El este trabajo se analiza el comportamiento dinámico de una estructura aporticada, con una de sus vinculaciones externas con propiedades elásticas y una rótula elástica intermedia en el dintel. El procedimiento analítico para estudiar la conducta dinámica de la estructura se desarrolló en base al cálculo de variaciones, obteniendo así las ecuaciones diferenciales gobernantes y el problema de contorno de la estructura estudiada. El método de separación de variables fue utilizado para hallar las frecuencias y las formas modales. Los resultados obtenidos fueron comparados con valores disponibles en la literatura. También se obtuvieron resultados a través de un modelo experimental de laboratorio construido al efecto y por medio de un modelo de código de elementos finitos de carácter comercial. En el Capítulo I para introducir el cálculo de variaciones, se ejemplifica la resolución de un problema relativamente sencillo como es el de vibraciones libres de una viga de dos tramos con vínculos elásticos externos e internos. De esta manera se obtienen las ecuaciones diferenciales y el problema de contorno de la viga. En el Capítulo II se analiza el comportamiento dinámico de un pórtico formado por una columna y un dintel vinculados rígidamente entre sí, con una de sus vinculaciones externas con propiedades elásticas y una rótula elástica intermedia en el dintel. El procedimiento para estudiar la conducta dinámica de la estructura se desarrolla en base al cálculo de variaciones, obteniendo así las ecuaciones diferenciales gobernantes y el problema de contorno del pórtico en L. El método de separación de variables es utilizado para hallar las frecuencias y las formas modales. Los resultados numéricos son calculados por medio de algoritmos realizados con el software Wolfram Mathematica (2012). Estos resultados se presentan en dos secciones: En primera sección se le da diferentes valores a las constantes de los resortes de los vínculos elásticos, y se los compara con resultados similares en la literatura. En segundo lugar se toma diferentes constantes de las condiciones de vínculo para estudiar su influencia en el comportamiento dinámico de la estructura. Las estructuras de acero sujetas a cargas variables o repetidas pueden fallar estando en servicio con cargas significativamente menores a su resistencia estática. Este tipo de falla, resultan del crecimiento de las fisuras que se encuentran sometidas a cargas variables. A través del estudio de las propiedades dinámicas de una estructura, se pueden desarrollar métodos no destructivos que nos permitan acotar la zona de búsqueda de una falla. En el Capítulo III se estudia en forma experimental el comportamiento dinámico de un marco de dos tramos con una fisura en una posición genérica, con el objetivo de determinar un procedimiento analítico que permita predecir los parámetros dinámicos de una estructura fisurada. Se miden en el laboratorio las primeras frecuencias naturales de un modelo fisurado con diferentes vínculos externos, empotrado-empotrado y empotrado-libre. Para el modelo matemático se separa la viga horizontal en dos tramos y en el lugar de la grieta se coloca un resorte rotacional. El desarrollo consiste en una simplificación de una grieta en donde no se involucran los parámetros reales de la misma. Es importante trabajar con la teoría de vigas y suavizar la continuidad con las condiciones de borde. Para expresar la flexibilidad del resorte utilizamos la teoría propuesta por Chondros (1998), ya que es la más utilizada en la literatura. En el Capítulo IV, a modo de introducción al tema, se estudia de forma experimental el comportamiento dinámico de una viga cantiléver. Con el objetivo de, por medio de un caso sencillo, introducir la aplicación de la Transformada Wavelet (TW) al procesado de señales e imágenes que es otra herramienta, muy reciente en el tiempo, para la detección temprana de fisuras en una estructura. El cual será desarrollado con mayor profundidad en futuros trabajos.

