En el presente trabajo se aborda la tesis “Estudio paramétrico con FEM del refuerzo a punzonamiento de losas de hormigón armado”. Se trata de todo lo relacionado con el fenómeno resistente de punzonamiento en estructuras, especialmente en forjados construidos mediante hormigón armado. Se trata de cuatro apartados bien diferenciados. En este, el primero, se desarrolla la síntesis de la tesis, donde se marcan unos objetivos, seguido de una explicación detallada y descripción de este fenómeno mediante su estado del arte, que abarca el grueso de éste primer apartado, en el cual se describen, entre otros aspectos, las diferentes patologías producidas por el punzonamiento y casos de sucesos catastróficos que provocaron, la historia de los forjados y los principales estudios llevados a cabo sobre este fenómeno, y acabando con las principales resultados y conclusiones de la tesis. Después, el segundo y tercer apartado contienen los artículos publicados y no publicados, respectivamente, por capítulos. Por último, se desarrollan las conclusiones en el último y cuarto apartado.

Los materiales absorbentes porosos son de gran interés en el campo de la acústica debido a su amplia aplicabilidad a muchos problemas de ingeniería de control de ruido. Algunos de estos problemas son la contaminación acústica excesiva en las infraestructuras de transporte (carreteras, vías de tren,…) o la falta de sistemas efectivos de reducción de ruido en los edificios (residenciales, oficinas,…). Ambos se han convertido en un problema de gran preocupación en la sociedad moderna no solo por los efectos nocivos sobre la salud humana sino también por el impacto negativo en el medio ambiente y su conservación. De hecho, el ajetreado ritmo de vida en nuestra sociedad actual ha hecho del ruido una de las principales fuentes de estrés y convertido éste en el principal enemigo del descanso, induciendo a su vez una mayor despreocupación hacia el cuidado y preservación de dicho medio ambiente. Con el fin de concienciar a nuestra sociedad y a los agentes que la conforman hacia un mejor uso de los recursos naturales, autoridades públicas nacionales e internacionales siguen trabajando en el desarrollo de normativas que ayuden a reducir este impacto negativo en el entorno. De hecho, la creciente necesidad de dispositivos que mejoren el aislamiento acústico ha motivado que comunidad científica e industria centren parte de sus esfuerzos en el desarrollo de nuevas e innovadores soluciones que reduzcan el ruido y ayuden a mejorar el bienestar de las personas. Así, se persigue que dichas soluciones garanticen una reducción de los niveles de ruido en los distintos ámbitos sociales siendo a su vez una condición de mayor peso que estas tengan un carácter sostenible y respetuoso con el medio. Algunos ejemplos de ello son los equipos de protección auditiva contra el ruido de maquinaria en áreas industriales, la reducción del ruido del tráfico en áreas urbanas e interurbanas utilizando barreras acústicas, o el aislamiento al ruido en edificios mediante soluciones constructivas mejoradas. En este contexto, el uso de materiales absorbentes porosos se ha convertido en una de las soluciones pasivas más extendidas para el control del ruido hasta la fecha. Por lo tanto, el estudio del comportamiento acústico de estos materiales porosos no solo constituye una prioridad en la etapa de diseño de dispositivos contra el ruido, sino también en la evaluación de su rendimiento como absorbente sonoro. En resumen, los casos de estudio analizados sirven tanto como una contribución al estudio de las propiedades acústicas de materiales absorbentes porosos, como para alentar el uso de algunos de los enfoques propuestos en problemas reales de ingeniería. Aunque aún queda trabajo por hacer para establecer los modelos y metodologías presentados, y por qué no, para hacerlos extensivos para su aplicabilidad en un marco multidisciplinario, queda patente su aportación en aras del bienestar social y el desarrollo humano.

