como el hormigón. El problema de la caracterización de la modalidad comienza con la correcta reconstrucción del espacio de fases (Capítulo 2). Este nuevo dominio permite identificar los diferentes estados de una señal, recurrentes o no en función de su naturaleza determinista o aleatoria, respectivamente. En el ámbito de los ensayos no destructivos basados en ultrasonidos, el material se excita con una señal puramente determinista, sin embargo, la naturaleza de la señal recibida depende y es proporcional a la estructura interna del material. Esta hipótesis de trabajo permite plantear la medida del grado de determinismo como una alternativa complementaria a parámetros habituales de ultrasonidos como la atenuación y la velocidad. El nivel de determinismo ha resultado ser proporcional al nivel de porosidad en materiales cementantes (Capítulo 3). También permite la caracterización del nivel de daño de probetas de mortero sometidas a diferentes procesos de daño: ataque externo de sulfato y procesos de carga (Capítulo 4). El estudio de la no linealidad/ complejidad de una serie temporal se plantea inicialmente de forma ciega (sin tener información de la señal de entrada) mediante tests de hipótesis: generando datos surrogados y aplicando un test estadístico. Importantes avances se han logrado adaptando este enfoque a datos no estacionarios, característica habitual de señales no lineales reales. Los principales resultados en este sentido se han conseguido en la caracterización de la complejidad de señales oscilatorias de duración limitada (Capítulo 5). El concepto de la modalidad de la señal también se ha empleado para realizar un detallado estudio del fenómeno no lineal de espectroscopía acústica por impacto. Este análisis ha permitido entender las variables involucradas y plantear así un modelo matemático que caracterice el fenómeno. La comprensión del fenómeno y el modelo han permitido plantear un nuevo algoritmo de procesado equivalente a la técnica habitual NIRAS, pero óptimo en su aplicación. Esta alternativa de procesado puede suponer significativos avances sobre todo en aplicaciones industriales donde el tiempo y el esfuerzo son variables óptimas (Capítulo 6). Esta tesis demuestra que la caracterización de la modalidad de la señal no solo supone una alternativa a la caracterización de complejos fenómenos reales, sino que abre una nueva perspectiva de trabajo dentro del ámbito del procesado de señal. La medida del determinismo y el algoritmo FANSIRAS han demostrado que la modalidad de la señal es una interesante herramienta para futuros trabajos de caracterización de materiales cementantes. / The characterization of the modality of a signal is a new concept, which has been the subject of recent research. Its main purpose is to identify any changes in the nature of a real signal. The term `nature of a signal' refers to the underlying model that generates the signal from the point of view of two main characteristics: determinism and linearity. In this thesis, the modality of a signal is used for the advanced processing of acoustic signals, and in particular, in non-destructive tests of non-homogeneous materials, such as concrete. The problem of the characterization of the modality begins with the correct reconstruction of the phase space (Chapter 2). This new domain allows identifying the different states of a signal, as to whether they are recurrent or not, depending on whether they are deterministic, respectively, random. In the field of non-destructive testing based on ultrasound, the material is excited with a purely deterministic signal. However, the nature of the received signal depends on the internal structure of the material. This working hypothesis allows us to propose measuring the degree of determinism as a complementary alternative to the usual ultrasound parameters such, as attenuation and speed. The level of determinism has been found to be proportional to the level of porosity in cementitious materials (Chapter 3). It also allows characterizing the level of damage of mortar test pieces subjected to different kinds of damaging processes: external attack by sulphates, and loading processes (Chapter 4). The study of the non-linearity or complexity of a time series is initially presented blindly (without having information about the input signal) through hypothesis tests: generating surrogate data and applying a statistical test. Significant progress has been made in adapting this approach to nonstationary data, a common feature of real non-linear signals. The main results in this regard have been achieved in the characterization of the complexity of oscillatory signals of limited duration (Chapter 5). The concept of signal modality has also been used to perform a detailed study of the non-linear phenomenon of acoustic impact spectroscopy. This analysis has allowed understanding the variables involved, and thus, proposing a mathematical model that characterizes the phenomenon. The understanding of the phenomenon and the model have allowed proposing a new processing algorithm equivalent to the usual NIRAS technique, but optimal in its application. This processing alternative may mean significant advances, especially in industrial applications where time and e ort are variables to be optimized (Chapter 6). This thesis demonstrates that the characterization