TDX/TDR - Departament d'Estructures a l'Arquitectura

Algoritmos genéticos como estrategia de diseño en arquitectura

Tue, 09 Apr 2013 09:52:54 GMT

Algoritmos genéticos como estrategia de diseño en arquitectura Barrera Poblete, Carlos Ignacio de la Este trabajo de investigación consiste en el desarrollo de una serie de Algoritmos Genéticos (AGs) aplicados a diferentes escalas arquitectónicas. El objetivo consiste en desarrollar una serie de AGs aplicados a la arquitectura para optimizar y proponer diseños. La selección natural de Darwin, plantea que el medio ambiente puede favorecer o desfavorecer la reproducción de organismos dependiendo de sus características. Los descendientes de los organismos heredan parte de sus características y propiedades que determinan su adaptación al medio. Por lo tanto, los organismos menos aptos tienen menos opciones de sobrevivir que los más. Iterar este proceso es lo que se conoce como evolución de las especies. Entre los años 1950 y 1960 una serie de científicos comenzaron a estudiar de manera independiente la evolución de las especies, con la idea de que podría ser usada como herramienta de optimización y búsqueda. El proceso consiste en crear aleatoriamente una población de candidatos a un problema. Luego cada individuo es evaluado y ordenado dependiendo de su resultado. Los individuos más aptos (mejor evaluados) tendrán más opciones de cruzarse que los menos. Por lo tanto su ADN (digital) se propagará más rápido por la población. Con esto, la media de resultado de la población mejora con cada generación del AG. Los Algoritmos Genéticos fueron inventados por John Holland entre los años 1960 y 1970. Su objetivo general fue estudiar el fenómeno de adaptación que ocurre en la naturaleza y desarrollar las vías en el cuál estos mecanismos de adaptación natural pueden ser importados a sistemas computacionales.; This research is the development of a series of genetic algorithms (GAs) applied to different scales of architecture. The aim is to develop a series of applied GAs to optimize the architecture and propose designs. Darwin's natural selection, suggests that the environment can encourage or discourage the reproduction of organisms depending on their characteristics. The descendants of the organisms inherit some of their characteristics and properties that determine their adaptation to the environment. Therefore, the less organisms fit have fewer options to survive than the most. Iterate this process is what is known as evolution of species. Between 1950 and 1960 a number of scientists began to study independently the evolution of species, with the idea that could be used as an optimization and search tool. The process involves randomly creating a population of candidates for a problem. Then each individual is evaluated and order depending on its outcome. The fittest (best rated) will crossover more options than less. Therefore its DNA (digital) will spread more quickly through the population. Because of this, the population average result improves with each generation of GA. Genetic algorithms were invented by John Holland around 1960 and 1970. The objective was to study the natural phenomenon of adaptation and develop ways in which these natural adaptive mechanisms can be imported into computer systems.