En este trabajo se estudian las características físico-mecánicas de la Piedra de San Julián y su comportamiento frente a procesos de calentamiento a temperaturas similares a las alcanzadas en un incendio, así como la puesta a punto y validación de métodos dinámicos no destructivos para el dictamen del estado de desgaste del material. El enfoque está orientado a los parámetros que más interesan en la utilización de la Piedra como material de construcción. Dado que esta Tesis se realiza por compendio de artículos, por razones prácticas y necesidades de publicación, el contenido de la misma está dividido en tres grandes bloques, como son: fluencia, exposición a altas temperaturas y relación entre módulos estáticos y dinámicos. Para el estudio de la fluencia o deformabilidad a largo plazo bajo carga constante se han realizado ensayos de carga estáticos de larga duración. Por otra parte, se ha efectuado un análisis del comportamiento reológico del hormigón en las distintas normativas, especialmente en el Código Modelo FIB (2010), y se ha buscado un paralelismo entre las previsiones del Código y los resultados obtenidos en los ensayos. Al mismo tiempo se han probado varios modelos reológicos que reproduzcan de forma precisa el comportamiento de la fluencia según el Código y los ensayos. Esto ha permitido ajustar una función, adaptando las especificaciones del Código modelo, que describe la deformación en el tiempo de la Piedra de San Julián. La validez teórica de esta ecuación alcanza períodos temporales similares a los existentes para los ensayos realizados con hormigón. El modelo reológico que se ha obtenido por ajuste de todo el período anterior, consta de cuatro celdas de Kelvin y predice igualmente la deformación por fluencia de la roca. La correcta evaluación de las deformaciones a largo plazo es necesaria siempre que se estudie la intervención en edificaciones históricas, bien sea variando la distribución de cargas, o simplemente realizando obras de mantenimiento de cierto calado. La influencia de la temperatura alcanzada y del proceso de enfriamiento utilizado, se ha analizado sobre 55 muestras de roca calentando a temperaturas de hasta 600 ºC y enfriando por dos métodos: al aire y mediante inmersión en agua, ambas a temperatura ambiente. Los parámetros controlados antes y después del proceso térmico han sido: porosidades abierta y total velocidad de propagación de ondas ultrasónicas, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, resistencia a compresión uniaxial (UCS) y durabilidad según el ensayo de sequedad, humedad y desmoronamiento, Slake Durability Test (SDT). Como conclusiones más notables cabe destacar: la UCS disminuye en un 35% y en un 5O% según el enfriamiento se haya realizado al aire o por inmersión, mientras que el módulo de elasticidad se reduce entre un 75% y un 80%. Las conclusiones obtenidas son importantes para la determinación del daño estructural producido en un incendio, así como para evaluar la influencia del método de extinción. Por otra parte, pueden servir para estimar indirectamente la temperatura máxima alcanzada en un incendio, de cara a la determinación de los posibles efectos sobre otros elementos constructivos. Para la relación entre módulos estáticos y dinámicos se han estudiado 24 muestras con diferentes grados de deterioro. Con los datos obtenidos en los ensayos se han analizado estadísticamente quince modelos de relación con diferentes combinaciones de variables, y se ha construido la correspondiente matriz de correlación. El coeficiente de determinación más alto corresponde a una relación lineal entre ambos módulos. La determinación del módulo de elasticidad por medios no destructivos y de fácil implementación es muy útil cuando se trata de dictaminar sobre el envejecimiento de un material estructural de este tipo. El valor del módulo con respecto al de la roca intacta es un indicador de las características resistentes y grado de debilitamiento del material. Sin embargo, el módulo bajo cargas gravitatorias -estáticas- difiere en general del obtenido dinámicamente, de una manera diferente según el material que se analice. Aquí se ha obtenido una expresión, que correlaciona con un alto valor del coeficiente de determinación ambos módulos, para la roca estudiada. Los parámetros, relaciones y modelos estudiados y propuestos en esta tesis, suponen un importante avance científico de gran utilidad para la conservación y restauración del patrimonio de edificios y otras obras de carácter histórico-cultural construidas con la Piedra de San Julián. Asimismo, las conclusiones obtenidas y los medios y métodos empleados podrán ser extrapolados a otros materiales similares con las adaptaciones oportunas.

