Propuesta de Configuraci��n y de M��todo de Inspecci��n de Uniones Mixtas Mediante Pernos Conectores

La utilizaci��n conjunta de los soportes de acero con los forjados de hormig��n armado a��na las ventajas constructivas y arquitect��nicas de ambos sistemas de ejecuci��n. El principal inconveniente que se presenta es la complejidad de sus nudos. Las uniones estructurales viga-pilar mediante pernos tipo Nelson o K��co aparecen s��lo ocasionalmente en el mundo de la edificaci��n. Los casos en los que esto ocurre normalmente corresponden a obras de especial singularidad, a uniones secundarias o a anclajes de reducida responsabilidad estructural. La presente Tesis Doctoral tiene el objetivo principal de aportar una alternativa a las uniones convencionales entre losas o vigas de hormig��n armado con pilares met��licos, utilizando para ello los pernos conectores. En este trabajo se establece un campo de aplicaci��n concreto de las estructuras de edificaci��n en el que la utilizaci��n de uniones mediante pernos conectores resulta ��ptima, dada la posibilidad de industrializaci��n de estos nudos, su sencillez y la alta resistencia de los pernos en la transmisi��n del cortante. Se ha procedido al estudio te��rico-anal��tico de la resistencia de estas uniones y a su posterior comparaci��n experimental. Se presentan las diferencias obtenidas entre los resultados experimentales y los previstos por las formulaciones te��ricas, debidas principalmente a las particularidades de las configuraciones de la uni��n y al efecto del rozamiento. El excelente comportamiento mec��nico obtenido en los resultados experimentales induce a presagiar que la configuraci��n de uni��n que se propone, junto con el m��todo de c��lculo aportado, puede llegar a sustituir a las soluciones convencionales utilizadas hasta el momento en las estructuras mixtas de edificaci��n. Los pernos conectores aportan grandes ventajas al campo de la construcci��n aunque sus soldaduras, pese a la gran seguridad que las caracteriza, son dif��cilmente comprobables mediante ensayos no destructivos. Los ensayos destructivos no son en absoluto recomendables para las configuraciones de uni��n estudiadas en esta Tesis. Esto se debe principalmente al reducido n��mero de pernos que configuran las uniones y a la gran responsabilidad que cada perno asume respecto a la seguridad global de la estructura. Los m��todos convencionales de inspecci��n presentan grandes dificultades e inconvenientes para comprobar las soldaduras de los pernos, por lo que se han investigado nuevas posibilidades de inspecci��n y control. Esta Tesis plantea un m��todo alternativo para la inspecci��n de las soldaduras de los pernos conectores. El m��todo desarrollado se basa en la ac��stica y consiste en el c��lculo anal��tico de los modos propios de vibraci��n del perno y su posterior comparaci��n con las frecuencias naturales obtenidas a partir de una medici��n experimental. La investigaci��n anal��tica comprende numerosas simulaciones por elementos finitos en las que se var��an las condiciones de contorno para simular los defectos de soldadura. La investigaci��n experimental consiste en la medici��n ac��stica de los pernos conectores y su posterior ensayo mediante m��todos destructivos y no destructivos. Finalmente se han comparado los resultados anal��ticos con los obtenidos en el laboratorio y se ha obtenido una clara correlaci��n entre las frecuencias calculadas y la calidad de las soldaduras. De este modo se puede averiguar el estado interno de una soldadura a partir de medici��n de su frecuencia natural de vibraci��n. Se propone un m��todo de inspecci��n ac��stica que permite comprobar la calidad de las soldaduras de modo sencillo, econ��mico y de f��cil ejecuci��n en obra. En conclusi��n, esta Tesis presenta una nueva configuraci��n de uni��n mixta mediante pernos conectores y un completo m��todo de calculo y comprobaci��n. Finalmente se ha desarrollado un m��todo no destructivo para la inspecci��n de los pernos que permite garantizar la calidad de sus soldaduras en obra.