En el presente trabajo se ha realizado una contribución al estudio de la cuantificación de la radiación de las paredes de la estructura en sistemas de caja cerrada, estableciendo una relación de la respuesta vibroacústica de este tipo de sistemas radiantes con las características del material de construcción, tales como el modulo de Young, el amortiguamiento, o la densidad. Para abordar el problema se plantea el acople mecano-acústico entre los diferentes elementos del sistema radiante. Idealmente, en los sistemas radiantes compuestos de altavoces montados sobre un recinto acústico o caja, las paredes de la caja deberían de ser infinitamente rígidas y con movimiento nulo. Sin embargo, en la realidad la experiencia demuestra que las paredes se comportan como placas vibrantes bajo la acción de las presiones interiores y contribuyen a la radiación final de sonido del sistema, sobre todo en el rango de las bajas frecuencias. Para conseguir el objetivo propuesto, en primer lugar se han realizado una serie de medidas experimentales sobre unos modelos de caja cerrada con y sin altavoz. En la fase experimental se ha estudiado el comportamiento vibracional de las paredes de la estructura mediante análisis modal y medidas de vibración, y la respuesta sonora del sistema altavoz, aire interior y estructura, acoplado mediante medidas de presión e intensidad acústicas. A continuación, y en base a los resultados experimentales, se han implementado unos modelos numéricos de un sistema altavoz, aire interior y estructura. Se concluye que la estructura colorea la respuesta sonora del sistema en todo el rango de frecuencia estudiado, debido a resonancias o vibraciones forzadas de la misma. / Segura Alcaraz, JG. (2009). Cuantificación de la radiación de la estructura en sistemas de caja cerrada [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4343 / Palancia

Las fuentes de ruido aerodinámico se localizan en toda la altura del tren. Esto hace que pantallas acústicas que fueron diseñadas para ruido de rodadura, producido en la zona baja del tren, no sean efectivas frente al ruido aerodinámico. Para el estudio del comportamiento de las pantallas acústicas se ha elegido el Método de Elementos de Contorno, Se ha desarrollado un programa en Visual Basic basado en él, verificándolo con métodos analíticos y semiempíricos. Se han obtenido conclusiones sobre la precisión del modelo en función de varios parámetros. Se ha analizado el comportamiento de pantallas lisas, y con cumbrera en L invertida, en T, en Y, circular y triangular. Se han obtenido importantes conclusiones referentes al comportamiento frente al ruido aerodinámico en función de la altura de la pantalla, distancia de ésta a la fuente y comportamiento según el tipo de suelo. / The aerodynamic noise sources are located throughout the height of the train. This causes that noise barriers that have been designed for rolling noise, which occurs in the lower area of the train, they are ineffective against the aerodynamic noise. To study the behavior of noise barriers we have chosen the boundary element method, BEM. It has been developed a Visual Basic program based on the BEM that has been checked with analytical and semi – empirical methods. Conclusions have been obtained on the accuracy of the MEC in terms of several parameters. It has been analyzed the behavior of thin barriers, and with different shapes as “inverted L”, T, Y, or circular and triangular edges. Important conclusions were obtained concerning the aerodynamic noise behavior in terms of barrier height, distance barrier – source and the behavior according to ground characteristics.

En líneas generales el desarrollo de este trabajo da cuenta de un diagnóstico técnico, enfocado a evaluar la eficiencia general y los actuales estándares de las tronaduras de desarrollo horizontal, en el nivel de producción en La Mina Reservas Norte de División El Teniente de Codelco Chile. La gran cantidad de variables que interactúan en una tronadura hace necesario adaptar y desarrollar técnicas que permitan una correcta evaluación de este proceso, antes, durante y después de su ocurrencia, así como de una adecuada cuantificación y control del daño que ella puede producir, conducente a lograr un diseño óptimo. En el ámbito específico, el tema central es la sobre excavación observada en las prácticas en uso. En este sentido, es importante señalar los logros alcanzados con la aplicación de una metodología de evaluación objetiva de aquellos factores técnicos claves de la operación, contando con el respaldo de una base de datos de terreno compuesta por antecedentes de los actuales disparos y de disparos de calibración. Las metodologías que se aplicaron para esta evaluación son de dos tipos: la primera referente al análisis del registro de vibraciones producto de las tronaduras, donde se cuantificó su comportamiento a través del macizo rocoso y su efecto sobre el contorno, y la segunda relacionada con la implementación en sí del disparo. Como resultado final de este trabajo se elaboró una propuesta de diseño de tronadura alternativo en el nivel de producción, de la cual se pueden esperar impactos importantes en la operación, tales como: • Reducción del número de perforaciones por disparo, 10%. • Reducción de la sobre excavación de un 24% a un 6%. • Menor exposición al riesgo por desprendimientos y caídas de rocas. • Disminución de los tiempos de trabajo. • Disminución de los costos directos de perforación y tronadura. A partir de los avances logrados en este trabajo, se recomienda implementar el nuevo diseño y continuar con el mejoramiento de la tronadura en otras excavaciones, incluyendo desarrollos mineros como galerías, piques, zanjas y otros; no sólo con el fin de disminuir el daño y la sobre excavación, sino para obtener una optimización global en estos procesos.