En los últimos años, se han presentado en la Universidad de Alicante diversas Tesis doctorales sobre percepción en pastas de cemento Portland, reforzadas con fibras, nanofibras y nanotubos de carbono. Se han caracterizado propiedades capaces de otorgar a estas pastas funciones para las que tradicionalmente no estaban preparadas. Sabido es que el principal argumento para el uso del hormigón es su gran potencial para satisfacer la función estructural, sin embargo la adición a las pastas de cemento de materiales conductores (fibra de carbono, nanofibras de carbono, nanotubos de carbono, polvo de grafito, fibras metálicas, etc.) pueden otorgar al hormigón usos distintos a los hasta ahora considerados, transformándolo en un material cementico conductor multifuncional. Numerosas investigaciones han mostrado el buen comportamiento del cemento y hormigones basados en la activación alcalina de escorias de alto horno (EAA), que además de poseer importantes propiedades mecánicas y de durabilidad, son una buena alternativa a los cementos Portland, en consideración a la sostenibilidad ambiental. El hecho contrastado es que a día de hoy es posible una total sustitución de los cementos Portland por cementos alcalinos. No obstante el principal problema al que se enfrentan estos compuestos cementicios activados alcalinamente es su gran retracción, que habitualmente requiere el empleo de aditivos reductores de retracción para garantizar su integridad. Paralelamente, el uso de fibras como adición en la fabricación también ha resultado útil como agente controlador de la retracción. En el caso particular de emplear fibras conductoras de la electricidad en la mezcla, como son las fibras de carbono (FC), además de mejora las prestaciones mecánicas del compuesto, éste se transforma en un material conductor, estableciéndose así la posibilidad de realizar funciones distintas de su función estructural, como la posibilidad de funcionar como ánodo de extracción electroquímica de cloruros o la percepción de deformaciones. Dicha capacidad de ser sensibles a su propia deformación, que presentan estos materiales reforzados con materiales conductores, se estudia correlacionando los cambios en su resistividad eléctrica con su estado de deformación. Alternativamente, el empleo de EAA como sensor de deformaciones, apenas ha sido estudiado, y puede generar materiales con mayor sensibilidad de su deformación. En este trabajo pastas de EAA se han reforzado con FC, estudiándose el efecto de la concentración del activador alcalino y la relación de aspecto de la fibra, (se ha utilizado diferentes longitudes para el mismo diámetro), en las propiedades físico-mecánicas de las pastas y en las propiedades que rigen la percepción de deformación y daño de los materiales. La caracterización físico-mecánica ha comprendido el estudio de la resistencia a compresión, flexión, densidad, la velocidad de paso de ultrasonidos y la medida de retracción de las pastas, constatándose que la adición de FC mejoran las resistencias mecánicas de las pastas al tiempo que controlan la retracción de las mismas otorgándoles estabilidad estructural, ya que en condiciones desfavorables con humedades relativas del 50 % los ejemplares no reforzados llegan a romper. Además, en este estudio, se ha constatado que las pastas EAA reforzadas con FC, presentan buenas prestaciones de conductividad eléctrica, que las hace susceptibles de ser utilizadas en aplicaciones funcionales distintas de las estructurales como pueden ser el apantallamiento de interferencia electro-magnética (EMI), la calefacción por resistencia o la estudiada en este trabajo de percepción de deformación y daño. La sensibilidad a la percepción de deformación de estos compuestos reforzados con FC, es muy alta, llegando a elevados valores de factor de galga una vez estudiados ciclos de carga y descarga axial de las muestras, lo que indica un comportamiento muy lineal y reversible en la variación de la resistividad eléctrica del material al ser deformado. Se ha constatado en este trabajo la capacidad de estos materiales para percibir su daño, al variar súbitamente la resistividad del mismo, al producirse daño en la matriz, incluso antes de evidenciarse físicamente.