El Pretensado en las estructuras de acero

Tue, 18 Dec 2012 12:35:55 GMT

El Pretensado en las estructuras de acero Costales Calvo, Ignacio En 1879 nace Eugène Freyssinet, padre reconocido del hormigón pretensado. Cuarenta años antes de su nacimiento, ingenieros americanos ya habían empezado a pretensar perfiles de hierro fundido, para evitar que cuando éstos entrasen en tracción, se quebraran. Ciento setenta años después el hormigón armado pretensado se estudia en centenares de artículos, revistas especializadas y tesis doctorales diversas, mientras que el acero pretensado no ha tenido el mismo desarrollo desde unos cincuenta años atrás. Raras son las ocasiones dónde se llega a justificar que pretensar una estructura metálica es necesario y razonable económicamente. Si nos centramos en estructuras de edificación, aún serán menos estas ocasiones. La presente tesis estudia la historia de las estructuras metálicas pretensadas, la mayoría de edificación, algunas de ellas a fondo, como las recientemente construidas en Catalunya. También se repasan las posibilidades que el pretensado metálico ofrece al consultor de estructuras, completándolo con algunos ejemplos. Se ofrece un análisis pormenorizado de la viga Fink, con especial cuidado en su predimensionado y en el cálculo tanto manual, como matricial. Se incluye un análisis de refuerzo de techos formados por viguetas reforzadas trasnversalmente por una viga que cambia su rigidez según criterio del proyectista. Al final se desarrolla una solución de unión de viga y pilar metálico unidos mediante tendones pretensados, para facilitar el montaje en obra, resolviendo las holguras gracias a la unión mediante nudos semirrígidos.; Eugène Freyssinet, born in 1879, is the acknowledged father of prestressed concrete. Forty years before his birth, American Engineers had begun to prestress cast iron profiles to prevent them from breaking after entering in tension. One hundred and seventy years after prestressed concrete is studied in hundreds of articles, journals and diverse dissertations, while prestressing of steel has not had the same development since about fifty years ago. Rare are the occasions where the technician is able to justify that prestressing steel structures is necessary and economically reasonable. If we are considering building structures, these occasions to presstress the structure will be even less. This thesis studies the history of prestressed steel structures, some of them in depth, as some of thoses recently built in Catalonia. It also reviews the possibilities that metallic prestressed structures offer to the consultant, including some examples. It provides a detailed analysis of the Fink truss beam, with special care in their pre-dimensioning and calculation both manually as matrix. It includes an analysis of strengthening reinforced slabs, with a beam that changes its stiffness at the discretion of the designer. Eventually it develops a joint solution of a beam and a steel column, connected by prestressed tendons, to make assembly easier, meeting the gaps with the connection by means of semi-rigid joints.

Estudio sistemático de los apeos en paredes de obra de fábrica, con especial atención a la fisuración y a los mecanismos de colapso

Mon, 16 May 2011 12:22:50 GMT

Estudio sistemático de los apeos en paredes de obra de fábrica, con especial atención a la fisuración y a los mecanismos de colapso Calderón Valdiviezo, Lucrecia Janneth Una parte significativa del parque edificado español está formado por estructuras portantes constituidas de obra de fábrica, en las cuales “los apeos” constituyen una actividad frecuente en el mundo de las estructuras de edificación. Este estudio se centra específicamente en las paredes ubicadas en el interior del edificio, en las cuales sólo se considera la influencia de fuerzas gravitatorias. La finalidad de la Tesis es ayudar a entender mejor el comportamiento de dichas intervenciones en aspectos relevantes tales como, formas, dimensiones y posición de los huecos; influencia de las condiciones de contorno de las paredes, influencia del zuncho de borde embebido en el forjado y diferentes patrones de fisuras en algunas tipologías de paredes. Para ello presentamos una metodología basada en un comportamiento “elástico lineal”, considerando que cuando el material supera la resistencia a tracción y rompe se descarga completamente. La Tesis no pretende ser una herramienta para determinar las características de la fábrica ni para obtener la máxima fuerza de rotura tanto a compresión como a tracción; más bien se quiere proporcionar patrones de fisuras que indiquen los mecanismos de colapso de las paredes, y de este modo se puedan prever situaciones que atenten contra la integridad de la estructura y de las personas.; A significant part of Spain built park is composed of bearing structures constituting by masonry, in which “the shoring” is a frequent activity on building structures world. This study focuses specifically on the walls located inside the building, in which only considers the gravitational forces influence. Thesis purpose is to help better understand these interventions behavior on relevant aspects such as shapes, dimensions and holes position, the walls contour influence, the hooping edge embedded in the hope influence and different cracks patterns in some walls types. To this end we present a methodology based in behaviour linear-elastic, considering that when the material exceeds the tensile strength and breaks, it’s downloaded completely. Thesis intention is not to be as a tool to determine the masonry characteristics or to obtain the maximum breaking strength of both compression and tension, rather we want to provide cracks patterns that indicate the wall collapse mechanisms, and in this way can anticipate situations which jeopardize structure and people integrity.