La barrera del an��lisis estructural y la representaci��n gr��fica en el desarrollo de los proyectos arquitect��nicos: el caso de la ��pera de Sidney

En numerosas ocasiones a lo largo de la historia la imaginaci��n de los creadores ha ido por delante de las posibilidades t��cnicas de cada momento. As��, muchas de estas nuevas ideas han requerido largos periodos de tiempo para materializarse como realidad construida, hasta que el desarrollo tecnol��gico e industrial hubo alcanzado un grado de madurez suficiente. En el campo de la arquitectura, estas limitaciones t��cnicas se han ido acotando paulatinamente hasta desembocar en la situaci��n actual en la que cualquier planteamiento formal puede ser representado gr��ficamente y analizado desde un punto de vista estructural, super��dose de este modo la barrera existente hist��ricamente en el tratamiento de las formas. A lo largo del presente tesis doctoral se analiza c��mo la formulaci��n del M��todo de los Elementos Finitos en la d��cada de los cincuenta y las curvas de B��zier en la d��cada de los sesenta del siglo pasado y la posterior generalizaci��n de los ordenadores personales y de los programas inform��ticos asociados (C.A.D. y F.E.M. principalmente) en los estudios de arquitectura e ingenier��a a partir de la d��cada de los noventa, posibilit�� el desarrollo de cualquier propuesta arquitect��nica, por compleja que ��sta fuese, provocando una verdadera revoluci��n a nivel formal en el mundo de la arquitectura, especialmente en el campo de la edificaci��n singular o ic��nica. Se estudia este proceso a trav��s de ocho edificios; cuatro anteriores y otros tantos posteriores a la desaparici��n de la barrera anteriormente referida, establecida de forma simb��lica en la d��cada de los a��os ochenta del siglo XX: Front��n de Recoletos en Madrid, Edificio Seagram en Nueva York, Habitat ���67 en Montreal, ��pera de S��dney, museo Guggenheim de Bilbao, ampliaci��n del Victoria & Albert Museum en Londres, tanatorio ���Meiso no Mori��� en Gifu y nueva sede de la CCTV en Pek��n. De entre ellos, la ��pera de S��dney, obra del arquitecto dan��s J��rn Utzon, condensa gran parte de los aspectos relevantes investigados en relaci��n a la influencia que los m��todos de representaci��n y an��lisis estructural ejercen en la concepci��n y construcci��n de las obras de arquitectura. Por este motivo y por considerarse un hito de la arquitectura a nivel global se toma como caso de estudio. La idea general del edificio, que data de 1956, se enmarca en una ��poca inmediatamente anterior a la del desarrollo cient��fico y tecnol��gico anteriormente referido. Esta ausencia de herramientas de dise��o disponibles acordes a la complejidad formal de la propuesta planteada condicion�� enormente la marcha del proyecto, dilat��ndose dram��ticamente en el tiempo y dispar��ndose su coste hasta el punto de que el propio arquitecto dan��s fue separado de las obras antes de su conclusi��n. Adem��s, la soluci��n estructural finalmente construida de las cubiertas dista mucho de la prevista por Utzon inicialmente. Donde ��l hab��a imaginado unas finas l��minas de hormig��n flotando sobre el paisaje se materializ�� una estructura m��s pesada, formada por costillas pretensadas de hormig��n con unas secciones notablemente mayores. La forma tambi��n debi�� ser modificada de modo ostensible respecto a la propuesta inicial. Si este edificio se pretendiese construir en la actualidad, con toda seguridad el curso de los acontecimientos se desarrollar��a por senderos muy diferentes. Ante este supuesto, se plantean las siguientes cuestiones: ��ser��a posible realizar un an��lisis estructural de la cubierta laminar planteada por Utzon inicialmente en el concurso con las herramientas disponibles en la actualidad?; ��ser��a dicha propuesta viable estructuralmente?. A lo largo de las siguientes p��ginas se pretende dar respuesta a estas cuestiones, poniendo de relieve el impacto que los ordenadores personales y los programas inform��ticos asociados han tenido en la manera de concebir y construir edificios. Tambi��n se han analizado variantes a la soluci��n laminar planteada en la fase de concurso, a trav��s de las cuales, tratando en la medida de lo posible de ajustarse a las sugerencias que Ove Arup y su equipo realizaron a J��rn Utzon a lo largo del dilatado proceso de proyecto, mejorar el comportamiento general de la estructura del edificio. Por ��ltimo, se