La humitat és un dels paràmetres més característics del sòl i el seu coneixement té interès des de diversos àmbits de la enginyeria. Conèixer la humitat mitjançant la impedància elèctrica planteja un estudi acurat de les tècniques de mesura per determinar quins factors o components es mesuren realment. Cal saber, a més, si corresponen a la presència i quantificació de la humitat o a interferències com fenòmens de transducció iònico electrònica, fenòmens en el si del material o limitacions pròpies de la instrumentació, sovint poc aprofundits per la bibliografia. L'estudi teòric de les propietats elèctriques, conductivitat i permitivitat, de les barreges estableix unes directrius o punts de partida. El sòl és un sistema de partícules amb tres fases: la sòlida, l'electrolítica i els buits, que es comporta com un dielèctric compost amb moltes pèrdues. La interacció entre fases modifica les propietats elèctriques de les barreges teòriques i ens porta a l'estudi detallat de diverses lleis pseudoempíriques i al plantejament d'un model propi.S'han analitzat les tècniques clàssiques de mesura d'impedància elèctrica, abast, validesa i limitacions quan s'estudia el medi sòl. La no consideració dels punts febles o el seu oblit pot portar a interpretacions errònies. Aquesta anàlisi de tècniques de mesura i l'estudi elèctric de materials ha portat al desenvolupament de cèl.lules adaptades a diferents estratègies de mesura, a la combinació de diversos instruments i a la connexió adient de les parts amb diverses solucions originals.La conductivitat dels sòls no depèn de la freqüència en el marge estudiat (1 Hz a 100 MHz); sí que depèn dels continguts de sals dissoltes en l'electròlit. A partir d'un llindar, hi ha una relació lineal entre conductivitat i humitat en sòls de tipus sorrenc. En canvi, la relació en sòls llimosos i argilosos és de tipus potencial fins a una saturació. A freqüència baixa, no és possible mesurar la permitivitat de sòls atesa la influència de la conductivitat. A freqüències superiors a 1 MHz, la relació permitivitat humitat és aproximadament lineal en sòls sorrencs i potencial en sòls llimosos i argilosos. Aquests resultats s'han contrastat amb els models bibliogràfics, que s'han adaptat o modificat.L'anàlisi i desenvolupament de les tècniques de mesura i els models elèctrics de sòls permeten conèixer el contingut d'humitat dels sòls, tot i que cal un coneixement del tipus de sòl de què es tracta i de la concentració inicial de l'electròlit. Les tècniques desenvolupades complementen de forma ràpida i barata les tècniques clàssiques no elèctriques i poden substituir les si s'accepta una incertesa del 5%.

La comprensión de los edificios históricos desde el punto de vista de su materialidad, como paso previo para su intervención, es de vital importancia y es indispensable en la toma de decisiones en los proyectos de su restauración y conservación, por lo que esta investigación propuesta "Arquitectura religiosa virreinal de Yucatán. El conocimiento histórico-técnico de las iglesias con estructura espacial conventual. El conocimiento de la arquitectura histórica como condicionante de la restauración", pretende contribuir al conocimiento técnico-constructivo de esta tipología en la región, así como a la conservación, teoría y práctica de la conservación de las edificaciones religiosas en Yucatán.El período que abarca, es el virreinal, que va del siglo XVI al siglo XVIII. El marco geográfico en el cual se desarrolla este género de arquitectura es el Estado de Yucatán, el cual se encuentra al norte de la Península del mismo nombre, en la región sur de México. Tiene como objetivos: 1. Definir las tipologías edificatorias y estructurales que nos da una visión integradora de las relaciones espaciales, funcionales y constructivas que definen las iglesias virreinales con estructura espacial conventual de Yucatán. 2. Definir las relaciones estructurales entre los elementos resistentes y los espacios, que facilitan la comprensión y el conocimiento técnico-constructivo de la arquitectura religiosa virreinal de Yucatán.Esta Investigación se ha planteado desde una doble perspectiva. Por un lado, desde un punto de vista genérico, es decir el planteamiento del marco histórico a partir del cual surge y se desarrolla este género, con este mismo enfoque el conocimiento de su tecnología constructiva. Por otro lado, un enfoque específico, en el análisis de la tipología edificatoria de las iglesias, sus funciones, características arquitectónicas, evolución arquitectónica y cronológica y las relaciones del tipo edificatorio con el desarrollo de los diversos esquemas estructurales en los diferentes espacios que los conforman, así mismo las relaciones estructurales de los elementos y espacios de los diferentes tipos estructurales de las naves, como espacio principal de las iglesias. Esta investigación ha requerido una revisión y análisis bibliográfico e histórico documental sobre aspectos técnicos de la edificación regional virreinal de Yucatán, así como de una intensa labor de archivo y visitas a los monumentos con el fin de constatar datos, registrar intervenciones y modificaciones sufridas en los monumentos, llevar a cabo un estudio fotográfico y gráfico, de mediciones de elementos y espacios que los conforman, lo que me ha permitido valorar la importancia de este género de arquitectura para la región, la importancia de su conocimiento y uso para su adecuado mantenimiento y conservación, fuente además didáctica en la evolución de los procesos constructivos que no deben perderse.