Una Contribución a la modelización y virtualización numérica de estructuras arquitectónicas

Tue, 12 Apr 2011 15:17:30 GMT

Una Contribución a la modelización y virtualización numérica de estructuras arquitectónicas Muñoz Salinas, Francisco Esta tesis aborda el tema de la generación, modelización y virtualización de estructuras arquitectónicas, con aplicación práctica a edificios históricos.
Es caracteristico de este tipo de estructuras, la gran comlejidad geométrica que se materializa entre múltiples interrelaciones de las muchas morfologías parciales.

La metodología esencial de esta investigación es el estudio de edificios en su totalidad, mediante una modelizción laminar por Elementos Finitos.

En resumen, el esquema de objetivos de la tesis en su solución definitiva es el siguiente: Análisis lineal del edificio del Sagrario de la Catedral de la ciudad de México, como una unidad global asimilando cada una de sus partes a láminas.

Finalmente la conveniencia de poder observar el sólido virtual tensionado de una forma dinámica y ágil ha creado la necesidad de desarrollar un programa de virtualización numérica (mediante el lenguaje VRML) de sólidos estructurales absolutamente novedosa y que constituye uno de los logros de este trabajo.

Contribució a l'estudi dels morfismes entre operadors d'indistingibilitat. Aplicació al raonament aproximat

Tue, 12 Apr 2011 15:17:26 GMT

Contribució a l'estudi dels morfismes entre operadors d'indistingibilitat. Aplicació al raonament aproximat Boixader, Dionís Aquesta memòria s'ha escrit amb l'ànim d'exposar els punts de vista i els resultats nous que l'autor ha pogut obtenir. No s'hi troba, per tant, una descripció detallada de tots els temes que conformen la teoria dels operadors de T-indistingibilitat, el Raonament Aproximat ni, per descomptat, la Lògica Difusa. S'ha glossat només els aspectes necessaris per fer la memòria autocontinguda, i s'ha reforçat l'exposició amb un conjunt ampli de referències bibliogràfiques. L'excel·lència de moltes d'elles fa absolutament innecesari i pretenciós l'intent de l'autor de reescriure sobre els mateixos temes amb l'ànim de fer-los entenedors.

La memòria està dividida en dues parts:
1) Operadors de T-indistingibilitat (Capítols 1, 2 i 3)
2) Aplicacions al Raonament Aproximat (Capítols 4 i 5)

En la primera part s'estudia qüestions relatives a l'estructura dels operadors de T-indistingibilitat.
El Capítol 1 tracta dels aspectes previs: les t-normes i, sobre tot, les seves quasi-inverses. Són les operacions bàsiques sobre les que es construeixen els operadors de T-indistingibilitat.
En el Capítol 2 s'estudia l'estructura del conjunt HE dels generadors d'una T-indistingibilitat E1, des del punt de vista reticular i dimensional.
Finalment, el Capítol 3 està dedicat als morfismes entre operadors de T-indistingibilitat i a l'estructura dual.
A la segona part es proposa un principi general de Raonament Aproximat que es basa en els operadors de T-indistingibilitat.
En el Capítol 4, s'analitza les diferents formes de CRI a través d'aquest principi, i es proposa nous mecanismes d'inferència diferents de CRI (Operador Natural d'Inferència), mentre que en el Capítol 5 s'estudia l'estructura dels nous mecanismes introduïts i el seu comportament en interpolació, en presència de múltiples regles.

Cada capítol s'encapçala amb una introducció en forma de sumari i amb un llistat de les aportacions de la memòria (resultats nous).

Estudio experimental del comportamiento de vigas de hormigón armado descimbradas a tempranas edades