of the modality of a signal not only presents an alternative to the characterization of complicated real phenomena, but it also opens a new research perspective within the field of signal processing. The measure of determinism and the FANSIRAS algorithm have shown that the modality of a signal is an interesting tool for future research into the characterization of cementitious materials. / La caracterització de la modalitat del senyal és un nou concepte, objecte de recents treballs de recerca amb el propòsit d'identificar canvis en la natura de senyals reals. Amb el terme natura dels senyals es fa referència al model subjacent que genera un senyal des del punt de vista de dues característiques principals: determinisme i linealitat. En aquesta tesi es fa servir la modalitat del senyal per al processament avançat de senyals acústics i, en particular, en assajos no destructius de materials no homogenis com ara el formigó. El problema de la caracterització de la modalitat comença amb la correcta reconstrucció de l'espai de fase (Capítol 2). Aquest nou domini permet identificar els diferents estats d'un senyal, recurrents o no en funció de la seva natura determinista o aleatòria, respectivament. Dins l'àmbit dels assajos no destructius basats en ultrasons, el material s'excita amb un senyal purament determinista, tanmateix, la natura del senyal rebut depèn i és proporcional a l'estructura interna del material. Aquesta hipòtesi de treball permet plantejar la mesura del grau de determinisme com una alternativa complementària a paràmetres habituals dels ultrasons com ara l'atenuació i la velocitat. El nivell de determinisme ha resultat ésser proporcional al nivell de porositat en materials cementants (Capítol 3). També permet la caracterització del nivell de dany de provetes de morter sotmeses a diferents processos de dany: atac extern de sulfat i processos de càrrega (Capítol 4). L'estudi de la no linealitat/ complexitat d'una sèrie temporal es planteja inicialment de forma cega (sense tindre cap informació del senyal d'entrada) mitjançant tests d'hipòtesi: generant dades subrogades i aplicant un test estadístic. Avanços importants s'han aconseguit adaptant aquest enfoc a dades no estacionàries, característica habitual de senyals no lineals reals. Els principals resultats en aquest sentit s'han aconseguit en la caracterització de la complexitat de senyals oscil·latoris de durada limitada (Capítol 5). El concepte de modalitat del senyal també s'ha emprat per realitzar un detallat estudi del fenomen no lineal d'espectroscòpia acústica per impacte. Aquesta anàlisi ha permet entendre les variables involucrades i plantejar llavors un nou algoritme de processament equivalent a la tècnica habitual NIRAS, però òptim en la seva aplicació. Aquesta alternativa de processament pot suposar significatius avanços sobretot en aplicacions industrials, on el temps i l'esforç són variables òptimes (Capítol 6). Aquesta tesi demostra que la caracterització de la modalitat del senyal no solament suposa una alternativa a la caracterització de complexes fenòmens reals, sinó que obri una nova perspectiva de treball dins l'àmbit del processament de senyal. La mesura del determinisme i l'algoritme FANSIRAS han demostrat que la modalitat del senyal és una ferramenta interessant per a futurs treballs de caracterització de materials cementants. / Carrión García, A. (2018). Signal Modality Characterization: from Phase Space Reconstruction to Real Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/106366

[EN] Concrete-filled steel tubular columns composed of double-tube sections are a recent development. This type of sections are the result of applying a technique used in the construction of immersed tunnels, by forming a sandwich composite section made up of steel-concrete-steel. Apart from the own advantages of concrete-filled steel tubular (CFST) columns, double-tube columns present other additional advantages which make them of great interest for designers and engineers, such as: reduced weight, higher ductility, improved energy absorption and, above all, an enhanced fire resistance. In turn, the improvements in the manufacturing technique of high strength concrete makes their use in double-tube columns create the suitable synergy for the design of slender structural members. Nevertheless, the fast evolution and development of composite construction has led to a situation where the current design guidance cannot provide updated analytical expressions and recommendations. Give this situation, and due to the innovative nature of this configuration, as well as the complexity of experimental testing, few experimental and analytical works can be found on this typology of columns. This makes the numerical investigation of concrete-filled double-tube columns interesting from the scientific point of view. The mechanical behaviour of concrete-filled double-tube columns is studied in this thesis through a realistic three-dimensional finite element model. The values adopted for the variables of the model are the result of a comprehensive sensitivity analysis. The accuracy of the numerical model is verified against experimental tests and, once the numerical model is validated, an extensive parametric study is developed, with the aim of studying the influence of the main factors which affect the mechanical