Esta tesis surge de la necesidad de establecer un método racional y práctico para identificar, a través del cambio de las frecuencias naturales , el daño en estructuras de hormigón armado. Por lo que se desarrolla un nuevo modelo constitutivo de daño diferenciado con dos variables internas de daño utilizando una única superficie de discontinuidad para tracción, compresión y cortante; asimismo, se plantea un procedimiento numérico para el cálculo de las frecuencias naturales con sus formas modales de vibración para diferentes estados de daño de estructuras de hormigón armado; se presenta una metodología para correlacionar daño global y frecuencias naturales . Esta tesis se desarrollará en el marco del análisis de estructuras y la mecánica computacional, particularmente, del análisis de materiales compuestos utilizando la teoría de mezclas serie/paralelo. Los resultados numéricos obtenidos se han comparado con resultados experimentales y numéricos obtenidos de la literatura, se ha observado buenos ajustes de los resultados / This thesis emerges from the need to establish a rational and smart method to estimate the global damage through changes on eigenfrequency of concrete structures. Therefore, a new constitutive damage model is developed with two scalar inner variables and using only one surface of discontinuity to traction, compression and shear. Additionally, a numerical process has been proposed to calculate eigenfrequencies and eigenvectors of concrete structure with different levels of damage. A methodology to correlation ship between global damage and changes on e1genfrequencies has been proposed. This thesis is based on structural analysis and computational mechanics and, particularly, on analysis of composite materials using serial/parallel mix theory. The numerical results obtained in this thesis is have been compared with experimental and numerical results obtained of literature, and can be seen a good fit.

Cementitious materials such as mortar or concrete are brittle and have an inherent weakness in resisting tensile stresses. The addition of discontinuous fibers to such matrices leads to a dramatic improvement in their toughness and remedies their deficiencies. It is generally agreed that the fibers contribute primarily to the post-cracking response of the composite by bridging the cracks and providing resistance to crack opening. On the other hand, the multifield theory is a mathematical tool able to describe materials which contain a complex substructure. This substructure is endowed with its own properties and it interacts with the macrostructure and influences drastically its behavior. Under this mathematical framework, materials such as cement composites can be seen as a continuum with a microstructure. Therefore, the whole continuum damage mechanics theory, incorporating a new microstructure, is still applicable. A formulation, initially based on the theory of continua with microstructure Capriz, has been developed to model the mechanical behavior of the high perfor-mance fiber cement composites with arbitrarily oriented fibers. This formulation approaches a continuum with microstructure, in which the microstructure takes into account the fiber-matrix interface bond/slip processes, which have been recognized for several authors as the principal mechanism increasing the ductility of the quasi-brittle cement response. In fact, the interfaces between the fiber and the matrix become a limiting factor in improving mechanical properties such as the tensile strength. Particularly, in short fiber composites is desired to have a strong interface to transfer effectively load from the matrix to the fiber. However, a strong interface will make difficult to relieve fiber stress concentration in front of the approaching crack. According to Naaman, in order to develop a better mechanical bond between the fiber and the matrix, the fiber should be modified along its length by roughening its surface or by inducing mechanical defor-mations. Thus, the premise of the model is to take into account this process considering a micro field that represents the slipping fiber-cement displacement. The conjugate generalized stress to the gradient of this micro-field verifies a balance equation and has a physical meaning. This contribution includes the computational modeling aspects of the high fiber rein-forced cement composites (HFRCC) model. To simulate the composite material, a finite element discretization is used to solve the set of equations given by the multifield approach for this particular case. A two field discretization: the standard macroscopic and the micro-scopic displacements, is proposed through a mixed finite element methodology. Furthermore, a splitting procedure for uncoupling both fields is proposed, which provides a more convenient numerical treatment of the discrete equation system. The initiation of failure in HPFRCC at the constitutive level identified as the onset of strain localization depends on the mechanical properties of the all compounds and not only on the matrix ones. As localization criteria is considered the bifurcation analysis in combination with the localized strain injection technique presented by Oliver et al. It consists of injecting a specific localization mode during the localization stage, via mixed finite element formulations, to the path of elements that are going to capture the cracks, and, in this way, the spurious mesh orientation dependence is removed. Model validation was performed using a selected set of experiments that proves the via-bility of this approach. The numerical examples of the proposed formulation illustrated two relevant aspects, namely: 1) the role of the bonding mechanism in the strain hardening be-havior after cracking in the HPFRCC and 2) the role that plays the finite element formulation in capturing the displacement localization in the localization stage.