Tue, 12 Apr 2011 15:17:25 GMT

Estudio experimental del comportamiento de vigas de hormigón armado descimbradas a tempranas edades Serrà Martín, Isabel El presente trabajo constituye un estudio experimental sobre el comportamiento de vigas de hormigón armado descimbradas a tempranas edades y su contrastación con predicciones analíticas.
El objetivo final de la investigación es el establecimiento de criterios prácticos para determinar plazos de desencofrado que garanticen la seguridad y funcionalidad de las estructuras en todo momento de su vida útil. A tal fin, se ha planteado como objetivo previo determinar la influencia de la edad del hormigón en el momento del descimbrado y puesta en carga de las vigas sobre su capacidad resistente y deformabilidad, tanto a corto como a largo plazo.
Se han ensayado dos series de 8 vigas biapoyadas, de 3.60 m de luz y sección rectangular de 20x30 cm, dimensionadas para resistir una carga total de servicio de 20kN/m, utilizando como valores de proyecto hormigón H 200 y acero AEH-500N. En cada serie se han realizado dos tipos de ensayo: Fluencia y Rotura.
Los ensayos de fluencia estaban orientados al estudio de la deformabilidad diferida de las vigas en función de la edad del hormigón en el momento de carga, Se ha detectado un nivel de deformación diferida muy elevado, especialmente a tempranas edades. Asimismo, se han calibrado diversos métodos de cálculo de flechas, concluyendo la necesidad de utilizar expresiones en las que aparezcan de forma explícita los parámetros más importantes que afectan a la retracción y a la fluencia del hormigón.
Los ensayos de rotura estaban orientados al estudio de la capacidad resistente de las vigas en función de la edad del hormigón en el instante de puesta en carga. A su vez, estos ensayos han servido para estudiar la deformabilidad instantánea bajo carga creciente. Se ha concluido que a partir de los dos días, que es la edad mínima ensayada, la edad del hormigón apenas influye en la capacidad resistente a flexión pero si, de forma moderada, en la capacidad resistente a cortante. Se ha observado, como era de esperar, una mayor deformabilidad instantánea en las vigas de menor edad. No se han detectado cambios de forma de rotura en función de la edad del hormigón ni roturas frágiles por flexión, así como tampoco agotamiento de la adherencia o del anclaje.
Las vigas ensayadas a fluencia han sido llevadas a rotura con el fin de determinar la influencia de una carga prematura, de carácter permanente, en la capacidad portante a largo plazo. La cartga prematura no ha mostrado influencia alguna en la capacidad portante a flexión a largo plazo, perosí en la resistencia a cortante. El nivel de prefisuración y sobre todo la fluencia producida por la precarga mantenida, contribuyen a aumentar la deformabilidad instantánea a largo plazo.
Mediante la comparación de los resultados experimentales con predicciones analíticas se ha verificado la validez de las formulaciones de dimensionado frente a estados límite últimos, propuestas en la normativa vigente, para predecir el comportamiento de hormigones jóvenes. Este hecho ha permitido establecer criterios de descimbrado que garantizan la satisfacción de dichos estados límite. Igualmente, se ha detectado la importancia de la deformabilidad diferida a la hora de plantear descimbrados prematuros.; The present work is an experimental study on the behaviour of reinforced concrete beams loaded at early ages and their contrast with analytical predictions.
The final aim of the research Is to establish practical criteria for determining times for removal of shores than ensure the safety and serviceability of the structures throughout their service life. This objective was achieved trhough the study of the influence of the concrete age at the time of demolding and loading the beams on their short -and long- term strength and deformability.
Two series of 8 simply supported reinforced concrete beams of 3.6 m span length have been tested. All the beams had a rectangular cross section of 20x30 cm, and were dimensioned to resist a total service load of 20 kN/m, using as design values H-200 concrete and AEH-500N steel. In each series two types of tests were carried out: Creep and Failure.
Crrep test were oriented to study the time dependent deflections in function of the age of loading. A very high level of time dependent deflection was detected, especially at early ages. Different methods for calculating deflection were also calibrated, and the conclusion was reached that it was necessary to use expressions in which the most important parameters affecting the creep and the shrinkage are expressly stated.
Failure test were oriented to study the strength of the beams as a function of the concrete age at loading. These test also served to study the instantaneous deformability under increasing load. It was concluded that after two days, wich is the minimum age tested, the age of the concrete has hardly any influence on flexural strength, but it does have a moderate influence on the shear strength. As was expected, a greater instantaneous deformability was observed in the beams of less age. The age of concrete did not change the failure mode for any of the two series. The tests did not show brittle flexural failure, bond failure or failure of the anchorage.
The beams tested for creep were taken to failure test in order to determine the influence of a permanent load on the long-term strength capacity. The premature load showed no influence on the long-term flexural strength, but did show an influence on the shear strength. The pre cracking and above all the creep produced by the permanent preload, contribute to increasing the instantaneous deformability.
The experimental results have been compared with analytical predictions based on current design codes. It has been found that the design formulae developed for mature concrete can be used with a reasonable accuracy to predict the flexural and shear strength at early ages when using the concrete strength at the age of loading. This has allowed us to establish criteria for unshoring to ensure the satisfaction of serviceability and ultimate limit states at any moment of the structural life. The importance of the time dependent deflections with regard to premature unshoring was also detected.