response of this columns and being able to provide design recommendations. With this information, a comparative study is carried out with the results of the application of the current calculation method for composite columns in Eurocode 4-Part 1.1, in order to evaluate the validity of the method for double-tube columns subjected to axial compression and combined compression and uniaxial bending, infilled with ultra-high strength concrete. The scope of this thesis is limited to slender circular double-tube columns filled with normal and ultra-high strength concrete subjected to monotonic concentric or eccentric axial load of uniform bending moment. / [ES] Las columnas tubulares de acero rellenas de hormigón compuestas de una sección de doble tubo son de reciente creación. Son el resultado de aplicar la técnica utilizada en la construcción de túneles sumergidos, de construir una sección compuesta tipo sándwich, a base de acero-hormigón-acero. Además de las ventajas propias de las columnas tubulares de acero rellenas de hormigón (CFST), las columnas de doble tubo poseen otras ventajas adicionales que las hace muy interesantes para proyectistas e ingenieros como son, por ejemplo: menor peso, mayor ductilidad, mayor absorción de energía, y sobretodo, mejor resistencia a fuego. Por otra parte, la mejora de la técnica de fabricación de hormigones de altas resistencias hace que su utilización en columnas de doble tubo produzca una sinergia idónea para diseñar elementos estructurales esbeltos. Sin embargo, la rápida evolución y desarrollo de la construcción mixta hace que las normas actuales no tengan las expresiones analíticas ni las recomendaciones de diseño actualizadas. Debido a ello y por la relativa solución innovadora de esta configuración, así como la complejidad de realizar ensayos experimentales, existen pocos trabajos experimentales y estudios analíticos acerca de esta tipología de columnas. Es por esto que el estudio numérico de columnas de doble tubo rellenas de hormigón sea, desde el punto de vista científico, interesante. El comportamiento mecánico de columnas de doble tubo rellenas de hormigón se estudia en esta tesis a través de un modelo realista tridimensional de elementos finitos. Los valores adoptados de las variables del modelo son el resultado de un amplio análisis de sensibilidad. La precisión del modelo numérico se verifica con ensayos experimentales y, una vez se dispone de un modelo validado, se desarrolla un extenso estudio paramétrico con el fin de evaluar la influencia de los principales factores que afectan la respuesta mecánica de las mismas y poder establecer recomendaciones de diseño. Con esa información, se realiza una comparativa con los resultados de aplicar el método de cálculo de columnas mixtas del Eurocódigo 4 - Parte 1.1, con el propósito de evaluar la validez del método en columnas de doble tubo comprimidas y flexo-comprimidas rellenas de hormigón de ultra alta resistencia. El alcance de esta tesis queda limitado a columnas circulares esbeltas de doble tubo rellenas de hormigón de resistencia normal y ultra alta resistencia sometidas a carga monotónica centrada y excéntrica de momento uniforme. / [CA] Les columnes tubulars d'acer emplenades de formigó compostes d'una secció de doble tub són de recent creació. Són el resultat d'aplicar la tècnica utilitzada en la construcció de túnels submergits, de construir una secció composta tipus sandvitx, a base d'acer-formigó-acer. A més dels avantatges propis de les columnes tubulars d'acer emplenades de formigó (CFST), les columnes de doble tub posseeixen altres avantatges addicionals que les fa molt interessants per a enginyers com són, per exemple: menor pes, major ductilitat, major absorció d'energia, i sobretot, millor resistència a foc. D'altra banda, la millora de la tècnica de fabricació de formigons d'altes resistències fa que la seva utilització en columnes de doble tub produïsca una sinergia idònia per dissenyar elements estructurals verticals esvelts. No obstant això, la ràpida evolució i desenvolupament de la construcció mixta fa que les normes actuals no tinguin les expressions analítiques ni les recomanacions de disseny actualitzades. Per aquest motiu i per la relativa solució innovadora d'aquesta configuració, així com la complexitat de realitzar assajos experimentals, existeixen pocs treballs experimentals i estudis analítics sobre aquesta tipologia de columnes. És per això que l'estudi numèric de columnes de doble tub farcides de formigó siga, des del punt de vista científic, interessant. El comportament mecànic de columnes de doble tub emplenades de formigó s'estudia en aquesta tesi mitjançant un model realista tridimensional d'elements finits. Els valors adoptats per a les variables del model són el resultat d'una extensa anàlisi de sensibilitat. La precisió del model numèric es verifica amb assajos experimentals i, una vegada es disposa d'un model validat, es desenvolupa un extens estudi paramètric amb la finalitat d'avaluar la influència dels principals factors que afecten la resposta mecànica de les columnes i poder establir recomanacions de disseny. Amb aquesta informació, es realitza una comparativa amb els resultats d'aplicar el mètode de càlcul de columnes mixtes del Eurocódigo 4-Part 1.1, amb el propòsit d'avaluar la validesa del mètode en columnes de doble tub comprimides i flexo-comprimides emplenades de formigó d'ultra alta resistència. L'abast d'aquesta tesi queda limitat a columnes circulars esveltes de doble tub emplenades de formigó normal i d'ultra alta resistència sotmeses a càrrega monotònica centrada i excèntrica amb moment uniforme. / Pons Aliaga, D. (2016). ESTUDIO NUMÉRICO DE LA CAPACIDAD PORTANTE DE COLUMNAS MIXTAS CON DOBLE TUBO RELLENAS DE HORMIGON [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62209