Scrap tyres are a solid waste material which has been generated in large quantities over the last decades. In Spain, between 2000 and 2014 the number of vehicles increased by 30% and a further 3.5% increment is expected for the next fifteen years. Likewise, the number of scrap tyres is also expected to rise within the same order of magnitude. Taking into account the big volume of waste generated, proper disposal and reutilisation management is required, ever more so as scrap tyres are non-biodegradable. Moreover, if simply stockpiled in landfills, further environmental damage may be produced in case of fire as the fumes thus generated carry harmful carcinogenic particles. In order to deal with this problem, a Royal Decree (RD 1481/2001) was approved in July 16, 2006 which completely forbidden landfilling of scrap tyres. Later the same year another Royal Decree (RD 1619/2005) was issued to establish scrap tyres management in Spain. This decree requires reutilisation and recycling plans to be elaborated so as to fully eliminate waste derived from scrap tyres. Nowadays, among the reutilisation options more demanded are tyre remoulding, construction of sport pitches, artificial grass and playpens, and as combustible for cement factories. On the other hand, only 1% of scrap tyres are reused in infrastructure construction. Taking profit of the latest transport plans approved by the European Union, which aim to promote more efficient and environmentally friendly transport means such as railways, this PhD thesis proposes a new and promising alternative: to use rubber particles from scrap tyres as construction material, in the form of unbounded rubber-aggregate mixtures for subballast layers under railway tracks. This option offers two noteworthy environmental advantages. On the one hand, large quantities of a rather problematic and harmful waste material may be reused. On the other hand, the new mixtures proposed help to improve the low resistance to fragmentation of calcareous aggregates, thus allowing the use of such materials in the construction of railway tracks. The objective of this research is to obtain the optimum rubber content for the new mixtures to fulfil all the requirements of subballast layers. Moreover, taking into account the elastic properties of rubber, the potential attenuation of the vibration generated by passing rolling stock is also assessed. As a complementary research, rubber-natural soil mixtures are studied as well so as to evaluate their viability as construction material for embankment cores. / El neumático fuera de uso es un residuo sólido que se está generando en grandes cantidades en las últimas décadas. En España, entre los años 2000 y 2014 el parque de vehículos se incrementó en un 30%, y se prevé un aumento del 3.5% para los próximos quince años. Estos datos ponen de manifiesto que el número de neumáticos fuera de uso se incrementará en el mismo orden. Dado el gran volumen de residuo generado, es necesario realizar una gestión de retirada y reutilización de este residuo, al tratarse de una material no biodegradable. Además representa una gran amenaza medioambiental si este residuo termina en vertederos incontrolados, ya que en caso de incineración, los humos que se desprenden arrastran partículas cancerígenas que pueden provocar problemas de salud. Para atajar este problema, el 16 de julio de 2006 entró en vigor el Real Decreto 1481/2001, por el que se prohíbe el depósito en vertedero. A finales de este mismo año también entró en vigor el Real Decreto 1619/2005, sobre la gestión de neumáticos fuera de uso en España, el cual establece que se elaboren planes de reutilización y reciclado para eliminar el total de los residuos derivados de los neumáticos de desecho. En la actualidad, entre las medidas de reutilización más demandadas está el recauchutado, la construcción de pistas deportivas y campos de césped artificial, parques infantiles, y como combustible para centrales de fabricación de cemento. En cambio, en el sector de la construcción se reutiliza menos del 1%. Aprovechando la predisposición de los últimos planes de transporte de la Unión Europea por promover aquellos modos de transporte más eficientes y respetuosos con el medioambiente, como es el ferrocarril, la presente Tesis Doctoral plantea una alternativa adicional y prometedora: el uso de partículas de caucho procedentes de la trituración de los neumáticos como material de construcción, en forma de mezclas de caucho con áridos sin ningún tipo de ligante para ser utilizado como capa de subbalasto en vías ferroviarias. Esta opción ofrece dos ventajas medioambientales importantes. Por un lado, permite la reutilización de grandes cantidades de este residuo considerado peligroso y problemático. Por otro lado, dicha mezcla contribuye a la mejora de la baja resistencia de fragmentación de los áridos calcáreos, pudiendo de esta manera ser reutilizados en capas de asiento en las vías ferroviarias. El objetivo de esta investigación se centra en la obtención del contenido óptimo de caucho para que el nuevo geomaterial cumpla los requerimientos para su uso como capa de subbalasto, y además, dadas las propiedades elásticas del caucho, evaluar el potencial de atenuación de las vibraciones que se generan al paso del tráfico ferroviario. Como investigación complementaria, se han realizado un estudio con mezclas de caucho y suelo