Las marcas viales constituyen la única guía óptica que en muchas ocasiones tienen los usuarios de la vía, su correcta aplicación y conservación nos puede llegar a determinar la gravedad de un accidente hasta el punto de poder llegar a evitarlo. Por tanto, el correcto mantenimiento y repintado de la señalización vial horizontal en las carreteras convencionales a nivel mundial y de la red viaria española en particular, la investigación en nuevas combinaciones de materiales y el estudio de su durabilidad dependiendo del posicionamiento que ocupa la marca vial en carretera, nos aportan, sin duda, un apoyo útil para progresar en la lucha contra la accidentalidad vial. Por ese motivo, se ha investigado, no sólo la evolución temporal de las características fundamentales de la señalización vial horizontal como son: la visibilidad diurna, la visibilidad nocturna y la resistencia al deslizamiento de nuevas combinaciones de materiales de post-mezclado y materiales base, como es la pintura fosforescente; sino que, al mismo tiempo, se ha elaborado una relación y un estudio de la vida útil de la marca vial atendiendo a sus características fundamentales según la zona de la calzada que ocupa esa marca vial, estableciendo las pautas de comportamiento de las mismas y cuándo reemplazarlas por no cumplir con los criterios mínimos de aceptación, relacionando la sección de desgaste a cada una de las marcas viales que podemos encontrar en las carreteras convencionales de la red viaria española. Para ello, hemos elaborado un testing ground (TG1), en la carretera CV-904, con un total de 36 samples, teniendo para cada sentido de circulación 18 combinaciones de materiales atendiendo a material base y material de post-mezclado (microesferas de vidrio, cargas antideslizantes no transparentes y grano de vidrio transparente), y a su sistema de aplicación (monolayer o bilayer). Además, hemos ejecutado un segundo testing ground (TG2), en la ronda interna de la propia Universidad de Alicante, donde, partiendo de los conocimientos obtenidos en el primer estudio, se han fabricado nuevas combinaciones de materiales incluyendo el material base, diferentes tipos de microesferas de vidrio y cargas antideslizantes como parte del material de post-mezclado, se ha añadido pintura con pigmentos fosforescentes para mejorar la visibilidad nocturna y barniz de recubrimiento premezclado con agregados antideslizantes para prolongar la vida útil de la marca vial, fabricando un total de 40 samples analizadas en laboratorio. No sólo se han estudiado los resultados de los parámetros fundamentales de cada sample, sino que nos hemos apoyado en la toma de fotografías in situ analizándolas cualitativamente, lo que nos ha ayudado a comprender su evolución y los resultados. Al mismo tiempo hemos tomado muestras de todas ellas para su observación en laboratorio. Tras la comparativa entre la evolución de cada característica principal de las probetas y su análisis, hemos establecido los períodos de la vida útil de cada una de ellas según la zona de afección en la que están ubicadas atendiendo a la Norma 8.2-IC. Cabe destacar que se ha dejado la línea de investigación relacionada con la interconexión entre el vehículo autónomo, la infraestructura viaria y la señalización vial horizontal abierta como principal futura línea de investigación.

Este trabajo doctoral aborda problemáticas relacionadas con el área de la acústica en especial temas relacionado con la acústica de la edificación enfatizando en el desarrollo experimental; contribuyendo al desarrollo y validación de procedimientos alternativos para la caracterización del comportamiento vibroacústico de estructuras y la caracterización de materiales. Igualmente, incluye discusiones referentes al estudio fenomenológico de la propagación de ondas sonoras en estructuras de tamaño reducido y la caracterización de materiales absorbentes por lo general usados como lámina intermedia en soluciones constructivas de suelos flotantes. El desarrollo de la investigación se plantea en seis capítulos. En el primero de ellos se explica el objeto de estudio y los antecedentes de la investigación. En segundo lugar, se abordan los conceptos generales que son utilizados en los siguientes capítulos: sistemas discretos y análisis modal, vibración y radiación en vigas, y placas, representación en el espacio-k y holografía acústica de campo cercano-NAH, Método de los Elementos Finitos-MEF y análisis estadístico de la energía-SEA. En los capítulos siguientes se presentan las contribuciones principales del trabajo. Concretamente, en el tercero, se plantea una metodología para el estudio de sistemas tipo viga y se propone un procedimiento experimental alternativo para estudiar sus formas de vibración, analizando el campo sonoro radiado por éstas. En este apartado, también, se discute la validez de los supuestos de SEA, en lo relacionado al estudio de estructuras de tamaño reducido. En el cuarto capítulo, se estudia una estructura en forma de esquina de tamaño reducido con el propósito de considerar la validez en la estimación de los indicadores del aislamiento en la transmisión acústica por vía estructural de la edificación, con énfasis en la caracterización de soluciones constructivas del tipo suelo flotante. En el capítulo quinto, se presenta un procedimiento alternativo basado en NAH para estimar la impedancia de transferencia de materiales absorbentes del tipo poroso- fibroso y se estudia la eficiencia de radiación de estos cuando son instalados sobre un piston circular plano encastrado en una pantalla infinita. En el sexto capítulo se describe un método semianalítico para obtener los parámetros elásticos de intercapas comúnmente usadas en soluciones de suelo flotante. En general, se ha utilizado el MEF como herramienta numérica para la validación de los procesos experimentales. El empleo de este método numérico adquiere mayor relevancia en el sexto capítulo, como herramienta para verificar el método semianalítico propuesto. En síntesis los procedimientos experimentales realizados son contribuciones para facilitar la caracterización vibroacústica de estructuras y la determinación de propiedades elásticas de materiales. Estos procedimientos al ser comparados con técnicas convencionales de medición ofrecen una alta relación señal a ruido, ampliación en el rango de análisis en frecuencia y al emplear secuencias pseudoaleatorias se mantiene la correlación de fase, lo cual permite estudiar temporal y espacialmente los especímenes bajo estudio.