En teoría, el inicio del proceso de flotado de un pavimento de hormigón deberá coincidir con el tiempo de inicio de fraguado. Para resolver este problema, se desarrolló un modelo teórico sobre la evolución de la resistencia a penetración del hormigón antes del inicio de fraguado. Por otra parte, en esta Tesis Doctoral también se ha desarrollado un procedimiento muy sencillo para conocer la energía de activación del hormigón a través de ensayos de Vicat. En esta Tesis se ha hecho también un análisis comparativo de los seis tipos de acabados para pavimentos de hormigón más representativos mediante diferentes tipos de ensayos. Así como un análisis del comportamiento a impacto del pavimento de hormigón. Finalmente, se ha propuesto un modelo para conocer el comportamiento del pavimento sujeto a la abrasión. En él se obtuvo un nuevo modelo estadístico, que puede ser la base de una futura investigación en este campo. / Theoretically, the time of troweling a concrete pavement coincides with the setting time. To solve this problem, a theoretical model of the penetration resistance evolution of concrete during the setting time was developed. A new methodology to know the temperature influence on the setting times of concrete and on the time of toweling the pavement has been also performed.Besides, from six experimental pavements with the most representative type of finishing at the time of carrying out the study, a comparative analysis among them was done by means of different types of tests. Moreover, an analysis of the dynamic behavior of the pavement was carried out to know the protective effect of the type of finishing on the slab. Finally, a model for the dynamic behavior of a concrete pavement subjected to abrasion was made.

The analysis of the structural seismic response has gained a special importance both for the seismic design of buildings as for predicting the damage caused by earthquakes. In this thesis a complete study about the seismic risk assessment of the two main structuraltypologies of residential buildings of Barcelona, Spain, is presented. These correspond to reinforced concrete buildings with waffle slabs and unreinforced masonry buildings. The main goal of this research is to apply a systematic methodology for the seismic riskassessment, by means of fragility curves, in buildings located in urban zones with moderate seismic hazard.After revising the conceptual aspects involved in the seismic risk assessment and describing the current state of the art, the adopted methodology to evaluate the structuralcapacity, fragility and expected damage analyses is described. To assess the capacity a structural modelling of the buildings and a non-linear static analysis is required. The fragility or vulnerability is evaluated through the capacity spectrum, by means of a simplified procedure. The damage probability matrixes for a given seismic scenario require knowledge of the maximum structural response, which is obtained by using the capacity spectrum method.The methodology has been applied to three reinforced concrete models representative oflow, mid and high rise buildings of the city; this has allowed developing seismic risk scenarios for two earthquakes, which occurrence in Barcelona is reasonably possible. These scenarios take into account the Barcelona seismic zoning.The method has been also applied to characterize the expected seismic behaviour of masonry buildings, modelling three typical buildings of the Eixample District. Two of them present different plane configuration, one more regular than the other. The third isrepresentative of corner buildings, typical of the city's blocks. The better behaviour of the regular buildings compared to corner buildings is confirmed. An aggregate set of buildings, corresponding to a typical line of the district's blocks has been studied. It has been observed that the aggregate behaviour does not improve; instead it inherits the vulnerability of the constituting buildings.A sensitivity analysis of the slight and extensive threshold damage states is carried out; it is observed that little variations in these thresholds significantly influence the expected damage. Consequently, new thresholds for these damage states are proposed based on certain structural characteristics obtained from the non-linear static analysis. The proposed slight damage threshold takes into account the elastic stiffness degradation, while hardening is considered for the extensive damage state. To validate the results obtained with of the employed methodology, a series of non linear dynamic analysis were carried out in two reinforced concrete buildings. The global results were compatible with the ones of the methodology. In general, the results show a good confidence level.Finally, the conclusions drawn the current thesis are summarized and some recommendations for future works are given.