ha pretendido partir de cero y plantear, desde una perspectiva contempor��nea, posibles enfoques metodol��gicos aplicables a la b��squeda de soluciones estructurales compatibles con la forma propuesta originalmente por Utzon para las cubiertas de la ��pera de S��dney y que nunca lleg�� a ser construida (ni analizada), considerando para ello los medios tecnol��gicos, cient��ficos e industriales disponibles en la actualidad. Abstract On numerous occasions throughout history the imagination of creators has gone well beyond of the technical possibilities of their time. Many new ideas have required a long period to materialize, until the technological and industrial development had time to catch up. In the architecture field, these technical limitations have gradually tightened leading to the current situation in which any formal approach can be represented and analyzed from a structural point of view, thus concluding that the structural analysis and the graphical representation���s barrier in the development of architectural projects has dissappeared. Throughout the following pages it is examined how the development of the Finite Element Method in the fifties and the Bezier curves in the sixties of the last century and the subsequent spread of personal computers and specialized software in the architectural and engineering offices from the nineties, enabled the development of any architectural proposal independently of its complexity. This has caused a revolution at a formal level in architecture, especially in the field of iconic building. This process is analyzed through eight buildings, four of them before and another four after the disappearance of the above mentioned barrier, roughly established in the eighties of the last century: Fronton Recoletos in Madrid, Seagram Building in New York Habitat '67 in Montreal, Sydney Opera House, Guggenheim Museum Bilbao, Victoria & Albert Museum extension in London, Crematorium ���Meiso no Mori��� in Gifu and the new CCTV headquarters in Beijing. Among them, the Sydney Opera House, designed by Danish architect J��rn Utzon, condenses many of the main aspects previously investigated regarding the impact of representation methods and structural analysis on the design and construction of architectural projects. For this reason and also because it is considered a global architecture milestone, it is selected as a case study. The building���s general idea, which dates from 1956, is framed at a time immediately preceding the above mentioned scientific and technological development. This lack of available design tools in accordance with the proposal���s formal complexity conditioned enormously the project���s progress, leading to a dramatic delay and multiplying the final budget disproportionately to the point that the Danish architect himself was separated from the works before completion. Furthermore, the built structure differs dramatically from the architect���s initial vision. Where Utzon saw a thin concrete shell floating over the landscape a heavier structure was built, consisting of prestressed concrete ribs with a significantly greater size. The geometry also had to be modified. If this building were to built today, the course of events surely would walk very different paths. Given this assumption, a number of questions could then be formulated: Would it be possible to perform a structural analysis of Utzon���s initially proposed competition-free-ways roof���s geometry with the tools available nowadays?; Would this proposal be structurally feasable?. Throughout the following pages it is intended to clarify this issues, highlighting personal computers and associated software���s impact in building design and construction procedures, especially in the field of iconic building. Variants have also been analyzed for the laminar solution proposed in the competition phase, through which, trying as far as possible to comply with the suggestions that Ove Arup and his team did to J��rn Utzon along the lengthy process project, improving the overall performance of the building structure. Finally, we have started from scratch and analyzed, from a contemporary perspective, possible structural solutions compatible with Utzon���s Opera House���s original geometry and vision ���proposal that was never built (nor even analyzed)-, taking into consideration the technological, scientific and industrial means currently available.