natural para comprobar la viabilidad de utilización en núcleos de terraplén. / El pneumàtic fora d'ús és un residu sòlid que s'està generant en grans quantitats en les últimes dècades. A Espanya, entre els anys 2000 i 2014 el parc de vehicles es va incrementar en un 30%, i es preveu un augment del 3.5% per als pròxims quinze anys. Estes dades posen de manifest que el nombre de pneumàtics fora d'ús s'incrementarà en el mateix orde. Donat el gran volum de residu generat, és necessari realitzar una gestió de retirada i reutilització d'este residu, al tractar-se d'una material no biodegradable. A més representa una gran amenaça mediambiental si este residu acaba en abocadors incontrolats, ja que en cas d'incineració, els fums que es desprenen arrosseguen partícules cancerígenes que poden provocar problemes de salut. Per a atallar este problema, el 16 de juliol de 2006 va entrar en vigor el Reial Decret 1481/2001, pel qual es prohibeix el depòsit en abocador. A finals d'este mateix any també va entrar en vigor el Reial Decret 1619/2005, sobre la gestió de pneumàtics fora d'ús a Espanya, el qual estableix que s'elaboren plans de reutilització i reciclatge per a eliminar el total dels residus derivats dels pneumàtics de rebuig. En l'actualitat, entre les mesures de reutilització més demandades està el recautxutatge, la construcció de pistes esportives i camps de gespa artificial, parcs infantils, i com a combustible per a centrals de fabricació de ciment. En canvi, en el sector de la construcció es reutilitza menys del 1%. Aprofitant la predisposició dels últims plans de transport de la Unió Europea per promoure aquells modes de transport més eficients i respectuosos amb el mediambient, com és el ferrocarril, la present Tesi Doctoral planteja una alternativa addicional i prometedora: l'ús de partícules de cautxú procedents de la trituració dels pneumàtics com a material de construcció, en forma de mescles de cautxú amb àrids sense cap tipus de lligant per a ser utilitzat com a capa de subbalast en vies ferroviàries. Esta opció ofereix dos avantatges mediambientals importants. D'una banda, permet la reutilització de grans quantitats d'este residu considerat perillós i problemàtic. D'altra banda, la dita mescla contribueix a la millora de la baixa resistència de fragmentació dels àrids calcaris, podent d'esta manera ser reutilitzats en capes d'assient en les vies ferroviàries. L'objectiu d'esta investigació es centra en l'obtenció del contingut òptim de cautxú perquè el nou geomaterial complisca els requeriments per al seu ús com a capa de subbalast, i a més, donades les propietats elàstiques del cautxú, avaluar el potencial d'atenuació de les vibracions que es generen al pas del tràfic ferroviari. Com a investigació complementària, s'han realitzat un estudi amb mescles de cautxú i sòl natural per a comprovar la viabilitat d'utilització en nuclis de terraplè. / Hidalgo Signes, C. (2017). APLICACIÓN AL ESTUDIO DE LA RESPUESTA MECÁNICA DE LA CAPA DE SUBBALASTO DE VÍAS FERROVIARIAS FORMADO POR UNA MEZCLA NO BITUMINOSA DE MATERIAL GRANULAR Y PARTÍCULAS PROCEDENTES DE NEUMÁTICOS FUERA DE USO [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86140 / TESIS

Molts sistemes mecànics existents tenen un comportament vibratori funcionalment perceptible, que es posa de manifest enfront d'excitacions transitòries. Normalment, les vibracions generades segueixen presents després del transitori (vibracions residuals), i poden provocar efectes negatius en la funció de disseny del mecanisme.El mètode que es proposa en aquesta tesi té com a objectiu principal la síntesi de lleis de moviment per reduir les vibracions residuals. Addicionalment, els senyals generats permeten complir dues condicions definides per l'usuari (anomenats requeriments funcionals). El mètode es fonamenta en la relació existent entre el contingut freqüencial d'un senyal transitori, i la vibració residual generada, segons sigui l'esmorteïment del sistema. Basat en aquesta relació, i aprofitant les propietats de la transformada de Fourier, es proposa la generació de lleis de moviment per convolució temporal de polsos. Aquestes resulten formades per trams concatenats de polinomis algebraics, cosa que facilita la seva implementació en entorns numèrics per mitjà de corbes B-spline. / Many mechanical systems have a vibratory behavior, functionally noticeable, which can be raised when transient excitations happen. Usually, such generated vibrations remain in the system after this transient (residual vibrations), and may imply negative effects in the mechanism's intended function.The method proposed in this thesis has as main objective, the synthesis of excitation signals for mechanical systems in order to reduce residual vibrations. In addition, generated signals are able to achieve two conditions defined by the user related to function of the mechanism (called functional requirements). This method is based on the relationship between the frequency contents of the transient signal and the residual vibration generated, depending on the system damping. From this relation, and taking advantage of the Fourier transform properties, motion laws are generated through the pulses' time convolution. Resultant laws are made up of algebraic polynomial pieces linked together, which makes them very suitable for implementation with numerical calculus through B-spline curves.