Seismic Risk Scenarios for Buildings In Mérida, Venezuela. Detailed Vulnerability Assessment for Non-Engineered Housing

Tue, 12 Apr 2011 15:17:20 GMT

Seismic Risk Scenarios for Buildings In Mérida, Venezuela. Detailed Vulnerability Assessment for Non-Engineered Housing Castillo Gandica, Argimiro Este trabajo presenta un estudio de riesgo sísmico para los edificios de Mérida, Venezuela. Consiste en una evaluación de la amenaza y de la vulnerabilidad sísmicas para toda la ciudad y en un estudio más detallado de la vulnerabilidad de viviendas de autoconstrucción en el Barrio de "La Milagrosa".
Se describe la ciudad de Mérida y su evolución durante sus más de 400 años de historia. Se lleva a cabo una evaluación de su peligrosidad sísmica. El marco tectónico así como las zonas sismogenéticas se toman de otros estudios. Se efectúa un análisis probabilístico no zonificado, obteniendo los períodos de retorno y las probabilidades anuales de excedencia de terremotos de grado I = VI a I = IX según la Escala Macrosísmica Europea. Las aceleraciones máximas horizontales para estos eventos se estiman mediante una ley de atenuación deducida especialmente para el oeste de Venezuela. Estas aceleraciones se utilizan para efectuar una serie representativa de análisis de la respuesta (en la meseta). Los períodos máximos obtenidos así como los correspondientes factores de amplificación se utilizan para realizar una Microzonificación de dicha meseta. Los efectos inducidos (licuefacción y deslizamientos) se estiman mediante la metodología de estimación de pérdidas sísmicas HAZUS®.
Se utilizan dos metodologías de evaluación de la vulnerabilidad: IVIM y LM1. LM1 proporciona distribuciones de vulnerabilidad para Mérida; éstas permiten concluir de manera preliminar que la mayor parte de las construcciones de "La Milagrosa" (y de otros asentamientos informales) son altamente vulnerables. IVIM se utiliza para llevar a cabo una evaluación más detallada de la vulnerabilidad de estas construcciones; la información sobre éstas se adquiere estudiando los informes de daños para situaciones similares, intentando comprender su comportamiento frente a acciones sísmicas y efectuando un análisis de tres edificios prototipo (de una, dos y tres plantas) según la normativa sismorresistente Venezolana. La evaluación por la metodología IVIM permite clasificar a las construcciones según sus índices de vulnerabilidad. Esta información se utiliza para efectuar un nuevo estudio dentro de "La Milagrosa" (con la metodología LM1) para obtener escenarios de daño.
Se proponen soluciones preliminares para construcción sismorresistente de nuevos edificios y para acondicionamiento de edificios existentes. Se incluye un balance económico coste-beneficio.
Se presentan escenarios globales de daño obtenidos con la metodología LM1. El sistema de información geográfica ArcView® utilizado en esta investigación proporciona distintas maneras de presentar la información disponible. La distribución del daño en la ciudad se ilustra especialmente mediante los distintos grados de daño (para las intensidades escenario) como porcentaje de los edificios en los subsectores.; This work presents a seismic risk assessment on the buildings of Mérida, Venezuela. It consists of a global hazard and vulnerability evaluation and a deeper vulnerability analysis for non-engineered constructions at the "La Milagrosa" settlement.
The city of Mérida and its physical evolution throughout more than 400 years is described. A seismic hazard assessment is performed. The tectonic framework as well as the seismogenic zones are taken from other studies. A non-zonified probabilistic analysis is performed obtaining the return periods and annual exceedance probabilities for events corresponding to the European Macroseismic Scale intensity degrees from I = VI to I = IX. The expected horizontal PGAs for these events are estimated by means of a specially derived attenuation law for western Venezuela. These accelerations are used for a number of representative site response analyses (in the plateau). The obtained maximum amplification periods and the corresponding amplification factors are used to carry out a microzonation of the Mérida plateau. Possible induced effects such as liquefaction and landsliding are estimated by the HAZUS® Earthquake Loss Estimation Methodology.
Two vulnerability assessment methodologies (IVIM and LM1) are used. LM1 provides vulnerability distributions for Mérida; they allow preliminarily concluding that most of the constructions at "La Milagrosa" (and other informal settlements) are highly vulnerable. IVIM is used to perform a more detailed vulnerability evaluation of these constructions; the required knowledge about them is acquired by studying the available damage reports for similar situations, by trying to understand their seismic behavior and by performing a code type analysis (following Venezuelan regulations) on three prototype buildings (with one, two and three floors, respectively). The output of the evaluation by the IVIM is a classification of the constructions according their vulnerability indices. This information is used to perform a new study inside "La Milagrosa" with LM1 methodology providing local damage scenarios.
Preliminary solutions for earthquake resistant construction of new buildings and for seismic strengthening of existing ones are proposed. A Cost-Benefit analysis is presented.
Global damage scenarios obtained by the LM1 method are presented. Several manners to display this information are available through the GIS ArcView® software used in this research; the distribution of the different damage grades occurring at the scenario intensities as a percentage of the total number of buildings in the sub-sectors, is primarily used to display the damage distribution in the city.