Nuevo procedimiento para determinar la curva tensi��n deformaci��n pl��stica a partir del ensayo de compresi��n diametral

El objetivo de la presente comunicaci��n es presentar un nuevo procedimiento que permite determinar la curva tensi��n deformaci��n pl��stica de un material a partir de un ensayo de compresi��n diametral. El m��todo combina los resultados experimentales del ensayo de compresi��n diametral, c��lculos num��ricos por elementos finitos y un algoritmo iterativo original para ajustar los resultados num��ricos a los resultados experimentales. El procedimiento se ha aplicado a una aleaci��n de circonio, sometida a tres temperaturas 20��C, 135"C y 300��C con diferentes niveles de hidruraci��n. Se ha obtenido una curva tensi��n deformaci��n pl��stica para cada configuraci��n que ajusta los valores experimentales a los num��ricos de forma pr��cticamente perfecta.

Obtenci��n de la energ��a de fractura a distintas temperaturas en una aleaci��n de circonio a partir del ensayo de compresi��n diametral

En este trabajo se presenta un procedimiento original para obtener la energ��a de fractura a partir de ensayos de compresi��n diametral realizados en tubos de pared delgada. El m��todo propuesto combina resultados experimentales, c��lculos num��ricos por elementos finitos, en los que el proceso de rotura se ha modelizado con la teor��a de la fisura cohesiva, y t��cnicas de optimizaci��n no lineal. Los par��metros del modelo cohesivo se han ajustado de forma autom��tica de modo que la diferencia entre los resultados num��ricos y los registros experimentales sea m��nima. La t��cnica se ha aplicado para determinar la energ��a de fractura de una aleaci��n comercial de circonio a distintas temperaturas 20��C, 135��C y 300��C, cargada con diferentes niveles de hidr��geno, desde 0 hasta 1200 ppm.

Efectos din��micos aleatorios en t��neles y obras subterr��neas

La construcci��n de una obra subterr��nea con las caracter��sticas de un t��nel o conduci��n de cualquier tipo afecta las propiedades del medio en el que se realiza, poniendo de manifiesto un problema que s��lo en ��pocas relativamente recientes ha recibido antenci��n: la interacci��n terreno-estructura. Si en las construcciones exteriores (edificios, presas etc.) la importancia de la interacci��n s��lo existe en los casos de grandes obras, aqu�� la cuesti��n se plantea como algo intr��nseco a la naturaleza del problema. La inclusi��n de las caracter��sticas del terreno en el an��lisis din��mico no es un problema sencillo, debido tanto a las irregularidades geom��tricas posibles, como a la incertidumbre respecto a las propiedades mec��nicas. Por si fuera poco la aleatoriedad de las solicitaciones que estudiamos; terremotos, explosiones etc. exige un tratamiento estad��stico de los resultados que se obtengan. Aunque se han realizado intentos anal��ticos para la resoluci��n del problema, tropiezan siempre con la dificultad de las dr��sticas simplificaciones que es preciso suponer para hacer tratable el problema; estas simplificaciones pueden falsear los resultados deseados. De hecho, el ��nico medio de introducir las numerosas variantes que aparecen es recurrir a los m��todos num��ricos de discretizaci��n. En este estudio hemos tanteado dos posibilidades. Finalmente, el m��todo de los elementos finitos (F.E.M.)aparece como el m��s adecuado por su versatilidad y r��pidez. El an��lisis din��mico mediante elementos finitos presenta algunos problemas, relativos fundamentalmente al modelado del medio. En efecto, la discretizaci��n introduce problemas al pretender simular la propagac����n de las ondas, y la presencia de contornos a distancia finita hace que se presenten problemas a menos que se dispongan medios como contornos absorbentes o cualquier otro procedimiento que elimine las reflexiones en los bordes. El problema es grave, pues se precisa disponer de un n��mero muy grande de elementos lo que, limitado por la capacidad de la m��quina, puede provocar una malla inadecuada para la representaci��n de la estructura, siendo as�� que esta es nuestra preocupaci��n b��sica. Por otro lado, si se utiliza la t��cnica modal, los dos o tres primeros modos del sistema global pueden no dar una representaci��n apropiada del comportamiento de la estructura. El objetivo de este trabajo es la puesta a punto de un m��todo que permita solventar estas dificultades y obtener la respuesta estructural con la precisi��n que se desee. Dado el car��cter aleatorio de la solicitacion se ha dado un paso m��s y lo que se ha finalizado es con un estudio estad��stico de la respuesta.

Modelo simplificado de pocos grados de libertad, para simular el impacto de una roca sobre una viga de hormig��n armado