[EN] This thesis aims to provide new knowledge and data regarding the relevance of angular vibration as a risk in freight transport. Also, a new test protocol is developed to allow in-lab freight transport risk simulation taking into account rotational modes (angular vibration). This could allow in one hand a better package optimization, and on the other hand a cost reduction in relation to the potential damages that the transported goods suffer in distribution circles. To achieve this, the considered starting point was a revision of the main transportation modes used in freight movement and their projected relevance in next years. This analysis highlights the advantages of intermodal goods transport against conventional transport, which compromises a transformation toward standard unit loads in transport and based on full semi-trailers and trailers. Also, road transport will continue being the most relevant, although ship transport for long-distance transport will be preferred over air transport, which is mainly used for high value goods. The analysis of existing works related to research in transport risks shows that even though ship transport is highly relevant in international good movements, studies related to the potential effect of this transport mode in goods are scarce. Also, in road transport there is a number of data already gathered by different authors, but more information related to the road typologies and geographical locations is needed. This will allow for a better adaptation of real-life effects in test protocols, which are based on mean values, and therefore a consequent reduction of packaging could be achieved alongside with minimization of material, costs and environmental impacts. This thesis will focus on acceleration, and therefore vibration, that occurs during transport in six different directions, tree lineal and three angular (rotational). Linear acceleration is considered at the moment in the industry as the most relevant one, and consequently tests protocols for freight simulation are designed using just lineal acceleration. The proposed work will cover full monitoring of terrestrial and intermodal transport, identifying and quantifying angular vibration (pitch, roll and yaw). This angular vibrations could have an important influence depending on their intensity, and produce important good damages in transport if not considered in the packaging design. This is especially relevant in road and ship transport, although it is true for any kind of transport mode. After analysing in detail the main references and test protocols used for transport simulation and the existing equipment, a new test protocol is designed which includes angular vibration. This is a first step towards development of an international recognised protocol which considers as a whole the main risks suffered by goods during transport and distribution. Finally, the achieved results allow to clearly identify future research lines for advancing the state of the art in relation to risk assessment of goods distribution, simulation of transport conditions, and development of new test protocols and related technologies. / [ES] La presente tesis tiene como objetivo principal aportar nuevos conocimientos y datos concretos sobre la relevancia de la vibración angular como riesgo durante el transporte de mercancías. Asimismo se desarrolla un protocolo de ensayo que permite la simulación en laboratorio de los riesgos en el transporte considerando los modos rotacionales (vibración angular), lo que puede permitir una mejor optimización de la cantidad de envases utilizados por un lado y por otro, la reducción de los costes asociados a la potencial pérdida o defecto en las mercancías derivadas de los múltiples riesgos a los que se ven sometidas en los circuitos de distribución. Así, se consideró como punto de partida una revisión de los principales modos de transporte utilizados para el transporte de las mercancías y su relevancia en los próximos años. De este análisis se destacan las ventajas del transporte intermodal para la distribución de mercancías con respecto al transporte convencional. Esto supone una transformación en la unitización de las cargas para el transporte más estándar y basada en contenedores para semitrailers y trailers completos. Además, el transporte por carretera sigue siendo el modo de transporte predominante, si bien en los transportes a largas distancias predomina claramente el transporte marítimo frente al transporte aéreo, que se utiliza principalmente para cargas de alto valor. Estudiados los principales trabajos existentes y riesgos en los distintos modos de transporte se concluye que, a pesar de la relevancia del transporte marítimo en el transporte internacional de mercancías, los estudios sobre los posibles efectos sobre la carga transportada son muy escasos. En el caso del transporte terrestre es donde más datos se aportan por distintos autores, pero es necesario conseguir más datos de inventario disponibles para la mayor tipología de carreteras y ubicaciones geográficas posibles. Esto permite una mejor adaptación a la realidad de los protocolos de ensayo que se basan en valores promedio, reduciendo los sobreembalajes y minimizando cantidad de material, costes e impactos ambientales. Se profundiza en la aceleración y por tanto, las vibraciones, que acontecen en seis direcciones; tres lineales y tres angulares (rotacionales), considerándose las lineales como las más importantes hasta el momento y por tanto, los protocolos actuales de simulación se construyen considerando únicamente estas tres direcciones. En el presente trabajo se lleva a cabo la monitorización completa de un circuito de transporte