Durante un terremoto, las columnas de hormigón armado pueden verse sometidas a movimientos bidireccionales que pueden afectar su capacidad resistente y ductilidad. Sin embargo, las normas de diseño y evaluación sísmica no aportan recomendaciones explícitas para cuantificar el comportamiento de las columnas bajo dichas cargas. Esta investigación busca contribuir al análisis y cuantificación de los efectos de los esfuerzos cortantes biaxiales en la respuesta sísmica de columnas de hormigón armado. Con este objetivo, se realizó una recopilación del estado del conocimiento orientado a la revisión de los estudios experimentales y las estrategias de modelización numérica disponibles. De los estudios experimentales se concluyó que las columnas bajo cargas laterales bidireccionales ven reducida su capacidad resistente y ductilidad en comparación a las cargadas en una dirección. La deformación lateral del hormigón bajo cargas de compresión se ha estudiado pero no se encontró un modelo de su comportamiento bajo cargas cíclicas. En esta investigación, se estudió el comportamiento de la deformación lateral del hormigón mediante la ejecución de una primera campaña experimental en probetas cilíndricas de hormigón con cargas de compresión uniaxial cíclica. Con este estudio se aportaron curvas experimentales de tensión - deformación longitudinal y lateral con carga monótona y cíclica en hormigones de resistencia normal y alta. A partir de la interpretación de los datos experimentales, se propuso un modelo conceptual del comportamiento de la deformación lateral del hormigón. De forma paralela, se revisó y estudió el comportamiento de la deformación lateral del hormigón en un estado en compresión triaxial con base en resultados experimentales publicados en la literatura. Con las conclusiones de este estudio y el modelo conceptual en compresión uniaxial, se formuló un modelo analítico de la dilatancia del hormigón en compresión cíclica que se implementó en una ecuación constitutiva 3D. Los resultados se verificaron con los datos experimentales del hormigón en diferentes estados de compresión triaxial y diferentes materiales de confinamiento. Con la finalidad de alcanzar el objetivo general de la investigación, se diseñó, implementó y ejecutó una segunda campaña experimental en columnas con cargas unidireccionales y bidireccionales. Diez columnas circulares de hormigón armado se diseñaron y fabricaron con una disposición de armadura transversal insuficiente para que presentaran un nivel de ductilidad baja a media y un fallo por un mecanismo de cortante-flexión. Cuatro de estas columnas, fueron encamisadas con polímeros reforzados con fibras; dos con fibra de carbono (CFRP) y dos con fibra de aramida (AFRP). En los ensayos bajo carga bidireccional, la demanda de deformación en la armadura transversal fue mayor respecto al de carga unidireccional debido a que las deformaciones por esfuerzos cortantes y por la acción de confinamiento se acumulan. Las columnas con menor cuantía de armadura transversal y menor cuantía de FRP presentaron un incremento de la longitud de la rótula plástica. Dentro de esta investigación, se realizaron análisis de las columnas ensayadas con modelo seccional TINSA(Total-Interaction-Nonlinear-Section). El modelo seccional representa el decremento de resistencia y ductilidad y la mayor deformación de los cercos que se presentó en los experimentos con cargas bidireccionales. Por último, los efectos de los esfuerzos cortantes se analizaron a nivel material, seccional y de elemento. Se derivaron expresiones analíticas para considerar los efectos de los esfuerzos cortantes en el diagrama tensión-deformación del hormigón, la relación momento - curvatura y la longitud de la rótula plástica. Las expresiones analíticas encontradas se usaron en un modelo de análisis de rótula concentrada para obtener la curva de capacidad de la columna. Los resultados del modelo se corroboraron con los resultados experimentales de esta investigación. / During an earthquake, reinforced concrete columns may be subjected to bi-directional displacements undermining their strength and ductility. However, the current codes for the seismic design and assessments of structures do not provide explicit provisions for the quantification of the effects of biaxial shear forces on the seismic response of reinforced concrete columns. This investigation is aimed at contributions to the analysis and quantification of the effects of biaxial shear forces on the seismic response of reinforced concrete columns. With this purpose, a state of the art review about the available experimental studies and numerical modeling strategies was performed. From the experimental studies, it is concluded that both the strength and ductility of the columns subjected to biaxial shear forces are reduced with respect to those subjected to uniaxial shear forces. The lateral deformation of concrete under compressive loads has been studied but has not formulated a model of its behavior under cyclic loading. In this research, a first experimental program on cylindrical concrete specimens subjected to cyclic compression was carried out in order to study the lateral deformation behavior. Experimental