Geometria i mecànica en els models de Gaudi

Tue, 12 Apr 2011 15:17:18 GMT

Geometria i mecànica en els models de Gaudi Serrallonga Gasch, Jaume Des del document 00TESI.pdf s'accedeix a la resta de documents mitjançant enllaços.

El tamany dels arxius pot retardar la seva descàrrega.; La present tesi neix de les inquietuds que generen els singulars arcs de les obres de Gaudí, a voltes de perfil parabòlic, a voltes catenari, així com de la singular manera de calcular i modelar la forma mitjançant el mètode dels models penjats de cordes i pesos.
La tesi s'estructura en tres grans parts. La primera fa un recorregut històric abans de Gaudí des de la geometria grega cercant l'orígen de la corba paràbola i de la resta de corbes còniques i cercant les regles antigues de dimensionar els arcs que recolliren els tractats de construcció, fins arribar al descobriment de la corba catenària, i el naixement de la resistència de materials i l'estàtica gràfica. Aquestes corbes planes, dutes a l'espai i posades en moviment, generaran una sèrie de superfícies, entre elles, les reglades que tan interessaran a Gaudí per les seves aplicacions a la construcció de les seves obres: paraboloides hiperbòlics, hiperboloides d'un full, helicoides, conoides... Ens interessarà de buscar quan Gaudí comença a familiaritzar-se amb la representació d'aquestes superfícies, qüestió absolutament necessària i prèvia a la posterior utilització exhaustiva en els seus projectes.
En la segona part abarca el període de Gaudí estudiant i de Gaudí arquitecte. S'analitzen en detall els seus expedients acadèmics, cercant els llibres i publicacions pròpies de cada un dels seus professors així com dels apunts de classes d'altres alumnes o companys de Gaudí que s'hagin conservat fins avui. L'estudi permet fer-se una bona idea del perfil personal de cada un d'aquests professors així com dels continguts docents que impartien, sobretot en aquelles matèries relacionades amb el tema que ens ocupa, la geometria i la mecànica.
Aquesta part dóna resposta a un dels interrogants que motivaren l'inici del present estudi, i és la de determinar com i quan Gaudí va formar-se per emprendre el camí en solitari de calcular arcs i voltes amb el singular mètode dels models de cordes i pesos, de la mateixa manera que mostra el moment en què comença a veure superfícies reglades en tractats de descriptiva i realitza complexos exercicis d'ombres on aquestes superfícies hi són implicades.
D'altra banda, de l'observació dels càlculs gràfics de Gaudí i dels seus col·laboradors, es desprèn que el mètode que utilitzaven és molt pròxim al mètode que explicava el professor Torras a les classes de Resistència de materials. L'ànalisi i reconstrucció d'uns càlculs gràfics, exemplificadors, dels tres principals col·laboradors de Gaudí serveixen per explicar amb la màxima claretat didàctica el funcionament del mètode, des del cas simple resoluble en el pla fins als casos de composició de funiculars a l'espai. L'exposició "Gaudí: la recerca de la forma" la reconstrucció física, que seguí a la reconstrucció virtual, d'un model inèdit del projecte previ de l'església de la Colònia Güell va servir per experimentar i explicar al gran públic, sempre amb aquesta visió pedagògica del tema, el singular mètode creatiu i de comprovació estructural simultània.
La darrera part s'obre cap al futur amb una proposta de recuperar l'esperit del mètode, la intensa connexió entre al fase de disseny i la de càlcul. La viabilitat de la proposta pasa per l'oferiment d'un programa que permeti processos gràfics de càlcul iteratiu amb un dinamisme i interactivitat tal que refaci en un instant tot un plànol que abans necessitava molt d'esforç, quan cada una de les proves implicaven refer a mà tot el procés.