[EN] The most established infrastructure in the territory is the road. The sections in bridge and tunnel are the most unique and expensive although the former are more numerous than the latter. Today overpass bridges are one of the most common in all major highways. The most recommended and usual for this type of bridge abutment is open. Many efforts have been devoted to the calculation and design of bridge decks, fewer piers, and even less, to the abutments. This thesis deals with optimal design of open abutment of reinforced concrete road bridges. Optimal abutments of the thesis are obtained by heuristics methods and a computer program has been made, are fully designed to be built, and they consist of 40 discrete variables. Abutments have not been previously treated in the optimization references. Optimized criteria are cost, structural safety, constructability and environmental sustainability both isolated or in pairs with the cost (recent hybrid multi-objective optimization MOSAMO). The abutments thus obtained are optimal designs that have not required previous experience of a designer of structures to propose, as has been done until now, the initial design (resistant checks), either manually or, as at present, by one or more computer programs structures; in which case, the initial design is retouched slightly by the engineer if it does not meet any testing, by trial and error. Current programs do not yet include optimization routines like the thesis so that the goodness of the final design depends heavily on the designer that manages them and literature that knows. The literature on the design of abutments is scarce and incomplete. The thesis extends it providing the geometric relationships, the orders of magnitude and the resistant mechanisms of optimal abutments (pre-dimensioning criteria) and compares them with the literature and with a reference abutment ER a height of 9 m really built and designed by renowned engineers, in respect of which have been got cost savings greater than 18% (basically at the shallow foundation), and for which it has conducted a parametric study to obtain optimum abutments with overall heights between 6 and 15 m for admissible stress from 0,2 to 0,5 MPa. They have been used with success heuristic algorithms to the abutments of the two existing main groups: first, Hill Climbing; and, secondly, Population-based or Evolutionary Algorithms (EA); in both cases, with feasible and infeasible solutions. In this thesis, through a new proposal of penalty in the objective function, savings of 60% are achieved in time of calculation that are definitive. The algorithms used are based on simulated annealing (SAMO) and thresholds acceptance (TAMO). They are two hybrid stochastic climbing algorithms with mutation operators based on genetic algorithms. The differences between them are not significant, less than 0.2%. The reheating do not give good results. With an Intel Core 2 Quad Q6600 computer 2.4 GHz CPU and 3.24 GB RAM optimization is achieved (with higher penalties) in just an execution of the algorithm, as a novelty compared to other research, 1h 35' (38' with a current computer). Within the second group two new heuristics are developed HSDLS and HSPDLS based on Harmony Search and hybridized with DLS without and with penalties (and the same mutation operator first group) with similar results are achieved but with times 9 and 6 times higher, respectively. Both monobjetivo as multiobjective optimization (MO) show the equivalence of optimizing cost, CO2 or energy with minor differences of 1.5%, although it is, at the expense of a high number of bars. The MO (cost-bar) optimization offers an average saving of 78.4% in bars with an average increase of the other three criteria of 7.85% and with a cost savings compared ER still of 12.23%. / [ES] La infraestructura de mayor implantación en el territorio es la carretera. Los tramos en puente y en túnel son los más singulares y costosos, aunque los primeros son más numerosos que los segundos. Hoy en día los puentes de paso superior son uno de los más frecuentes en todas las carreteras importantes. El estribo más recomendable y habitual para este tipo de puentes es el abierto porque, se esconde bajo el terraplén mejorando la visibilidad de los conductores de la vía inferior, y, ahorra materiales respecto al cerrado a partir de una altura de terraplén suficiente. Muchos esfuerzos se han dedicado al cálculo y diseño de los tableros de puente, menos a las pilas, y, aún menos, a los estribos. Esta tesis se ocupa del diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera. Los