longitudinal stress- longitudinal and lateral strain curves, under monotonic and cyclic loading were provided, for normal and high strength concrete specimens. A conceptual model of the lateral behavior of concrete was proposed since interpretation of experimental data. Subsequently, the lateral behavior of concrete under a triaxial compression stress was reviewed and studied based on the experimental results available in the literature. Based on conclusions findings and using the conceptual model for uniaxial compression, an analytical model for the dilatancy of concrete under cyclic compression was formulated, which incorporate the above mentioned phenomena. The model was implemented into a 3D constitutive equation and their results were verified with experimental results under different triaxial stress states and different confinement materials. With the purpose of reaching the general objective of the investigation, a second experimental program on columns subjected to uniaxial and biaxial lateral forces and axial load was performed. Ten reinforced concrete circulars columns were designed and built, with an inadequate transverse reinforcement arrangement, providing insufficient ductility level so that a shear-flexure failure mechanism would take place. With the purpose of studying the behavior of strengthened columns under biaxial loading, four specimens were wrapped with carbon fiber reinforced polymers (FRP): two with carbon fiber (CFRP) and two with aramid fiber (AFRP). Under cyclic biaxial shear loading, the demand of strains in the transverse reinforcement was bigger than uniaxial loading because the strain by shear and the action of confinement were accumulated. The columns with smaller transverse reinforcement ratios and smaller FRP ratios showed increase of plastic hinge length. In this investigation, sectional analyses of the experimental behavior of the columns tested were performed with TINSA (Total-Interaction-Nonlinear-Section). The sectional model reproduces the decrement of strength and ductility as well as the greater strain in the hoops that was experimentally observed under biaxial tests. Finally, the effect of shear forces was analyzed at the material, section and structure levels. Analytical expressions were derived to consider the influence of the shear forces on the concrete stress-strain relationships, moment-curvature diagrams and on the plastic hinge length. The obtained analytical expressions were used in an analysis model of concentrated plastic hinges in order to obtain the capacity curve of the column. The model results were validated by comparing them satisfactorily with the experimental results presented in this investigation.

The thesis goal is to build a model that defines the characteristics that a Residential Real State Project and the houses in it must have in order to get the highest income possible at the moment of getting it into the market. The design model defines for each house type, according to the constructed surface, the land surface if it is a house; the amount of units and the unit price planned for each one. This depends on the combination of the location characteristics. These relations are obtained from hedonic projects carried out in apartments, detached houses and condominiums. The design model is an optimized model that maximizes the residential project¿s income allowing the variable characteristics to be adjusted and delimited according to physical, legal, architectural and economic restrictions. The design model was build at Concepcion City, Chile for three types of houses. The apartment model was build based on 37 projects and 201 house types. The price was calculated based on 34 variables and gives the Real State Developer 21 design characteristics. The condominium house model was build with 12 projects and 32 house types. The hedonic models were tested for 6 projects already started on apartment buildings, 7 in detached houses and 5 in condominium houses. In all cases the hedonic price was within the allowed error margin if it was bought at the price set by the developer. Finally the design model was successfully tested, when designing housing projects that maximize the income that can be obtained from it. / El objetivo de esta tesis es construir un modelo para diseñar un proyecto de viviendas y las viviendas, en términos de atributos. El modelo entrega al gestor inmobiliario el diseño que maximiza el ingreso que se puede obtener por el proyecto de viviendas en una localización predeterminada, ajustando las variables superficie de las viviendas y precio proyectado, que se obtiene de la combinación de atributos que poseen los modelos de viviendas del proyecto. Las variables están acotadas según corresponda por restricciones físicas, legales, arquitectónicas y económicas. Para construir el modelo se combinaron un modelo hedónico con un modelo de optimización. El modelo se aplicó específicamente en la ciudad de Concepción en Chile y, para obtener mejores resultados, las viviendas se separaron en tres tipos. El modelo de departamentos entrega al gestor inmobiliario 21 variables, el de casas independientes 15 variables y el de casas en condominio 13 variables.