Modelo numérico y verificación experimental del comportamiento en servicio de estructuras de hormigón

Tue, 12 Apr 2011 15:17:10 GMT

Modelo numérico y verificación experimental del comportamiento en servicio de estructuras de hormigón Torres Llinàs, Lluís En aquest treball s'ha desenvolupat un model per a l'anàlisi no lineal i evolutiva, en servei, de pòrtics plans de formigó armat o pretensat, aplicable també a estructures mixtes, que incorpora els principals fenòmens que intervenen en el seu comportament.

El model es basa en una extensió de la formulació matricial per a l'anàlisi de barres (Formulació Matricial Generalitzada - FMG) aplicada a estructures reticulars planes. La contribució del formigó traccionat entre fissures (tension stiffening) es contempla mitjançant un model de fissuració distribuïda que modifica la lleii constitutiva del formigó en tracció. S'ha realitzat un estudi detallat de l'esmentat model tant en comportament instantani com diferit i es presenta una proposta par a la determinació dels coeficients que el defineixen a partir de les característiques seccionals.

S'ha contemplat la construcció evolutiva tant a nivell seccional com estructural, la variació de les propietats dels materials amb el temps i la variació temporal de les accions. La generalitat de la proposta permet la incorporació del comportament diferit dels materials segons diferents formulacions i la inclusió futura de lleis constitutives no lineals per a l'acer o el formigó en compressió.

El model s'ha mostrat capaç de reproduir de manera adequada els resultats obtinguts de procediments analítics, d'altres models i els d'assaigs disponibles en bases de proves de referència (benchmarks). També s'ha contrastat satisfactòriament amb els assaigs realitzats. En els exemples presentats es mostra l'aptitud per a l'anàlisi d'estructures amb un nombre relativament elevat de nusos i de barres i amb processos constructius diversos i es posa de manifest la possibilitat de realitzar estudis paramètrics per a analitzar la influència de diferents variables.

La part experimental ha consistit en la construcció, instrumentació i assaig d'una biga contínua de formigó armat de dos trams amb càrregues puntuals aplicades al centre de cadascun d'ells. Poden distingir-se tres fases: càrrega fins a les condicions de servei, descàrrega i reforç, finalment, càrrega fins a la ruptura. El reforç consisteix en la incorporació de xapes metàl·liques adherides amb resines epoxídiques. La instrumentació instal·lada i els mesuraments manuals realitzats han permès seguir l'evolució de tensions, deformacions i desplaçaments. Els resultats mostrat un alt grau de concordança amb els que s'han obtingut amb el model numèric desenvolupat.; En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo para el análisis no lineal y evolutivo, en servicio, de pórticos planos de hormigón armado o pretensado, también aplicable a estructuras mixtas, que incluye los principales fenómenos que intervienen en su comportamiento.