Durante mucho tiempo se han estudiado los efectos producidos por el impacto de objetos sobre estructuras, inicialmente la gran mayor��a de los estudios se centraban en el impacto de proyectiles de tipo bal��stico dado el inter��s que se ten��a en el dise��o de estructuras capaces de soportar el impacto de dichos proyectiles. Dada la falta de capacidad de c��lculo para resolver el problema que tuviera en cuenta el comportamiento global de la estructura junto con el comportamiento local, los estudios se centraban b��sicamente en la zona de impacto. El momento en el cual se pueden realizar c��lculos que requieren de m��ltiples iteraciones para llegar a una soluci��n satisfactoria al complejo problema planteado no se produce hasta la llegada de los modernos ordenadores. En el presente estudio se establece un sistema de m��ltiples grados de libertad (SMDF, System of Multiple Degrees of Freedom), que permite el estudio del impacto de una roca sobre una viga de hormig��n armado teniendo en cuenta factores que afectan al ��mbito local y global de la estructura analizada. El sistema se resuelve a trav��s de un m��todo de resoluci��n impl��cita como es el m��todo de Newmark, el cual nos permite, sin tener que acceder a un programa de elementos finitos, obtener una soluci��n suficientemente aproximada al problema planteado con un coste computacional relativamente bajo. En el documento se comprueba el modelo propuesto con los resultados existentes de unos ensayos a escala real, y se plantean diversas hip��tesis analizando las diferentes respuestas del sistema a la variaci��n de las condiciones de partida. The effects produced by the impact of objects on structures have been studied for a long time. Initially, the vast majority of studies focused on the impact of ballistic missiles, due to the particular interest in the design of these structures being capable to withstand the impact such projectiles. Due to the lack of calculation capacity to solve the problem of taking into account the global behavior of the structure together with the local behavior, the studies focused mainly on the impact zone. The moment in which calculations that required multiple iterations could be performed with satisfactory solutions for the complex problem presented did not arrive until the introduction of modern computers. The present study establishes a System of Multiple Degrees of Freedom, which allows the study of the impact of a rock on a reinforced concrete beam, taking into account factors that affect the local and global behavior of the structure analyzed. The system is solved using an implicit solution method as is the Newmark method, which allows us, without using a finite element program, to obtain a sufficiently approximate solution to the problem with a relatively low computational cost. This paper tests the proposed model with existing results obtained in large-scale tests, and analyses the response of the system to various changing scenarios to the starting conditions.

An��lisis del comportamiento en servicio de los puentes de f��brica ante las nuevas condiciones de explotaci��n

Los puentes arco de f��brica representan una parte importante del inventario de puentes en Espa��a y en Europa. De aqu��, la importancia cuantitativa de estas estructuras y el inter��s que representa tanto para las Administraciones, organismos p��blicos y privados como para la sociedad en general, mantener estos puentes en servicio. Para poder alargar su vida ��til, a��n m��s si cabe, se plantea imprescindible llevar a cabo una labor de conservaci��n y mantenimiento adecuada. La importancia de la evaluaci��n estructural de los puentes de f��brica se basa en la conveniencia de conocer el comportamiento estructural tanto en condiciones de servicio como en agotamiento. El comportamiento en Estado L��mite ��ltimo ha sido estudiado en profundidad y como resultado, la seguridad frente a agotamiento ha quedado definida con cierta confianza. Sin embargo, el comportamiento en Estado L��mite de Servicio no es tan conocido. Se considera necesaria una revisi��n del concepto de ELS en puentes arco de f��brica puesto que muchos de ellos, cumpliendo las comprobaciones establecidas para ELU, presentan da��os asociados a las actuales condiciones de explotaci��n existentes actuales. El presente trabajo se enmarca dentro de un proyecto que est�� llevando a cabo la UIC (Union Internationale de Chemins de Fer) desde 2004. El objetivo general del mismo es conocer el comportamiento de los puentes arco de f��brica y mejorar los m��todos de evaluaci��n, mantenimiento y reparaci��n existentes. Con este estudio, se pretende contribuir a mejorar la caracterizaci��n del comportamiento en servicio de estas estructuras. Para ello se ha realizado un an��lisis del estado tensional de la b��veda y el relleno estudiando la influencia de la configuraci��n geom��trica de los puentes y las propiedades de los materiales que los componen. Entender el funcionamiento de estas estructuras y conocer sus peculiares caracter��sticas ha sido el paso previo al desarrollo del estudio. Para ello, se ha acudido al minucioso trabajo desarrollado por diversos autores, desde los primeros an��lisis mediante la l��nea de presiones hasta los actuales m��todos basados en elementos finitos. En primer lugar, se ha realizado un estudio param��trico de diferentes configuraciones geom��tricas. El objetivo es comprobar la influencia de las dimensiones absolutas y las relaciones existentes entre las mismas en el comportamiento en servicio de los puentes. A continuaci��n, se ha estudiado la influencia de las propiedades mec��nicas de los rellenos r��gido y granular (modificando su m��dulo de deformabilidad) en el estado tensional de la b��veda y el propio relleno. Para las dos etapas anteriores se emplea un modelo simplificado de puente arco de f��brica. A continuaci��n, se crea un modelo m��s completo del mismo, para estudiar la influencia de las propiedades mec��nicas del substrato de cimentaci��n en el comportamiento estructural en servicio de la estructura. El objetivo final de este trabajo fin de m��ster, es conocer el comportamiento en servicio de los puentes arco de f��brica, para poder establecer las variables que condicionan el mismo. El siguiente paso en este campo de estudio, consiste en fijar unos valores l��mite para las mismas. Como s��ntesis de las conclusiones obtenidas, se menciona que el comportamiento estructural de los puente arco de f��brica, en mayor o menor medida, est�� influenciado por su geometr��a y las propiedades de los rellenos y substrato de cimentaci��n que forman parte del mismo. Masonry arch bridges represent an important part of the total bridges, both in Spain and Europe. For this reason, these structures are so important in terms of quantity. They play an essential role for public administration and people in general. In order to remain those bridges serviceable, suitable inspections and repairs are required. It is necessary to have knowledge of the bridge condition so that an assessment can be made with confidence. It is therefore necessary to check that bridges behave properly under Ultimate Limit State criterion and Serviceability Limit State criterion. ULS has been studied thoroughly and as result, requirements under collapse are well described. However, structural behaviour under conditions of serviceability is not well evaluated. Serviceability Limit State criterion should be redefined for masonry arch bridges assessment. This is because many bridges that fulfil SLS criterion have damages. The purpose of this work is to take part in the improvement of assessment under serviceability. A vault and fill structural behaviour analysis has been performed from two points of view: geometry of the bridge and materials��� properties. The starting point was learning about masonry arch bridges behaviour and their special features. For this task, a revision of several authors��� thorough study has been made, from the line of thrust analysis to the current finite element analysis. Firstly, a parametric study of typologies of bridge has been made. The aim is to know how vault and fill behaviour changes modifying both absolute dimensions and relation between them. In the next step, a study of both surface fill and backfill properties has been done. The aim is to know how vault and fill behaviour changes modifying Young���s modulus. The principal conclusion achieved along this work is that the structural behaviour of masonry bridges depends of the bridge geometry and its material properties.