terrestre e intermodal que permite identificar y cuantificar las vibraciones angulares (pitch, roll y yaw) y que en función de su intensidad podrían tener, por tanto, una gran influencia y provocar daños en las mercancías durante el transporte si no se consideran en el diseño de los embalajes. Esto cobra especial relevancia en modos de transporte como el terrestre y el marítimo en concreto, si bien están presentes en cualquier modo de transporte. Tras el estudio en detalle de los actuales referentes y protocolos utilizados para la simulación del transporte, así como el equipamiento disponible, se diseña un protocolo de ensayos teórico que incorpora la vibración angular. Se trata este de un primer paso para disponer de un protocolo reconocido a nivel internacional que considere de forma integral los principales riesgos que acontecen sobre la mercancía transportada en su transporte y distribución. Con todo, los resultados obtenidos permiten identificar claramente futuras líneas de investigación que aporten nuevos avances en el conocimiento de los riesgos para las mercancías durante la distribución, la simulación y ensayos de los mismos así como de las tecnologías necesarias para llevar a cabo dicha simulación. / [CAT] Aquest treball te com a objectiu fonamental aportar nous coneixements i dades concretes sobre la rellevància de la vibració angular com a risc durant el transport de mercaderies. Amb aquest objectiu es dissenya un protocol d'assaig que permet la simulació en el laboratori dels riscs en el transport considerant les diferents maneres de vibració rotacionals (vibració angular); aconseguint una millor optimització de la quantitat d'envasos transportats i reduint el cost vinculat a les destrosses i defectes de producte produïts per els riscs de cicle de distribució. Com a punt de partida es va considerar una revisió dels més destacats modes de transport dirigits al transport de mercaderies i la rellevància de cada mode en els propers anys. D'aquest anàlisis és destaquen avantatges del transport intermodal davant del transport convencional per a la distribució de mercaderies. El transport intermodal requereix de una estandardització de les cargues basada en l'ús de contenidors per a semi tràilers i tràilers complets. A més, el transport per carretera segueix sent el mode de transport prevalent, mentre en els transports de llarga distancia predomina el transport marítim davant del transport aeri, dirigit a cargues amb un valor més alt. Analitzats els treballs existents més destacats i els riscs en els diferents modes de transport es conclou que malgrat la rellevància del transport marítim en el transport internacional de mercaderies, els estudis centrats en els possibles efectes sobre la càrrega transportada son escassos. En canvi, en el mode de transport terrestre és on més dades de diferents autors es poden trobar, encara que és necessari aconseguir més dades de inventari referents a la major tipologia de carreteres i ubicacions geogràfiques possible. La creació de un inventari més complet permet una millor adaptació a la realitat dels protocols d'assaig que es basen en termes mitjos (mitjana aritmètica), disminuint el excés d'embalatge i minimitzant la quantitat de material, els costos i l'impacte ambiental. En aquesta tesi s'aprofundeix en l'estudi de l'acceleració i per tant, les vibracions, que esdevenen en sis direccions; tres lineals i tres angulars (rotacionals), considerant les vibracions lineals com les més destacades i estudiades fins ara, de manera que els actuals protocols de simulació s'elaboren considerant únicament les tres direccions lineals. En canvi, el present treball duu a terme la monitorització completa d'un cicle de distribució terrestre e intermodal que permet identificar i quantificar les vibracions angulars (pich, roll i yaw); ja que en funció de la intensitat podrien tenir una gran influència i provocar danys en la mercaderia durant el transport si no estan considerades durant el disseny dels embalatges. Aquest fet obté especial rellevància en modes de transport com el terrestre i el marítim, encara que estan present en qualsevol mode de transport. Després del estudi en detall dels actuals referents i protocols utilitzats per a la simulació del transport, així com el equipament disponible, és dissenya un protocol d'assaig teòric que incorpora la vibració angular. Es tracta d'un primer pas per a disposar d'un protocol reconegut a nivell internacional que consideri de manera integral els principals riscs que han de suportar les mercaderies durant un cicle de distribució. En conseqüència, els resultats obtinguts permeten identificar clarament futures línies de investigació que aporten nous avanços en el coneixement dels riscs per a les mercaderies durant la distribució, la simulació i els assajos dels mateixos; així com de les tecnologies necessàries per dur a terme aquesta simulació. / Zabaleta Meri, FJ. (2016). Contribución al desarrollo de protocolos de simulación del transporte de cargas paletizadas en plataformas de vibración multiaxial, considerando la inclusión de los modos rotacionales (pitch and roll) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62219 / TESIS

