Magíster en Ciencias, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica / Esta tesis desarrolla mediante el modelamiento en elementos finitos modelos de muros mecánicamente estabilizados para estudiar de manera cuantitativa el comportamiento de este tipo de estructuras. Los muros mecánicamente estabilizados se caracterizan por complejas interacciones que se generan entre los elementos estructurales y el suelo. En particular la interacción entre la fachada del muro y el suelo de refuerzo es de especial interés en esta investigación ya que se muestra que controla el estado de cargas en los elementos estructurales. Por este motivo para caracterizar la respuesta bajo cargas estáticas de muros mecánicamente estabilizados se utilizaron interfaces de elementos continuos para representar esta interacción de manera de controlar los parámetros de rigidez y resistencia. Los modelos realizados en esta investigación fueron contrastados con las mediciones realizadas a uno de los pocos muros mecánicamente estabilizados con refuerzos inextensibles, ampliamente instrumentado, reportado en la bibliografía disponible, obteniendo resultados que muestran una buena concordancia entre las mediciones en terreno y los modelos realizados. A partir de esta validación se realizó un análisis de sensibilidad para poder determinar el impacto de diversos parámetros, mostrando en función de las cargas verticales en los paneles de fachada, cargas en los refuerzos y desplazamientos del muro, la influencia de los parámetros modificados. Posteriormente se implementó el proceso de compactación mediante la aplicación de sobrecarga capa por capa utilizando un modelo constitutivo del suelo que modifique su rigidez y simultáneamente desarrolle deformaciones plásticas irreversibles al ser sometido a sobrecargas. Los resultados de los modelos implementados con una simulación del proceso de compactación muestran un mejor ajuste con los valores reportados en terreno, no obstante un aumento en los recursos computacionales, dificultad asociada a la calibración de parámetros del suelo de relleno y problemas de convergencia suponen obstáculos suficientes como para llevar a cabo dicho proceso. Finalmente una comparación en términos de cargas en los refuerzos se lleva a cabo para contrastar las predicciones realizadas por las metodologías de cálculo basadas en equilibrio límite, modelos de elementos finitos y mediciones en terreno realizadas a un muro a escala.

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[ES] En las últimas décadas la sustitución de los materiales poliméricos convencionales o de origen fósil por los materiales de origen biológico y/o biodegradable está siendo de gran interés para diferentes investigaciones debido al agotamiento de los recursos fósiles y también del encarecimiento de su extracción. La sociedad está siendo testigo de la gran cantidad de residuos plásticos que se generan a nivel mundial y del daño que se genera si no se tratan correctamente. Estos hechos hacen que cada vez se esté más concienciada, de que la solución no es erradicar los materiales poliméricos sino encontrar soluciones sostenibles con el medio ambiente tanto con la generación como con la eliminación de los residuos plásticos. Por este motivo, los biopolímeros están despertando el interés tanto de investigadores como de organizaciones gubernamentales como una posible solución a los problemas ambientales. Una de las familias más importantes dentro de los biopolímeros es la de los poliésteres biodegradables entre las que destaca el ácido poliláctico o polilactida, PLA, el cual puede proceder de origen fósil o biológico, principalmente del almidón. También existen poliésteres no biodegradables de origen parcialmente biológico o incluso ya se está empezando a comercializar completamente biológico como puede ser el polietilén tereftalato o poli (tereftalato de etileno), PET. En concreto, el PET es el poliéster más utilizado a nivel mundial tanto en fibras en la industria textil como en la industria del embalaje para fabricación de botellas. A pesar de todas las ventajas, que parecen que presenten los biopoliésteres, en ocasiones no pueden presentar las mismas propiedades que los polímeros de origen fósiles o convencionales siendo más débiles. El objetivo de este trabajo consiste estudiar diferentes tipos de rellenos o aditivos de origen renovable para mejorar ciertas propiedades, como la rigidez, cristalinidad o estabilidad térmica, de los biopoliésteres más utilizados, PLA o bio-PET, para ampliar el campo de aplicación u obtener soluciones más sostenibles con el medio ambiente. / [CA] En les últimes dècades la substitució dels materials polimèrics convencionals o d'origen fòssil pels materials d'origen biològic i / o biodegradable està sent de gran interès per a diferents investigacions causa de l'esgotament dels recursos fòssils i també de l'encariment de la seva extracció. La societat està sent testimoni de la gran quantitat de residus plàstics que es generen a nivell mundial i del mal que es genera si no es