Nuevos desarrollos en la caracterizaci��n geom��trica y simulaci��n mec��nica de paredes arteriales

El presente trabajo resume los desarrollos realizados por el Grupo de Mec��nica Computacional de la ETSICCP de la UPM en el campo de la biomec��nica. Se presentan estrategias de caracterizaci��n geom��trica de paredes arteriales a partir de tomograf��a computarizada y de reconstrucciones tridimensionales del cayado a��rtico, se describe una metodolog��a de implementaci��n de las tensiones iniciales dentro del contexto del an��lisis por elementos finitos y se expone un modelo constitutivo de da��o continuo que busca reproducir la degradaci��n material del tejido a��rtico.

La desaparici��n de la barrera del an��lisis estructural en el desarrollo de los proyectos arquitect��nicos

A lo largo de la historia en numerosas ocasiones la imaginaci��n de los creadores ha ido por delante de las posibilidades t��cnicas de cada momento. Muchas de estas nuevas ideas han requerido largos periodos de tiempo para materializarse como realidad construida, hasta que el desarrollo tecnol��gico e industrial ha alcanzado un desarrollo suficiente. Estas limitaciones t��cnicas se han acotado paulatinamente desembocando en la situaci��n actual en la que cualquier planteamiento formal puede ser representado y analizado desde un punto de vista estructural, concluy��ndose por tanto que ha desaparecido la barrera del an��lisis y de la representaci��n gr��fica en lo que al desarrollo de los proyectos arquitect��nicos se refiere. A lo largo del art��culo se analiza c��mo la formulaci��n del m��todo de los elementos finitos en la d��cada de los 50 y la posterior generalizaci��n de los ordenadores personales y de los paquetes de software de dibujo (C.A.D.) y an��lisis estructural (F.E.M.) en los estudios de arquitectura e ingenier��a en la d��cada de los 80 del siglo pasado, posibilit�� el desarrollo de cualquier propuesta arquitect��nica por compleja que ��sta sea. Esto ha provocado una verdadera revoluci��n a nivel formal en el mundo de la arquitectura, especialmente en el campo de la edificaci��n singular o ic��nica. Se estudia este proceso a trav��s de ocho casos de estudio.