Tunneling construction represents an alteration to the distribution of soil pressures that will almost inevitably generate ground subsidence, which can endanger the adjacent buildings in urban areas. The risk of building damage can be substantially reduced with a comprehensive preliminary damage assessment during tunnel design phases, in combination with excavation techniques that minimize ground subsidence. The present research aims to increase the knowledge concerning the analytical and numerical techniques for building damage prediction related to tunneling. The thesis starts with the study of a real case of masonry building affected by the construction of the L9 metro line tunnel in Barcelona. Data available made possible to develop 2D and 3D numerical models of the building. The latter includes also the soil, the lining and interface models to simulate the contact between the building and the ground. The predicted crack patterns and opening widths in walls were verified by comparison to real damage reports. The case study also allowed a back analysis of the classical analytical prediction techniques based in the equivalent beam concept from Burland and Wroth. Analytical predictions of building damage are typically done for building walls aligned transversally or longitudinally with respect to the tunnel axis. These buildings are statistically representative, since many urban tunnels follow the tracks of avenues or streets. However, there is a significant number of buildings randomly aligned with respect to tunnel axes, in particular when using a Tunnel Boring Machine. For these buildings, the application of the classical analytical methodology can be done only with approximations, which can lead to unrealistic damage assessments. For this reason, a novel equation for the determination of ground strain has been developed. This equation allows the application of the classical settlement Gaussian profiles and the equivalent beam method in 3D, i.e. for buildings located in whichever position with respect to the tunnel axis. In addition, the model allows considering the position of the tunnel heading, which increases the realism of the settlement trough generated by tunnel construction. Another detected issue during the present research was the high sensitivity of both analytical and numerical damage predictions to certain parameters related to the characterization of ground. In the case of analytical predictions, the modeling of settlement troughs by Gaussian curves offers numerous mathematical advantages. However, the simplicity of this approximation leads to substantially different estimations of damage for small variations of the governing parameters. For this reason, the use of reliability-based methods can be useful for the assessment of building damage. In this way, the present thesis shows the development of a probabilistic model for the prediction of tunneling-induced damage. A procedure to determine the maximum allowable settlements that are used as monitoring threshold values of the construction process is also included. Furthermore, it is shown how the prediction of ground behavior and the allowable settlements can be updated with a Bayesian method by incorporating measurements made during the construction. / La construcció de túnels representa una alteració de la distribució de pressions del sòl que, de manera pràcticament inevitable, genera assentaments en superfície. Aquests poden provocar danys en edificis, especialment en zones urbanes. No obstant, aquest risc es pot reduir substancialment mitjançant la correcta predicció dels danys en les fases de disseny del túnel, juntament amb l¿ús de tècniques d'excavació que minimitzin els assentaments induïts. La present recerca aprofundeix en la metodologia de predicció de danys en edificis afectats per la construcció de túnels urbans. La tesi comença amb l'estudi d'un edifici real d'obra de fàbrica afectat per la construcció del túnel de la línia L9 del metro de Barcelona. Mitjançant les dades disponibles, s'han realitzat models numèrics en 2D i 3D de l'edifici. Aquest últim inclou a més el sòl, el túnel i un conjunt d'elements d'interfície que simulen el contacte entre l'edifici i el terreny. Els patrons de fissuració predits pel model han estat comparats amb aixecaments dels danys fets durant les obres. L'estudi d'aquest cas ha permès també l'aplicació i verificació de les tècniques de predicció de danys en edificis basades en el concepte de la biga equivalent ideat per Burland i Wroth durant la dècada dels 70. Les prediccions analítiques de dany en edificis es duen a terme generalment assumint els edificis posicionats transversalment o longitudinalment respecte l'eix del túnel. El nombre d'edificis que compleix aquesta hipòtesi és estadísticament representatiu, ja que molts túnels segueixen la traça dels carrers o les avingudes de les ciutats. Tot i així existeix un gran nombre d'edificis alineats arbitràriament respecte l'eix del túnel, especialment quan la construcció del túnel es realitza mitjançant l'ús de tuneladores (Tunnel Boring Machines - TBM). Per aquests edificis, l'aplicació de la metodologia analítica clàssica es pot efectuar només mitjançant aproximacions, la qual cosa pot implicar estimacions poc realistes dels danys. Per aquest motiu, s'ha desenvolupat una nova equació per al càlcul de la deformació del terreny. Aquesta equació permet l'aplicació dels perfils Gaussians d'assentament clàssics i del model de la biga equivalent en 3D, és a dir, en edificis ubicats en qualsevol posició respecte l'eix del túnel. A més, el model permet considerar la posició del front d'excavació, incrementant així el realisme del camp d'assentaments generat per la construcció del túnel. Un altre aspecte important detectat durant la recerca és l'extrema sensibilitat de les prediccions dels danys segons els valors dels paràmetres relacionats amb la caracterització del terreny. La modelització del camp d'assentaments mitjançant perfils Gaussians ofereix una sèrie d'avantatges matemàtics, però tot i així, la simplicitat del model comporta diferències notables en l'estimació dels danys si s'efectuen petites variacions dels paràmetres d'entrada. És per això que les tècniques de fiabilitat estructural poden ser útils per a l'estimació dels danys. En aquesta línia, la tesi mostra un model probabilístic per a la predicció dels danys provocats en edificis degut a la construcció de túnels. L'aplicació de tècniques de fiabilitat estructural permet a més la determinació dels llindars d'assentament que s'utilitzen durant el procés constructiu. En cas de tenir mesures prèvies d'assentaments de la zona d'estudi, es mostra també com el comportament del terreny i aquests valors llindars poden actualitzar-se a través d'un mètode Bayesià.