El sistema de señalización vial horizontal para carretera convencional es uno de los elementos del equipamiento viario que guarda mayor relación con la seguridad vial. Por ello, la investigación de nuevos materiales y sistemas de aplicación que contribuyan a la mejora de los parámetros físico-ópticos de las marcas viales es vital para el aumento del nivel de servicio de la carretera y, además, para colaborar en la disminución de la siniestralidad en carretera. Por tal motivo, en la presente tesis doctoral se han estudiado las características esenciales de las marcas viales: visibilidad diurna, visibilidad nocturna, resistencia al deslizamiento y durabilidad en busca de la óptima señalización vial horizontal en carretera convencional. Para ello se han desarrollado tres estudios de investigación en tres campos de prueba ejecutados in-situ en distintas carreteras convencionales. En cada uno de ellos se ha evaluado y se han extraído conclusiones que nos han permitido seguir avanzando en la misma línea de investigación a través de los siguientes estudios. En el primer estudio llevado a cabo, se analizaron 81 combinaciones de materiales, aplicadas en el campo de pruebas in-situ nº 1 localizado en la CV-9006 con tipología de travesía, variando el tipo de material base, el material de post-mezclado, sus dosificaciones y los sistemas de aplicación. Para ello se estudiaron los dos parámetros fundamentales: factor de luminancia β y la retrorreflexión RL en seco, para las probetas recién aplicadas, al mes y a los seis meses de antigüedad. Para el segundo estudio se utilizaron materiales y sistemas de aplicación nuevos consiguiendo 14 probetas en cada sentido de circulación, que forman un total de 28 probetas. Éstas fueron ejecutadas in-situ en la CV-8354 y se analizaron los parámetros esenciales de las marcas viales: factor de luminancia β, retrorreflexión RL en seco y coeficiente de rozamiento SRT. El tercer estudio se compuso de 18 combinaciones de materiales para cada sentido de circulación, con un total de 36 probetas, en el campo de pruebas nº 3 de la carretera CV-904. En este caso, los parámetros característicos analizados de las probetas fueron: factor de luminancia β, coordenadas cromáticas (x,y), coeficiente de luminancia en iluminación difusa Qd, retrorreflexión RL en seco, retrorreflexión RL en húmedo y coeficiente de rozamiento SRT para las 36 probetas recién aplicadas, al mes, a los 6 meses, a los 12 meses y a los 18 meses desde su fabricación. Finalmente, tras el análisis cuantitativo y cualitativo de todos los parámetros fotométricos que caracterizan las marcas viales, se ha conseguido establecer el sistema de señalización vial horizontal óptimo para carretera convencional y sus pautas de comportamiento a lo largo del tiempo.