El modelo se basa en una extensión de la formulación matricial para el análisis de barras (Formulación Matricial Generalizada - FMG) aplicada a estructuras reticulares planas. La contribución del hormigón traccionado entre fisuras (tension stiffening) se contempla mediante un modelo de fisuración distribuida que modifica la ley constitutiva del hormigón en tracción. Se ha realizado un estudio detallado de dicho modelo tanto en comportamiento instantáneo como diferido y se presenta una propuesta para la determinación de los coeficientes que lo definen a partir de las características seccionales.

Se ha contemplado la construcción evolutiva tanto a nivel seccional como estructural, la variación de las propiedades de los materiales con el tiempo y la variación temporal de las acciones. La generalidad de la propuesta permite la incorporación del comportamiento diferido de los materiales según distintas formulaciones y la inclusión futura de leyes constitutivas no lineales para el acero o el hormigón en compresión.

El modelo se ha mostrado capaz de reproducir de manera adecuada los resultados obtenidos de procedimientos analíticos, de otros modelos y los de ensayos disponibles en bases de pruebas de referencia (benchmarks). Asimismo se ha contrastado satisfactoriamente con los ensayos realizados. En los ejemplos presentados se muestra la aptitud para el análisis de estructuras con un número relativamente elevado de nudos y de barras y con procesos constructivos diversos y se pone de manifiesto la posibilidad de realizar estudios paramétricos para analizar la influencia de distintas variables.

La parte experimental ha consistido en la construcción, instrumentación y ensayo de una viga continua de hormigón armado de dos vanos con cargas puntuales aplicadas en el centro de cada uno de ellos. Pueden distinguirse tres fases: carga hasta condiciones de servicio, descarga y refuerzo y, finalmente, carga hasta la rotura. El refuerzo consiste en la incorporación de chapas metálicas adheridas con resinas epoxídicas. La instrumentación instalada y las mediciones manuales realizadas han permitido seguir la evolución de tensiones, deformaciones y desplazamientos. Los resultados han tenido un alto grado de concordancia con los obtenidos mediante el modelo numérico desarrollado.; A model for the non-linear analysis under serviceability conditions of plane concrete frames (suitable for composite concrete - steel structures) taking into account segmental construction has been developed.

The model is based in an extension of the classical matrix theory for the analysis of frames (Generalized Matrix Formulation - GMF). The contribution of the tensioned concrete between cracks (tension stiffening) is simulated by a modified constitutive law for concrete in tension. A detailed study of the model for both instantaneous and long - time behavior has been performed, and a proposal to determine the coefficients defining the uniaxial tensioned concrete constitutive relationship from sectional characteristics is presented.

Segmental construction (sectional and structural), load history and temporal changing in material properties are considered in the model. The generality of the proposal allows simulating the materials time - dependent behavior using several formulations. In future development, non - linear constitutive laws for the steel and for the compressed concrete will be incorporated.

The model has been able to adequately reproduce the results obtained from analytical procedures, other models and from experiments available in benchmarks. Likewise good agreement has been obtained with results from specific tests carried out for this work. An objective of the thesis was to develop a scaled - up model suitable to analyze structures with many elements and with diverse construction processes. The examples included show it as well as the possibility to make parametrical studies to analyze the influence of several variables.

The experimental part of the work has consisted in the construction, instrumentation and testing of a two - span continuous reinforced concrete beam with concentrated loads at the center of each span. Three phases can be distinguished: loading until serviceability conditions, unloading and strengthening and, finally, loading until collapse. Strengthening consists in bonded steel plates using epoxy resins. The installed instrumentation and the manual measurements have allowed registering the variation of stresses, strains and displacements. The results have showed a good agreement with those obtained from the numerical model.