This thesis aims at providing new knowledge on the, otherwise poorly known, molecular-scale mechanisms that operate during hydration of cement phases and dissolution of their hydrates. In order to pursue this objective, a novel approach has been followed, including the development of a new procedure to synthesize thin films of calcium silicates, real time characterization of grain growth and dissolution with liquid-cell atomic force microscopy, and monitoring of their chemical evolution by X-ray photoelectron spectroscopy of thin films hydrated in-situ, avoiding atmospheric contamination. Nanometer-sized films of clinker phases have been prepared using electron-beam evaporation methods. After deposition on silicon substrates, film thicknesses and mineralogical composition were characterized by atomic force microscopy (AFM) or mechanical profilometry and grazing-angle X-ray diffraction (GAXRD), respectively. Chemical composition was determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Results from the GAXRD and XPS analysis show that aluminates phases are not suitable to be evaporated by electron beam technique. However quantitative analysis of calcium silicates samples shows that the Ca:Si ratio of the deposited film is the same as in the bulk starting material, confirming the suitability of the technique for the synthesis of these materials. Calcium silicate thin films with different thicknesses were submitted to hydration in different ways. XPS results describe clear chemical changes when samples are exposed to water vapor by shifts on the silicon peak, broadening on the calcium peak and decreasing on the Ca:Si ratio, related to the silicon polymerization due to the C-S-H formation. In situ hydration in fluid cell followed by AFM in water and calcium hydroxide saturated solution allows observing the formation of C-S-H particles, that happens very fast in C3S, which is dissolved later, and slower in C2S. Finally, Scanning transmission X-ray microscopy (STXM) of samples hydrated in situ with water allows observing the formation of particles with different concentration of calcium and silicon, and different chemical state at some point. The development of this technique of synthesis and the results obtained on the hydration allow improving the knowledge of early stage clinker phase hydration at the molecular level and to better understand the behavior of these materials, shedding some additional light on the complex problem of the hydration mechanisms of cementitious materials. / Aquesta tesi té per objectiu proporcionar nous coneixements sobre els mecanismes, abans poc coneguts, que operen durant la hidratació de les fases de ciment i la dissolució dels seus hidrats a escala molecular. Per tal d'aconseguir aquest objectiu, un nou enfocament ha estat seguit amb l'elaboració d'un nou procediment per sintetitzar pel·lícules primes de silicats de calci, la seva caracterització en temps real del creixement del gra i de la dissolució amb les cel·les de líquid al microscopi de forces atòmiques i el seguiment de l'evolució de la seva composició química per espectroscòpia de fotoelectrons de raigs X de pel·lícules primes hidratades in-situ, evitant la seva contaminació atmosfèrica. S'han preparat pel·lícules nanomètriques de les fases del clínquer utilitzant l'evaporació per feix d'electrons. Després de la deposició en substrats de silici, es van caracteritzar el gruix mitjançant la microscòpia de forces atòmiques (AFM) i la perfilometria mecànica i la composició mineralògica amb la difracció de raigs X d'angle rasant (GAXRD). La composició química es va determinar per espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X (XPS). Els resultats del GAXRD i d'XPS mostren que els aluminats no són adequats per a ser evaporats utilitzant l'evaporació assistida amb feix d'electrons. No obstant això, anàlisis quantitatives de les mostres de silicats de calci mostren que la relació Ca:Si de la pel·lícula dipositada és la mateixa que en el material de partida, el que confirma la idoneïtat de la tècnica per a la síntesi d'aquests materials. Les pel·lícules primes de silicat càlcic de gruixos diferents van ser sotmeses a hidratació de diferents maneres. Els resultats d`XPS descriuen canvis químics clars quan les mostres estan exposades al vapor d'aigua com s'infereix dels canvis en el pic del silici, l'eixamplament del pic del calci i la disminució en la relació Ca:Si, que es relaciona amb la polimerització del silici degut ala formació de C-S-H. La hidratació in situ en aigua o solució saturada d'hidròxid de calci a la cel·la de fluid de l'AFM permet observar la formació de partícules de C-S-H. La hidratació ocorre molt ràpidament en el C3S, que després es dissol, i és més lenta en el C2S. Finalment, la microscòpia de transmissió i escaneig de raigs X (STXM) de les mostres hidratades in situ amb aigua permet observar la formació de partícules amb diferents concentracions de calci i silici i, en alguns casos, la variació de l'estat químic . El desenvolupament d'aquesta tècnica de síntesi i els resultats obtinguts en la hidratació permeten millorar el coneixement de la hidratació de les fases del clínquer en estadis inicials a nivell molecular i entendre millor el comportament d'aquests materials, ajudant a aclarir el complex problema dels mecanismes d'hidratació dels materials del ciment