Es una aplicación del método de los elementos finitos (M.E.F) al cálculo de losas delgadas isotrópicas. Es pues un desarrollo de la función solución en suma de funciones a trozos. Dentro del M.E.F se utilizan como funciones interpolantes polinomios (integración numérica sencilla). La continuidad conseguida es C elevado a 1 (para el caso planteado representa convergencia monotónica ). Son elementos simples (de fácil extensión a láminas) y que forman una familia jerárquica (distintos grados de aproximación sin cambiar la malla). El primer elemento de la familia es el clough- felippa. Al final se dan resultados comparativos de algunas placas con otro tipo de elementos y la solución exacta. / It is an application of the Finite Element Method (F.E.M.) for Isotropic Thin Plates calculation. The Deformation is developed as polynomial piecewise functions, which have easy integration. The continuity demanded to de functions is C^1. With the chosen functions we have monotonic convergence. These simple elements constitute a Hierarchical Family, which allow several degree of approximation with the same mesh. The first element of the family is the Clough-Felippa one. The elements are of easy extension to shells. It is given comparative results between plates with other elements and the exact solution.

En el presente estudio, se propone un análisis lineal de Elementos Finitos de vigas cantiléver y continuas bajo un enfoque no local mediante la Teoría de Primera Deformación Por Corte (FSDT), la cual permita desarrollar de mejor manera el análisis de los efectos de corte (esfuerzos y deformaciones) que ocurren en la sección transversal de la viga. En primer lugar, se define el campo de desplazamientos correspondiente a la Teoría FSDT logrando, mediante expansión de Taylor, una aproximación cuadrática del componente de desplazamiento en el eje z. Luego, se define con aproximación lineal el campo de deformaciones. Posteriormente, se plantea el Principio de los Trabajos Virtuales para desarrollar la formulación débil correspondiente a la Teoría FSDT, introduciendo los modelos de elementos finitos por cada parámetro desconocido, tomando en cuenta que el grado de las funciones de aproximación. Se realizan casos de estudio y se analizan los resultados. / In the present study, a Linear Finite Element Analysis for cantilever and continuous beams under a nonlocal approach applying the First Shear Deformation Theory (FSDT) is proposed, which allows us to develop in a better way the analysis of shear effects (strains and stresses) that occurs in the cross-section of the beam. As a first step, we define the displacement field of the FSDT Theory by assuming a cuadratic approximation of z-axis displacement component. Then, we use a linear approximation of Green-Lagrange strain components. After that, Virtual Work Principles is used to develop the weak form corresponding to FSDT Theory, including finite element models per each unkown parameter and taking into account the approximation function order. Study cases are carried out and its results are analyzed. / Tesis

El análisis de la respuesta mecánica de piezas alargadas que experimentan grandes desplazamientos y rotaciones constituye un campo en el que se han producido avances significativos en las tres últimas décadas, tanto desde el punto de vista de la formulación de modelos físicos como de la búsqueda de soluciones numéricas. El ámbito de aplicación de este tipo de modelos se separa quizás del abanico de problemas de los que tradicionalmente se ha ocupado la ingeniería civil, aproximándose más a situaciones propias de otras disciplinas, como la aeronáutica, la robótica o la biomecánica. Dentro de la variedad de modelos en una dimensión desarrollados para el análisis no lineal de piezas alargadas, el propuesto por Simó como extensión del trabajo de Reissner es capaz de reproducir rotaciones arbitrariamente grandes de las secciones transversales. Su sencillez conceptual y la potencia de las soluciones numéricas basadas en él lo hanconvertido en referencia obligada y punto de partida de muchas investigaciones recientes. El propio Simó introdujo la denominación de \emph{modelo geométricamente exacto de piezas alargadas} para referirse a él. No obstante, el modelo de Reissner--Simó no está libre de dificultades. Éstas derivan principalmente del tratamiento exacto de las rotaciones, que exige trabajar en un espacio de configuraciones no lineal ni conmutativo. Esta tesis examina los fundamentos del modelo geométricamente exacto y su conexión con la teoría no lineal de la elasticidad. La relación entre variables materiales y espaciales a través de la transformación definida por la rotación de cada sección establece el método de análisis. En un primer paso se ha desarrollado completamente la cinemática del modelo y las ecuaciones de campo en sus dos facetas --material y espacial--, lo que ha permitido sistematizar el proceso deductivo y aportar algunos resultados teóricos novedosos. El análisis del problema desde el punto de vista variacional ha puesto de manifiesto las conexiones / Lázaro Fernández, CM. (2005). Formulación material y espacial del modelo geometricamente exacto de piezas alargadas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1872