estribos óptimos de la tesis se obtienen mediante métodos heurísticos y un programa informático que se ha realizado. Están completamente diseñados para ser construidos, y para ello constan de 40 variables discretas. Los estribos no han sido antes tratados en la bibliografía de optimización. Las funciones objetivo son el coste, la seguridad estructural, la constructibilidad y la sostenibilidad ambiental tanto de forma aislada como por parejas con el coste (con una optimización multiobjetivo híbrida MOSAMO). Los programas actuales aún no incluyen rutinas de optimización como el de la tesis. Por ello la bondad del diseño final depende mucho del proyectista que los maneja y de la bibliografía que conoce. La bibliografía sobre el diseño de estribos es escasa y no completa. Este trabajo la amplía aportando las relaciones geométricas, los órdenes de magnitud y los mecanismos resistentes de los estribos óptimos (criterios de predimensionamiento) y los compara con los de la bibliografía y con los de un estribo de referencia ER. Estribo con una altura de 9 m, realmente construido y proyectado por reconocidos ingenieros, respecto al que se han comprobado ahorros económicos superiores al 18% (fundamentalmente en la zapata). Para este ER se ha realizado un estudio paramétrico obteniendo los estribos óptimos con alturas totales entre 6 y 15 m y para tensiones admisibles entre 0,2 y 0,5 MPa. Se han empleado con éxito algoritmos heurísticos a los estribos de los dos grandes grupos existentes: por un lado, de Búsqueda Secuencial por Entornos o Hill Climbing; y, por otro, de los llamados Algoritmos Poblacionales o Evolutivos; en ambos casos, tanto con soluciones factibles como infactibles. En esta tesis, mediante una nueva propuesta de penalización de la función objetivo, se consiguen, ahorros del 60% en tiempo de cálculo. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Son dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Las diferencias entre ellos no son significativas, menores del 0.2%. Con un ordenador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz y con 3.24 GB de memoria RAM se consigue la optimización (con penalizaciones altas) en tan sólo una ejecución del algoritmo, como novedad frente a otras investigaciones, de 1h 35'(38' con ordenador actual). Dentro del segundo grupo se desarrollan dos nuevas heurísticas HSDLS y HSPDLS basadas en Harmony Search e hibridadas con DLS sin y con penalizaciones (y el mismo operador de mutación primer grupo) con las que se consiguen resultados similares pero con tiempos 9 y 6 veces superiores respectivamente. Tanto la optimización monobjetivo como la multiobjetivo (MO) ponen de manifiesto la equivalencia de optimizar en coste, en CO2 o en energía con diferencias menores del 1.5%, si bien es, a costa de un elevado número de armaduras pasivas. La optimización MO (coste-barras) ofrece un ahorro medio en barras del 78.4% con un incremento medio de los otros tres criterios de 7.85% siendo el ahorro económico respecto ER todavía de / [CA] La infraestructura de més implantació al territori és la carretera. Els trams en pont i en túnel són els més singulars i costosos tot i que els primers són més nombrosos que els segons. Avui en dia els ponts pas superior són un dels més freqüents en totes les carreteres importants. L'estrep més recomanable i habitual per a aquest tipus de ponts és l'obert. Molts esforços s'han dedicat al càlcul i disseny dels taulers de pont, menys a les piles, i, encara menys, als estreps. Aquest tesi s'ocupa del disseny òptim d'estreps oberts de formigó armat en ponts de carretera. Els estreps òptims de la tesi s'obtenen mitjançant mètodes heurístics i un programa informàtic que s'ha realitzat, estan completament dissenyats per ser construïts, i per a això consten de 40 variables discretes. Els estreps no han estat abans tractats en la bibliografia d'optimització. Els criteris optimitzats són el cost, la seguretat estructural, la constructibilitat i la sostenibilitat ambiental tant de forma aïllada com per parelles amb el cost (recent optimització multiobjectiu híbrid MOSAMO). Els programes actuals encara no inclouen rutines d'optimització com el de la tesi pel que la bondat del disseny final depèn molt del projectista que els maneja i de la bibliografia que coneix. La bibliografia sobre el disseny d'estreps és escassa i no completa. La tesi l'amplia aportant les relacions geomètriques, els ordres de magnitud i els mecanismes resistents dels estreps òptims (criteris de predimensionament) i els compara amb els de la bibliografia i amb els d'un estrep de referència