Historical structures are vital to the realization of how the technical, artistic, and scientific skills of the human kind have developed over time. These structures are one of the motors of the tourism industry, and therefore, the studies related to their conservation do not only have social benefits but as well economical ones. It is unfortunately that many countries rich with valuable architectural heritage are characterized by high seismic activity, Italy and Turkey are obvious examples. Due to earthquakes, many invaluable historical structures have been lost forever. Consequently, there is an increasing need for more research on the topic of seismic assessment and protection of this class of buildings. This work contributes to the methodological approaches adopted for the seismic assessment of historical structures. In many cases, due to the lack of knowledge about the assessed historical structure, it is essential to combine many investigation activities in such approaches. The aim is to minimize any possibly required seismic strengthening interventions (minimum intervention concept) by increasing the level of knowledge about the structure. In the current research, the employed experimental investigation activities are the dynamic identification tests and the dynamic monitoring. Most approaches for dynamic monitoring are based on the use of a threshold limit which is used to trigger the system when the parameters measured surpass the limit. Here, an alternative is considered that consists of a continuous monitoring system based on the permanent measurement of the ambient vibration. A thermography monitoring is used as a complementary system for the measurement of temperature. The integration between the dynamic investigation and the numerical modeling is essential and it includes two main features. On one hand, tentative structural analyses are carried out to identify important aspects of the dynamic tests and monitoring strategies such as critical points of the structure where to place the sensors. On the other hand, the results of the dynamic investigation are used to perform model updating until obtaining a satisfactory structural model adequately matching the measured dynamic properties of the structure. Once the structural model is validated, it is used to carry out the seismic assessment of the structure. This assessment is performed using different methods, to cross check the results, including the pushover analysis, the kinematic limit analysis and the nonlinear dynamic analysis. It is then possible with these assessments to identify the seismic behavior of the structure. Using the N2 method, the evaluation of the structural performance and its safety are carried out. Hence, the needs for any possible seismic strengthening are revealed, keeping in mind, the respect to the "minimum intervention" concept. As an application, the cathedral of Mallorca (Spain) is taken as a case study. This structure is one of the largest cathedrals built during the Middle Age. For each of the previously mentioned research steps, the followed criteria and the experience gained are transferred into recommended methodological approaches to be applied to other historical structures. Finally, the integration of these partial steps into one integrated methodology is discussed. / Las estructuras históricas son de vital importancia para la comprensión del desarrollo de las habilidades técnicas, artísticas y científicas de la especie humana en el tiempo. Actualmente, estas estructuras son uno de los motores de la industria del turismo, y por ello, los estudios relacionados con su conservación no sólo tienen beneficios sociales, sino también económicos. Por desgracia, muchos países con abundante y en valioso patrimonio arquitectónico se caracterizan por una alta actividad sísmica. Entre ellos, Italia y Turquía son ejemplos obvios. Debido a los terremotos, muchas estructuras históricas de valor incalculable se han perdido para siempre. En consecuencia, existe una creciente necesidad de investigación sobre el tema de la evaluación sísmica y protección de esta clase de edificios. Este trabajo desea contribuir a la metodología adoptada para la evaluación sísmica de estructuras históricas. En muchos casos, y debido a las limitaciones en la comprensión de una estructura histórica en estudio, es esencial combinar distintas actividades de investigación con la finalidad de aumentar el conocimiento sobre la estructura. El objetivo es reducir al mínimo las intervenciones de refuerzo sísmico que pueden resultar necesarias (aplicando el concepto de intervención mínima) a través del aumentar el nivel de conocimiento acerca de la estructura. En esta investigación, las actividades experimentales empleadas son las pruebas de identificación dinámicas y la instrumentación dinámica. La mayoría de los enfoques para la instrumentación dinámica se basan en el uso de un umbral que se utiliza para activar el sistema cuando los parámetros medidos superan un límite. En el presente trabajo se considera una alternativa que consta de un sistema de instrumentación continua basado en la medición permanente de la vibración ambiente. Se utiliza un monitoreo termografíco como un sistema complementario para la medición de la temperatura. La integración entre la investigación dinámica y el modelado numérico es esencial. Esta integración incluye dos características principales. Por un lado, los análisis estructurales provisionales se llevan a cabo para