tracten correctament. Aquests fets fan que cada vegada s'estiga més conscienciada que la solució no és eradicar els materials polimèrics sinó trobar solucions sostenibles amb el medi ambient tant amb la generació com amb l'eliminació dels residus plàstics. Per aquest motiu, els biopolímers estan despertant l'interès tant d'investigadors com d'organitzacions governamentals com una possible solució als problemes ambientals. Una de les famílies més importants dins dels biopolímers és la dels polièsters biodegradables entre les que destaca l'àcid polilàctic o polilactida, PLA, el qual pot procedir d'origen fòssil o biològic, principalment del midó. També hi ha polièsters no biodegradables d'origen parcialment biològic o fins i tot ja s'està començant a comercialitzar completament biològic com pot ser el polietilè tereftalat o poli (tereftalat d'etilè), PET. En concret, el PET és el polièster més utilitzat a nivell mundial tant en fibres en la indústria tèxtil com en la indústria de l'embalatge per a fabricació de botelles. Tot i tots els avantatges, que semblen que presentin els biopoliésteres, de vegades no poden presentar les mateixes propietats que els polímers d'origen fòssils o convencionals sent més febles. L'objectiu d'aquest treball consisteix a estudiar diferents tipus de farcits o additius d'origen renovable per millorar certes propietats, com la rigidesa, cristal·linitat o estabilitat tèrmica, dels biopoliésters més utilitzats, PLA o bio-PET, per ampliar el camp d'aplicació o obtindre solucions més sostenibles amb el medi ambient. / [EN] In recent decades the replacement of conventional polymeric materials or fossil origin by materials of biological and/or biodegradable origin is of great interest for different investigations due to the depletion of fossil resources and also the cost of extracting them. Society is witnessing the large amount of plastic waste generated worldwide and the damage that is generated if not treated properly. These facts mean that it is becoming more and more aware that the solution is not to eradicate polymeric materials, but to find sustainable solutions with the environment, both with generation and with the elimination of plastic waste. For this reason, biopolymers are arousing the interest of both researchers and government organizations as a possible solution to environmental problems. One of the most important families within biopolymers is that of biodegradable polyesters, among which polylactic acid or polylactide, PLA, stands out, which can come from fossil or biological sources, mainly from starch. There are also non-biodegradable polyesters of partially biological origin or even already being completely commercialized biological such as polyethylene terephthalate, PET. Specifically, PET is the most widely used polyester worldwide both in fibers in the textile industry and in the packaging industry for bottle manufacturing. Despite all the advantages, which seem to have biopolyesters, sometimes they cannot have the same properties as fossil or conventional polymers, being weaker. The aim of this work is to study different types of fillers or additives of renewable origin to improve certain properties, such as stiffness, crystallinity or thermal stability, of the most used biopolyesters, PLA or bio-PET, to expand the field of application or obtain more sustainable solutions with the environment. / Montava Jordá, S. (2019). Desarrollo de materiales de alto rendimiento medioambiental basados en poliésteres con aditivos de origen renovable [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/134363 / TESIS

The current sensitiveness about environment, sustainable development and petroleum depletion restrictions, are promoting new research in the field of high environmental efficiency materials and technologies. In the last decades, important advances in the field of renewable and/or biodegradable polymers have been reached; nevertheless, these polymers still find some restrictions at industrial scale. On the other hand, with the aim of protecting forests areas, legislation is promoting the development of polymer materials and composites that could potentially substitute wood. These materials, called Wood Plastic Composites (WPC), combine a polymeric matrix, mainly from petroleum-based polymers, with a reinforcement that comes from the wastes generated by the wood industry. Currently, the concept of WPCs has been widened including any polymer (independently from its origin and/or biodegradability) and any lignocellulosic component coming from industry. The present work has been focused on the development, formulation, analysis and optimization of WPCs from a renewable polymer matrix, polylactic acid (PLA) and lignocellulosic reinforcements from hazelnut shell flour wastes (HSF). Due to the intrinsic fragility of PLA and its low impact resistance, new formulations containing epoxidized linseed oil (ELO) have been developed. The obtained results show that the hazelnut shell flour allows obtaining stiffer materials, as much as