La presente tesis trata sobre la novedosa aplicación de materiales funcionalmente graduados (-FGM- Functionally Graded Materials) en el diseño de estructuras tipo viga. Como es sabido, los estudios de rigidización dinámica, se llevan a cabo para evitar resonancias y/o reducir tensiones dinámicas. La forma tradicional que se emplea para optimizar la rigidez de la viga, es variando su sección transversal; ya sea reduciéndola de forma discontinua (multi-steps beams tal como se las conoce en inglés), ahusada (tapered beams tal como se las denomina en inglés) o bien empleando combinaciones de ambas. Surge la originalidad, desde el punto vista de la optimización dinámica, de adicionar una nueva solución al problema de la rigidización. La misma consiste en hacer variar las propiedades de estos modernos materiales en la dirección axial de las vigas (-AFGM-Axially Funtionally Graded Materials). El problema de vibraciones libres para las vigas AFG, se estudia implementando las teorías clásicas de Bernoulli-Euler y de Timoshenko, mediante tres enfoques aproximados; el método energético de Rayleigh-Ritz, el método de cuadratura diferencial generalizada (GDQM, por sus siglas en inglés) y el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). Los resultados obtenidos se comparan con valores disponibles en la literatura. La muy buena correlación de los mismos, permite dar certezas de que el método de Rayleigh-Ritz, GDQM y FEM, son herramientas de gran precisión y eficiencia para la resolución de esta clase de problemas. Los casos de vigas propuestos se modelan con condiciones de bordes clásicas y con extremos elásticamente restringidos. Para la modelación numérica de los problemas, se implementa el software Wolfram Mathematica 9.0. En el estudio se tratan leyes de distribución del tipo axial asimétrica y axial simétrica; para varias composiciones y distintos materiales AFG. En particular, se da especial énfasis al material compuesto por alúmina (Alum) y acero (Ac), ya que desde el punto de vista ingenieril presenta propiedades atractivas para la rigidización dinámica de vigas. Se analiza el efecto dinámico que tiene adosar una o varias masas a la viga. Evidenciando que su presencia disminuye, en todos los casos, a los coeficientes de frecuencias naturales de la viga sin masa adosada. Y además, constituye un factor importante, desde el punto de vista del diseño, en la elección de la composición del material AFG a implementar. Para las vigas AFG cantiléver con características asimétricas del material, la composición a) Ac-Alum rigidiza más que la composición b) Alum-Ac, cuando el exponente n (de las leyes de variación) es menor a 1, exista o no masa adosada en el extremo libre. En cambio, para 1n> la composición b) es quien optimiza la solución. El caso 1n= es particular, ya que la composición a) rigidiza levemente más que b) cuando la viga no tiene masa adosada. Pero, cuando se adosa la masa, se aprecia que el coeficiente de frecuencia fundamental aumenta más para la composición b). Para vigas AFG con características simétricas, se evidencia que la composición c) Ac-Alum- Ac optimiza la rigidización haya o no masa adosada, frente a la composición d) Alum-Ac- Alum. / This thesis deals with the novel application of functionally graduated materials (FGM) in the design of beams. It is known that dynamic stiffening studies are carried out to avoid resonances and/or reduce dynamic stresses. The traditional method to optimize the rigidity of the beam consists in variations of its cross section; either by reducing it in a discontinuous way (multi-steps beams), in a tapered way (tapered beams) or by using a combination of both. In this Thesis, from the point of view of dynamic optimization, an original solution of the problem of stiffening is proposed. This novel solution consists in varying the properties of these modern materials in the axial direction of the beams (AFGM). With this aim, the problem of free vibrations for the AFG beams is studied through the classical theories of Bernoulli-Euler and Timoshenko, using three approximation approaches: the Rayleigh-Ritz energy method, the generalized differential quadrature method (GDQM) and the finite element method (FEM). The obtained results are compared with those available in the related literature. The very good correlation of these, allows to give certainty that the Rayleigh-Ritz method, GDQM and FEM, are tools of great precision and efficiency for the resolution of this class of problems. The cases of proposed beams are modeled with classic edge conditions and with elastically restrained edge supports. For the numerical modeling of the problems, Wolfram Mathematica 9.0 software is implemented. The used distribution laws are the axial asymmetric and axial symmetric and were applied for various compositions and different AFG materials; with a particular emphasis on the material composed of alumina (Alum) and steel (St), since it has attractive properties for the dynamic stiffening of beams from the engineering point of view. The dynamic effect of attaching one or several masses to the beam is analyzed. It is shown that their presence decreases, in all cases, the natural frequency coefficients of the beam that do not have attached mass. In addition, it constitutes an important factor, from the point of view of the design, in the choice of the composition of the AFG material to be implemented. In cantilever AFG beams with asymmetric characteristics of the material, the composition a) St-Alum stiffens more than the composition b) Alum-St, when the exponent n (of the laws of variation) is less than 1, whether or not there is an attached mass at the free end. On the other hand, for the composition b) it is the one that optimizes the solution. The case 1n= is particular, since the composition a) stiffens slightly more than b) when the beam has not attached mass. But, when the mass is attached, the fundamental frequency coefficient increases more for the composition b). In AFG beams with symmetrical characteristics, it is evident that the composition c) St- Alum-St optimizes the stiffening whether or not there is an attached mass, compared to the composition d) Alum-St-Alum.