An��lisis del acoplamiento vibro-ac��stico en resonadores de membrana

El presente Trabajo Fin de M��ster pretende llevar a cabo el an��lisis del comportamiento vibratorio de resonadores de membrana, consistentes en un panel delgado y ligero montado a cierta distancia de un elemento constructivo r��gido y pesado. Este tipo de sistemas resonantes son empleados habitualmente como absorbentes de media-baja frecuencia en aplicaciones de acondicionamiento ac��stico de salas. El an��lisis har�� especial hincapi�� en la influencia del acoplamiento mec��nico-ac��stico entre la placa vibrante (estructura) y el colch��n de aire (fluido) encerrado entre la misma y la pared r��gida. En primer lugar, realizaremos el an��lisis modal experimental del resonador objeto de ensayo a partir de las mediciones de su respuesta vibratoria, con el fin de caracterizar su comportamiento en base a sus primeros modos propios acoplados de flexi��n. El an��lisis de las se��ales vibratorias en el dominio de la frecuencia para la identificaci��n de dicho modos se realizar�� en el entorno de programaci��n MATLAB, haciendo uso de una herramienta propia que implementa los m��todos de c��lculo y los algoritmos necesarios para tal fin. Asimismo, simularemos el comportamiento del resonador mediante el m��todo de elementos finitos (FEM), utilizando las aplicaciones ANSYS y SYSNOISE, considerando diferentes condiciones frontera en el modelo generado. Los resultados aqu�� obtenidos ser��n de utilidad para complementar aquellos obtenidos de forma experimental a la hora de extraer conclusiones pr��cticas del an��lisis realizado. SUMMARY. This Master's Thesis intends to carry out the analysis of the vibratory behaviour of resonance absorbers, consisting of a thin and lightweight panel mounted at a distance from a rigid wall. Such systems are commonly used as sound absorption systems for mid-low frequency in room acoustics applications. The analysis will emphasize the influence of mechanical-acoustic coupling between the vibrating plate (structure) and the air cushion (acoustic element) enclosed behind it. First of all, we are performing the experimental modal analysis of the resonance absorber under test from the vibrational response measurements, in order to characterize its behaviour based on its first bending coupled-modes. The analysis of vibration signals in the frequency domain for the identification of such modes will be made in MATLAB programming environment, using a proprietary tool that implements the calculation methods and algorithms needed for this purpose. Furthermore, we are simulating the behaviour of the resonance absorber applying the Finite Element Method (FEM) ��� using ANSYS and SYSNOISE applications - considering different boundary conditions in the model created. The results from the simulation will be useful to complement those obtained experimentally when drawing practical conclusions from this analysis.

Modelizaci��n y simulaci��n num��rica de sistemas geot��rmicos planos

En el presente proyecto se estudiar�� la conveniencia de utilizar simulaci��n num��rica para evaluar, dise��ar y mejorar el dise��o de instalaciones geot��rmicas planas. Para ello, se modelizar�� el conjunto de terreno y sistema geot��rmico mediante el acoplamiento de un modelo tridimensional (terreno) y un modelo unidimensional, formado por la red de tuber��a geot��rmica, que estar�� dispuesta en un plano cuya orientaci��n depender�� de las aplicaciones. Para la simulaci��n num��rica se utilizar�� un software de an��lisis y resoluci��n por elementos finitos tipo comercial. Finalmente, se definir��n unos par��metros geom��tricos de dise��o y, teniendo en cuenta las propiedades t��rmicas de cada material, se realizar��n estudios param��tricos para determinar la influencia de cada grupo de par��metros. Ello requerir�� la realizaci��n de cientos de simulaciones num��ricas que permitir��n optimizar el rendimiento de sistemas geot��rmicos planos tanto horizontales (soleras), como verticales (muros pantalla). ABSTRACT In this project it is going to be studied the convenience of numerical simulation as to evaluate, design and improve the design of geothermal planar installations. With this purpose, the terrain and the geothermal system will be modeled by coupling a three-dimensional model (terrain) and a one-dimensional model formed by the geothermal piping network disposed in a plane with an orientation which will depend on the applications. For the numerical simulation commercial software of analyzing and resolving by finite elements will be used. Finally, geometric design parameters will be defined, and taking into account the thermal properties of each material, parametric studies will be performed to determine the influence of each group of parameters. This will require the completion of hundreds of numerical simulations which will enhance the performance of both horizontal (slabs) and vertical (diaphragm walls) geothermal systems.