stiffer as the hazelnut shell flour content increases. On the other hand, the impact strength decreases with increasing hazelnut shell flour with regard to neat PLA. The results also suggest that epoxidized linseed oil (ELO) provides a dual effect: on one hand its plasticization effect is evident as the glass transition temperature (Tg) is reduced due to increased polymer chain mobility. On the other hand, the obtained results also suggest a compatibilizing effect, due to the interactions between the oxirane groups in ELO and the hydroxil groups in both lignocellulosic filler and terminal groups in PLA chains. Addition of ELO improves in a remarkable way the overall properties of these biocomposites. This research also assesses the effect of the water uptake and the biodegradation or disintegration in compost conditions, to offer a range of formulations with high potential technology transfer to industry. / La actual sensibilidad por el medio ambiente, el desarrollo sostenible y las limitaciones de los recursos fósiles, están propiciando que la tecnología de materiales dirija sus investigaciones al desarrollo de materiales de alto rendimiento ambiental. En las últimas décadas se han conseguido grandes avances en polímeros de origen renovable y/o biodegradables, aunque todavía encuentran ciertas limitaciones a nivel industrial. Por otro lado, la protección de las áreas forestales, desde el plano legislativo, está impulsando el desarrollo de materiales plásticos y compuestos que imitan el acabado de la madera. Estos materiales, conocidos como Wood Plastic Composites (WPC), combinan una matriz polimérica, fundamentalmente de origen petroquímico, con un refuerzo procedente de residuos de la industria maderera. Actualmente, el concepto de WPCs se ha ampliado y contempla cualquier tipo de matriz polimérica (independientemente de su origen y/o biodegradabilidad) y cualquier componente de tipo lignocelulósico procedente de diversas industrias. El presente trabajo se ha centrado en el desarrollo, formulación, análisis y optimización de WPCs basados en matrices poliméricas de origen renovable, ácido poliláctico (PLA) y refuerzos lignocelulósicos procedentes de la cáscara de avellana en forma de harina. Dada la fragilidad intrínseca del PLA y su baja resistencia al impacto se han desarrollado formulaciones con plastificantes de alto rendimiento medioambiental derivados de aceite de linaza epoxidado (ELO). Los resultados obtenidos indican que la harina de cáscara de avellana permite obtener materiales más rígidos cuanto mayor es su contenido. A medida que se incrementa el contenido de harina de cáscara de avellana, la energía de impacto del compuesto disminuye con respecto a la del PLA virgen. Los resultados demuestran que el plastificante de aceite de linaza epoxidado (ELO) ofrece un efecto dual: por un lado, actúa como plastificante, con la consiguiente reducción de la temperatura de transición vítrea (Tg) e incremento de movilidad de cadenas poliméricas. Por otro lado, los resultados sugieren un efecto compatibilizante, resultado de la interacción de los grupos oxirano del ELO con los grupos hidroxilo del refuerzo lignocelulósico y con grupos terminales de la cadena de PLA. La incorporación de aceite de linaza epoxidado mejora sustancialmente las propiedades globales de los biocompuestos. Esta investigación también revisa el efecto de la humedad en los procesos de absorción de agua, así como la biodegradación o desintegración en condiciones de compostaje, ofreciendo un grupo de formulaciones con alto potencial de transferencia a escala industrial. / L'actual sensibilitat pel medi ambient, el desenvolupament sostenible i les restriccions lligades als recursos fòssils, estan propiciant que la tecnologia de materials dirigisca les seues recerques cap al desenvolupament de materials d'alt rendiment ambiental. En les últimes dècades s'han aconseguit importants avanços en polímers d'origen renovable i/o biodegradables, malgrat que encara troben certes limitacions a nivell industrial. D'altra banda, amb l'objectiu de protegir les àrees forestals, la legislació està, també, propiciant el desenvolupament de materials plàstics i compòsits que imiten l'aparença de la fusta. Aquests materials, coneguts com Wood Plastic Composites (WPC), combinen una matriu polimèrica, fonamentalment d'origen petroquímic, amb un reforç procedent de residus de la indústria de la fusta. Actualment, el concepte de WPCs s'ha ampliat i contempla qualsevol tipus de matriu polimèrica (independentment del seu origen i/o biodegradabilidad) i qualsevol component de tipus lignocel·lulòsic procedent de diverses indústries. El present treball s'ha centrat en el desenvolupament, formulació, anàlisi i optimització de WPCs basats en matrius polimèriques d'origen renovable, àcid polilàctic (PLA) i reforços lignocel·lulòsics procedents de la corfa d'avellana en forma de farina. Donada la fragilitat intrínseca del PLA i la seua baixa resistència a l'impacte, s'han desenvolupat formulacions amb plastificants d'alt rendiment