La tesis propone una metodología para el análisis de la degradación a fatiga que produce la aplicación de cargas cíclicas en un composite laminado de fibras largas.En primer lugar se han estudiado los mecanismos de degradación que son responsables del deterioro irreversible de las propiedades de rigidez y resistencia de los composites bajo cargas cíclicas. Se ha tratado de obtener una visión de los fenómenos de degradación que tienen lugar en un elemento estructural de polímero reforzado con fibras (FRP) describiendo de forma cualitativa los distintos modos de daño en laminados. A continuación, mediante una revisión de los modelos de fatiga propuestos por otros autores, se han estudiado las estrategias más comunes para la predicción del tiempo de vida de un material sometido a cargas cíclicas. En este estudio se ha dado una especial importancia al enfoque del estudio de la fatiga en composites a través de modelos de daño en la mecánica de medios continuos (MMC). En la tesis se propone un método para la formulación de la degradación por el fenómeno de la fatiga. De este modo se ha ideado una metodología que ha permitido desarrollar un modelo constitutivo integrado en la MMC para la modelización de la degradación por fatiga. El modelo permite estudiar el comportamiento del composite bajo solicitación de tensiones cíclicas de características variables. Se ha definido una formulación generalizada para las curvas S-N y otra para las curvas de resistencia residual. Se ha elaborado un modelo de acumulación de la degradación sensitivo a las características cambiantes de las tensiones cíclicas. Se ha realizado, también, la implementación del modelo de degradación de la fatiga en un sistema de cálculo numérico de elementos finitos que permite acoplar la degradación a fatiga con cualquier modelo constitutivo del material (elástico, degradación progresiva y localizada, plasticidad, etc.). Para agilizar el proceso de cálculo, la implementación numérica se ha completado con la inclusión de una metodología que permite una linealización en el avance temporal aplicando bloques representativos de conjuntos de ciclos de carga. Finalmente, se han desarrollado unos ejemplos de validación de los modelos formulados la tesis. Además, se han generado ejemplos de aplicación de la metodología para analizar del comportamiento de laminados y/o para predecir la vida de elementos estructurales de FRP durante la fase de diseño. / The present thesis proposes a methodology for the analysis of the fatigue degradation due to the application of cyclic loads to a composite laminate.First, the fatigue degradation mechanisms responsible for the irreversible loss of stiffness and strength in the laminate are studied. A global vision of the degradation phenomena involved in a structural fiber-reinforced polymer (FRP) element is obtained.After, a revision of the fatigue life models present in the literature allows the analysis of the more common strategies for the life prediction of a material under cyclic loads. Special attention is given to the continuum damage mechanics (CDM) approach for the fatigue life of composite materials.A method for the formulation of the fatigue degradation is proposed. The methodology for a constitutive model for the fatigue degradation integrated in the CDM is obtained. This model allows the study of the composite behavior under variable cyclic stresses. A generalized formulation for the S-N curves and for the residual strength curves is defined. The model for the accumulation of the degradation is sensitive to the varying characteristics of the cyclic stresses.The model for the fatigue degradation is also implemented in a Finite Element program. This makes possible to couple the fatigue degradation with other constitutive models for the material (elastic, progressive and localized degradation, plasticity, etc.). In order to prompt the calculating process, the numeric implementation is completed with a methodology for the linearization of the temporal progression by applying representative blocks of load cycles.Finally, a set of validation examples are included, as well as some examples of the application of the methodology for the analysis of the behavior of laminates and/or to predict the fatigue life of structural FRP elements during the design process.

Los sistemas tales como edificios y veh¨ªculos est¨¢n sujetos a vibraciones que pueden causar mal funcionamiento, incomodidad o colapso. Para mitigar estas vibraciones, se suelen instalar amortiguadores. Estas estructuras se convierten en sistemas adaptr¨®nicos cuando los amortiguadores son controlables. Esta tesis se enfoca en la soluci¨®n del problema de vibraciones en edificios y veh¨ªculos usando amortiguadores magnetoreol¨®gicos (MR). Estos son unos amortiguadores controlables caracterizados por una din¨¢mica altamente no lineal. Adem¨¢s, los sistemas donde se instalan se caracterizan por la incertidumbre param¨¦trica, la limitaci¨®n de medidas y las perturbaciones desconocidas, lo que obliga al uso de t¨¦cnicas complejas de control. En esta tesis se usan Backstepping, QFT y H2/H¡Þ mixto para resolver el problema. Las leyes de control se verifican mediante simulaci¨®n y experimentaci¨®n. / Buildings and vehicle systems are subject to vibrations that may cause malfunctioning, discomfort or collapse. It is an extended practice to install damping devices in order to mitigate such vibrations. With controllable dampers, structures act as adaptronic systems. This dissertation focuses on solving the vibration mitigation problem in buildings and vehicles making use of magnetorheological (MR) dampers which are controllable devices characterized by a highly nonlinear dynamics. Additionally, the systems where they are installed, are characterized by parametric uncertainties, limited measurement availability and unknown disturbances. This implies the use of complex control techniques in order to get a reliable performance of the control system. This research makes use of Backstepping, QFT and Mixed H2/H¡Þ control techniques for achieving the proposed goal. These are verified thorugh simulations and experimentation.