d'una altura de 9 m realment construït i projectat per reconeguts enginyers, respecte al qual s'han comprovat estalvis econòmics superiors al 18% (fonamentalment a la sabata), i per al qual s'ha realitzat un estudi paramètric obtenint els estreps òptims amb altures totals entre 6 i 15 mi per a tensions admissibles entre 0,2 i 0,5 MPa. S'han emprat amb èxit algoritmes heurístics als estreps dels dos grans grups existents: per una banda, de Recerca Seqüencial per Entorns o Hill Climbing; i, de l'altra, dels anomenats Algorismes poblacionals o Evolutius; en tots dos casos, tant amb solucions factibles com infactibles. Nou és l'ús de solucions infactibles amb algoritmes del primer grup en optimització d'estructures, ja que només un company del grup de recerca ho havia fet en marcs tipus volta però sense quantificar la millora. En aquest tesi, mitjançant una nova proposta de penalització de la funció objectiu, s'aconsegueixen estalvis del 60% en temps de càlcul que són definitius. Els algoritmes emprats es basen en el recuit simulat (SAMO) i en l'acceptació per llindars (TAMO). Són dos algoritmes híbrids d'escalada estocàstica amb operadors de mutació basats en els algoritmes genètics. Les diferències entre ells no són significatives, menors del 0.2%. Els rescalfaments no donen bons resultats. Amb un ordinador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz i amb 3.24 GB de memòria RAM s'aconsegueix l'optimització (amb penalitzacions altes) en tan sols una execució de l'algorisme, com a novetat enfront d'altres investigacions, de 1h 35 (38' amb ordinador actual). Dins el segon grup es desenvolupa dos novas heurísticas, HSDLS i HSPDLS, basadas en Harmony motor i hibridada amb DLS sense i amb penalitzacions (i el mateix operador de mutació primer grup) amb la qual s'aconsegueixen resultats similars però amb temps 9 i 6 cops superiors, respectivament. Tant l'optimització monobjetivo com la multiobjectiu (MO) posen de manifest l'equivalència d'optimitzar en cost o en CO2 o Energia amb diferències menors del 1.5%, si bé és, a costa d'un elevat nombre de barres. L'optimització MO (cost-barres) ofereix un estalvi mitjà en barres del 78.4% amb un increment mitjà dels altres 3 criteris de 7.85% i l'estalvi econòmic respecte ER encara d'un 12,23%. / Luz Ivars, AJ. (2016). Diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera mediante optimización heurística [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61291

El objetivo de esta Tesis es el diseño de algoritmos robustos y flexibles que permitan automatizar el diseño óptimo de los pórticos de hormigón armado habitualmente empleados en edificación y extraer conclusiones generales sobre las estructuras optimizadas. El trabajo define un esquema general para la optimización monoobjetivo (coste económico) y multiobjetivo de estas estructuras que es aplicado a pórticos planos con un máximo de 153 variables. Entre ellas figuran seis calidades diferentes de hormigón. Para minimizar el coste económico se prueban cinco métodos heurísticos: una Estrategia de Saltos Múltiples Aleatorios (RW), el Gradiente First Best (FB), la Cristalización Simulada (SA), la Aceptación por Umbrales (TA) y los Algoritmos Genéticos (GA). Estas técnicas se utilizan en una primera fase para optimizar un pórtico de dos vanos y cuatro plantas sometido a acciones verticales y horizontables. La versión desarrollada de SA proporciona el diseño de mayor calidad, cuyo coste es de 3473.06 . Los mejores proyectos obtenidos mediante las variantes creadas de TA, FB, GA y RW tienen costes mínimos superiores en un 0.52%, 5.74%, 8.69% y un 124.6% respectivamente. Por estos motivos se elige SA para, en una segunda fase, optimizar económicamente otros pórticos de dos vanos y dos, seis y ocho plantas. Los resultados obtenidos permiten proponer reglas para el predimensionamiento de las estructuras optimizadas y automatizar la elección de los parámetros del algoritmo SA, lo que evita largos procesos de ensayo y error. Se comprueba que los estados límites habitualmente empleados en el diseño de esta tipología estructural son también suficientes para comprobar la seguridad de las estructuras optimizadas. Asimismo se investiga la repercusión económica del empleo de un único tipo de hormigón (un HA-25 con resistencia de proyecto a compresión igual a 25 MPa) y de la utilización de vigas planas en lugar de descolgadas. En el caso del pórtico de ocho plantas, el uso exclusivo / Payá Zaforteza, IJ. (2007). Optimización heuristica de pórticos de edificación de hormigón armado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4161