mediambiental derivats de l'oli llinós epoxidat (ELO). Els resultats obtinguts indiquen que la corfa d'avellana, en forma de farina, permet obtindré materials més rígids, tant més quan major és la quantitat de farina de corfa d'avellana. A mesura que s'incrementa el contingut en farina de corfa d'avellana, l'energia d'impacte disminueix en comparació amb el PLA verge. Els resultats obtinguts demostren que el plastificant d'oli llinós epoxidat (ELO) ofereix un efecte dual: per una banda, actua com a plastificant, amb la associada disminució de la temperatura de transició vítria (Tg) i l'increment de la mobilitat de les cadenes. Per altra banda, els resultats suggereixen un efecte compatibilitzant, resultat de les interaccions entre els grups oxirà de l'ELO amb els grups hidroxil del reforç lignocel·lulòsic i els grups terminals en les cadenes polimèriques de PLA. La incorporació d'oli llinós epoxidat millora substancialment les propietats globals dels biocompòsits. Aquest recerca també revisa l'efecte de la humitat en els processos d'absorció d'aigua així com la biodegradació o desintegració en condicions de compostatge, oferint un grup de formulacions amb alt potencial de transferència a escala industrial. / Balart Gimeno, JF. (2017). Desarrollo y caracterización de WPCs basados en ácido poliláctico (PLA) y refuerzos derivados de la cáscara de avellana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/85982 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] Es evidente cómo el aumento de la concienciación medioambiental respecto al uso de materiales poliméricos de origen petroquímico o plásticos de un único uso ha cambiado por completo el panorama de los materiales poliméricos, desde el punto de vista de su concepción o de su uso. Durante el desarrollo de esta tesis doctoral se ha abarcado varias alternativas con el fin de obtener materiales nuevos, que no tengan solo un bajo impacto ambiental, sino también que posean propiedades competitivas al compararlos con materiales convencionales, además de que su elaboración no conlleve un cambio drástico con respecto a las tecnologías existentes en la actualidad. Es por eso por lo que el objetivo principal de esta tesis doctoral se centra en el desarrollo y caracterización de nuevos materiales con un alto rendimiento medioambiental a partir de matrices termoplásticas como el poli(ácido láctico) (PLA) y matrices termoestables como resinas epoxi con un contenido parcial o total de origen natural. Además del uso de rellenos y fibras de origen natural. / [CA] És evident com l'augment de la conscienciació mediambiental respecte a l'ús de materials polimèrics d'origen petroquímic o plàstics d'un únic ús ha canviat per complet el panorama dels materials polimèrics, des del punt de vista de la seua concepció o del seu ús. Durant el desenvolupament d'aquesta tesi doctoral s'han tingut en compte diverses alternatives amb la finalitat d'obtindre materials nous, que no tinguen només un baix impacte ambiental, sinó també que posseïsquen propietats competitives en comparar-los amb materials convencionals, a més de que la seua elaboració no comporte un canvi dràstic respecte a les tecnologies existents en l'actualitat. És per això, per la qual cosa l'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral se centra en el desenvolupament i caracterització de nous materials amb un alt rendiment mediambiental a partir de matrius termoplàstiques com el àcid polilàctic (PLA) i matrius termoestables com a resines epoxi amb un contingut parcial o total d'origen natural. A més de l'ús de reforços i fibres d'origen natural. / [EN] It is remarkable how the increase in environmental awareness regarding the use of polymeric materials of petrochemical origin or single-use plastics has completely changed the scenario of polymeric materials development and use. This doctoral thesis has proposed several alternatives in order to obtain new materials with low environmental impact and competitive properties to conventional materials. In addition to the fact that their elaboration does not entail a drastic change respect to existing technologies. Therefore, the main objective of this doctoral thesis focuses on developing and characterizing new materials with a high environmental performance from thermoplastic matrices such as poly(lactic acid) (PLA) and thermosetting matrices such as epoxy resins with a partial or total content of natural origin. In addition to the use of fillers and fibers of natural origin. / This research work was funded by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MICIU) project numbers RTI2018-097249-B-C21 and MAT2017-84909-C2-2-R. D.L. thanks Universitat Politècnica de València (UPV) for the grant received through the PAID-01-18 program. / Lascano Aimacaña, DS. (2022). Fabricación y caracterización de materiales compuestos de alto rendimiento medioambiental derivados de resinas ecológicas y refuerzos de fibras naturales y estructuras híbridas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185886 / TESIS / Compendio