Barreras de ondas en medios arcillosos saturados

El uso del M��todo de los Elementos de Contorno en problemas relacionados con din��mica de suelos est�� bien establecido por sus ventajas de discretizaci��n y precisi��n. En los casos de arcillas blandas saturadas en que el coeficiente de Poisson pueda tomarse v=0.5 se producen problemas bien conocidos en el M��todo de los Elementos Finitos mientras que en Elementos de Contorno aparecen efectos relacionados con una mala definici��n de la soluci��n fundamental. En este art��culo se ha utilizado una nueva reordenaci��n de la soluci��n fundamental para estudiar el efecto de reducci��n en los niveles de vibraci��n cuando se interpone una zanja entre el foco de vibraci��n y el receptor.

Comodidad ferroviaria al paso de puentes

Se ha examinado la respuesta en tres de los puentes propuestos por el Comit�� de Expertos de la O.R.E. como gen��ricos. Las caracter��sticas mec��nicas de cada uno son las que se exponen, aclarando de antemano que se trata de puentes de un s��lo vano y que el n��mero de modos se refiere al n��mero de deformadas (senoidales) con que se aproxima a la real. El tipo de tren utilizado es cl��sico, compuesto por una locomotora CC 6500 y un vag��n CORAIL. En cada caso se han efectuado pasadas correspondientes a las velocidades de 120, 160 y 200 Km/h. reflej��ndose la aceleraci��n en la parte delantera y trasera del coche, en el puente QA y para cada velocidad de paso. Los resultados obtenidos para el par��metro V.D.V. muestran unos valores muy inferiores a aquellos que producen alguna sensaci��n de incomodidad. Se hace notar no obstante que ello ocurre a pesar de que el registro temporal muestra aceleraciones importantes, especialmente a velocidades elevadas. Aparecen pues enfrentadas dos formas diferentes de entender la incomodidad causada por las vibraciones. El V.D.V. recoje la influencia de la duraci��n de las vibraciones, pero no el efecto de transitorios que tienden a desaparecer en el filtrado. Es por ello que, al menos en lo que a esta aplicaci��n se refiere, no parece aconsejable utilizar el V.D.V. como par��metro ��nico, a pesar de sus evidentes ventajas en cuanto a comodidad y sencillez de uso. Por otra parte, la no inclusi��n de las irregularidades de la v��a como factor agravante sobre la se��al de partida, puede ser motivo de discrepancias con la realidad.

Impedancias din��micas en zapatas r��gidas y flexibles sobre medios viscoel��sticos

Se presentan aplicaciones recientes del M��todo de los Elementos de Contorno al c��lculo de impedancias de cimentaciones en terrenos viscoel��sticos, haciendo especial hincapi�� en el tratamiento de medios estratificados para problemas con simetr��a de revoluci��n y en la forma de tratar zapatas flexibles.

Efectividad de trincheras y pantallas en el aislamiento de las vibraciones generadas por el tr��fico ferroviario subterr��neo

Se aborda un caso pr��ctico de ferrocarril en un t��nel soterrado en zona urbana con edificaciones tipo vivienda en las inmediaciones. Como procedimiento num��rico para el desarrollo del estudio se ha adoptado el M��todo de los Elementos de Contorno, debido a las ventajas que presenta, frente a otros m��s ampliamente difundidos (Elementos Finitos, Diferencias Finitas, etc.), en el modelado de medios infinitos o semi-infinitos. Se ha definido un modelo bidimensional del terreno, en el que se incluye el t��nel, con la fuente de excitaci��n, y un edificio tipo. Las caracter��sticas del terreno se han obtenido mediante prospecci��n geof��sica. En base a un estudio de sensibilidad se ha simplificado el modelo, verificando su validez mediante comparaci��n de resultados con registros de vibraciones recogidos in situ. Se ha llevado a cabo un estudio param��trico tomando como referencia el modelo simplificado, en el que se incorporan trincheras as�� como pantallas de distintos materiales con diversas profundidades y en dos emplazamientos diferentes, obteniendo la reducci��n del nivel de vibraci��n conseguido en los puntos m��s significativos del modelo para las distintas soluciones.