identificar aspectos importantes de las pruebas dinámicas y de las estrategias de monitoreo, tales como los puntos críticos de la estructura donde colocar los sensores. Por otra parte, los resultados de la investigación dinámica se utilizan para realizar una actualización del modelo numérico estructural hasta la obtención de un modelo satisfactorio cuyos parámetros dinámicos coincidan satisfactoriamente con los medidos experimentalmente. Una vez que el modelo estructural se valida, se utiliza para llevar a cabo la evaluación sísmica de la estructura. Esta evaluaciónse lleva a cabo usando diferentes métodos incluyendo el análisis estático no lineal, el análisis límite cinemático y el análisisdinámico no lineal. Con estas evaluaciones es posible identificar el comportamientosísmico de la estructura. Utilizando el métodode N2, es posible llevar a cabo una evaluación del comportamiento estructural y de la seguridad ante el sismo. Ello permite determinar las necesidades refuerzo sísmico. El refuerzo propuesto debe tener en cuenta el concepto de "intervención mínima".La catedral de Mallorca (España) se toma como caso de estudio para la aplicación de la metodología propuesta. Esta estructura es una de las mayores catedrales construidas en Europa durante la Edad Media. Para cada uno de los pasos de la investigación mencionados anteriormente, los criterios seguidos y la experiencia adquirida han sido transferidos a los enfoques metodológicos recomendados para su posible aplicación a otras estructuras históricas. Se presenta una discusión sobre la integración de estos pasos parciales en una metodología global. / Les estructures històriques són de vital importància per a la comprensió del desenvolupament de les habilitats tècniques, artístiques i científiques de l'espècie humana en el temps. Actualment, aquestes estructures són un dels motors de la indústria del turisme, i per això, els estudis relacionats amb la seva conservació no només tenen beneficis socials, sinó també econòmics. Per desgràcia, molts països amb abundós i valuós patrimoni arquitectònic es caracteritzen per una alta activitat sísmica, Itàlia i Turquiaen són exemples obvis. A causa dels terratrèmols, moltes estructures històriques de valor incalculable s'han perdut per sempre. En conseqüència, hi ha una creixentnecessitat d’investigació sobre el tema de l'avaluació i protecció sísmica d'aqueste tipus d'edificis.Aquest treball desitja contribuir a la metodologia adoptada per a l'avaluació sísmica d'estructures històriques. En molts casos, i a causa de les limitacions en la comprensió d’una estructura històrica en estudi, és essencial combinar diferents activitats de recerca amb la finalitat d’augmentar el coneixement sobre l’estructura. L'objectiu és reduir al mínim les intervencions de reforç sísmic que poden resultar necessàries (tot aplicant el concepte d'intervenció mínima) a través d’augmentar el nivell de coneixement sobrel’estructura.En la present investigació, les activitats de recerca experimentals emprades són les proves d'identificació dinàmiques i la monitorització dinàmica. La majoria dels enfocaments per la monitorització dinàmica es basen en l'ús d'un llindar que s'utilitza peractivar el sistema quan els paràmetres mesurats superen un límit. En el present treball esconsidera una alternativa que consta d'un sistema de monitoratge continu basat en el mesurament permanent de la vibració ambient. Alhora, s’utilitza un monitoratgetermogràfic com a sistema complementari per al mesurament de la temperatura. La integració entre la recerca dinàmica i el modelatge numèric és essencial. Aquesta integració inclou dues característiques principals. D'una banda, les anàlisis estructuralsprovisionals es duen a terme per a identificar aspectes importants de les proves dinàmiques i de les estratègies de monitorització, com ara punts crítics de l'estructura oncol·locar els sensors. D'altra banda, els resultats de la recerca dinàmica s'utilitzen per realitzar una actualització d'un model estructural fins a la obtenció d’un model satisfactori del qual els paràmetres dinàmics coincideixin satisfactòriment amb les propietatsdinàmiques mesurades experimentalment. Una vegada validat el model estructural, s'utilitza per dur a terme l'avaluació sísmicade l'estructura. Aquesta avaluació es porta a terme utilitzant diferents mètodes incloent l'anàlisi estàtica no lineal , l'anàlisi límit cinemàtica i l'anàlisi dinàmica no lineal. És llavorspossible, amb aquestes valuacions,caracteritzar el comportament sísmic de l'estructura.Utilitzant el mètode de N2 és possible dur a terme una avaluació del comportament estructural i de la seguretat davant de sisme. Aquesta avaluació permet determinar lesnecessitats de reforç sísmic. El reforç finalment proposat ha de tenint en compte el concepte d'intervenció mínima.La catedral de Mallorca (Espanya) es pren com a cas d'estudi per a l’aplicació de la metodologia proposada. Aquesta estructura es Una de les catedrals més grans construïdes a Europa durant l’Edat Mitja.Per a cada un dels passos de la investigació esmentats anteriorment, els criteris utilitzats i l'experiència adquirida es transfereixen han estat transferits als enfocaments metodològics recomanats l’aplicació a altres estructures històriques. Finalment, es presenta una discussió sobre la integració d’aquests passos parcials en una metodologiaglobal.

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