A fatigue damage model for seismic response of RC structures

Numerous damage models have been developed in order to analyze seismic behavior. Among the different possibilities existing in the literature, it is very clear that models developed along the lines of continuum damage mechanics are more consistent with the definition of damage as a phenomenon with mechanical consequences because they include explicitly the coupling between damage and mechanical behavior. On the other hand, for seismic processes, phenomena such as low cycle fatigue may have a pronounced effect on the overall behavior of the frames and, therefore, its consideration turns out to be very important. However, most of existing models evaluate the damage only as a function of the maximum amplitude of cyclic deformation without considering the number of cycles. In this paper, a generalization of the simplified model proposed by Cipollina et al. [Cipollina A, López-Hinojosa A, Flórez-López J. Comput Struct 1995;54:1113–26] is made in order to include the low cycle fatigue. Such a model employs in its formulation irreversible thermodynamics and internal state variable theory.

A repairability index for reinforced concrete members based on fracture mechanics

This paper proposes a repairability index for damage assessment in reinforced concrete structural members. The procedure discussed in this paper differs from the standard methods in two aspects: the structural and damage analyses are coupled and it is based on the concepts of fracture and continuum damage mechanics. The relationship between the repairability index and the well-known Park and Ang index is shown in some particular cases.

Modelization of low cycle fatigue damage in frames

Damage models based on the Continuum Damage Mechanics (CDM) include explicitly the coupling between damage and mechanical behavior and, therefore, are consistent with the definition of damage as a phenomenon with mechanical consequences. However, this kind of models is characterized by their complexity. Using the concept of lumped models, possible simplifications of the coupled models have been proposed in the literature to adapt them to the study of beams and frames. On the other hand, in most of these coupled models damage is associated only with the damage energy release rate which is shown to be the elastic strain energy. According to this, damage is a function of the maximum amplitude of cyclic deformation but does not depend on the number of cycles. Therefore, low cycle effects are not taking into account. From the simplified model proposed by Flórez-López, it is the purpose of this paper to present a formulation that allows to take into account the degradation produced not only by the peak values but also by the cumulative effects such as the low cycle fatigue. For it, the classical damage dissipative potential based on the concept of damage energy release rate is modified using a fatigue function in order to include cumulative effects. The fatigue function is determined through parameters such as the cumulative rotation and the total rotation and the number of cycles to failure. Those parameters can be measured or identified physically through the haracteristics of the RC. So the main advantage of the proposed model is the possibility of simulating the low cycle fatigue behavior without introducing parameters with no suitable physical meaning. The good performance of the proposed model is shown through a comparison between numerical and test results under cycling loading.

A damage model for seismic retrofitting of structures

Numerous damage models have been developed in order to analyse the seismic behavior. Among the different possibilities existing in the literature, it is very clear that models developed along the lines of Continuum Damage Mechanics are more consistent with the definition of damage like a phenomenon with mechanical consequences as they include explicitly the coupling between damage and mechanical behavior. On the other hand, for seismic processes, phenomena such as low cycle fatigue may have a pronounced effect on the overall behavior of the frames and, therefore, its consideration turns out to be very important. However, many of existing models evaluate the damage only as a function of the maximum amplitude of cyclic deformation without considering the number of cycles. In this paper, a generalization of the simplified model proposed by Flórez is made in order to include the low cycle fatigue. Such model employs in its formulation irreversible thermodynamics and internal state variable theory.

A simplified model for evaluation of fatigue damage in frames

Many studies have been developed to analyze the structural seismic behavior through the damage index concept. The evaluation of this index has been employed to quantify the safety of new and existing structures and, also, to establish a framework for seismic retrofitting decision making of structures. Most proposed models are based in a posterthquake evaluation in such a way they uncouple the structural response from the damage evaluation. In this paper, a generalization of the model by Flórez-López (1995) is proposed. The formulation employs irreversible thermodynamics and internal state variable theory applied to the study of beams and frames and it allows and explicit coupling between the degradation and the structural mechanical behavior. A damage index es defined in order to model elastoplasticity coupled with damage and fatigue damage.

Modelos numéricos en dinámica suelo-estructura : Discurso de ingreso [en la Real Academia de Ingeniería] del Excmo. Sr. D. José Domínguez Abascal y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

El discurso dedica una parte significativa a mostrar algunos estudios sobre el comportamiento dinámico de estructuras en las que la interacción con el suelo juega un papel importante, en su respuesta ante solicitaciones que varían rápidamente a lo largo del tiempo. Problemas tales como: el del comportamiento de una turbina generadora de electricidad, la respuesta sísmica de un gran edificio, la de una presa o la de una central nuclear, o el comportamiento dinámico de un tren cuando circula a 300 Km/h, tienen en común que ninguno de ellos puede ser analizado estudiando aisladamente la turbina, el edificio, la presa, la central o el tren, sino que cualquiera de ellos debe estudiarse como un sistema acoplado donde intervienen, la estructura de referencia y el suelo que la soporta. En todos ellos, la propagación de ondas en el suelo juega un papel primordial en el comportamiento del sistema y por tanto, en el de la estructura. La última parte de su intervención la dedica a algo, que siendo distinto de lo anterior, no es ajeno a cualquier actividad investigadora llevada a cabo por un universitario. Trata brevemente sobre el papel que juega la universidad en la creación del conocimiento científico y técnico, y en su puesta en valor al servicio de la sociedad.

La seguridad de las infraestructuras. El caso de los incendios en túneles : discurso del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez leído en la sesión inaugural del año académico el día 29 de enero de 2002

Los incendios registrados en los últimos años en túneles de carretera y ferrocarril han ocasionado un número de víctimas que dobla el registrado hasta 1999, así como numerosos perjuicios materiales y económicos. En la lección tras unas consideraciones sobre los enfoques ingenieril, psicológico y sociológico del concepto de riesgo en las infraestructuras se pasa revista a los motivos que pueden haber dado lugar a los accidentes y en particular se comentan los posibles errores cometidos en la elaboración de proyectos, en la construcción de las obras y en su explotación y control. Se analizan a continuación los experimentos en modelos físicos tanto a escala real como reducida así como los modelos numéricos de que se dispone para estudios y proyectos. Se comenta también la instrumentación admonitoria, y en ocasiones cognoscitiva, que se coloca en las obras así como el avance en los procedimientos de control destinados a mantener la seguridad tanto en condiciones de servicio como de accidente. Se dedica un apartado especial al importantísimo tema del reacondicionamiento de túneles existentes para dotarlos de los mismos niveles de seguridad que los de nueva planta. Finalmente se comentan los estudios de Naciones Unidas sobre la actuación de los gobiernos en los campos de formación de usuarios, control de vehículos, dotación de infraestructuras y criterios de explotación que hacen hincapié en la necesidad de mejorar ciertos aspectos que se resumen en un Apéndice a la lección y que darán origen en el futuro a una Directiva de la Unión Europea.

Ingeniería de máquinas : discurso de ingreso [en la Real Academia de Ingeniería] del Excmo. Sr. D. Jaime Domínguez Abascal y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

En el discurso se reivindica el papel actual de la ingeniería mecánica como impulsora del desarrollo de las máquinas. Comienza con una breve exposición de la evolución de las máquinas a lo largo de la historia y su influencia en el desarrollo económico y social. Igualmente, señala la importancia de otras áreas de la ingeniería en el desarrollo de las máquinas actuales y el carácter multidisciplinar del diseño y desarrollo de las máquinas actuales. Ante la nueva situación, el discurso analiza el papel que desempeña actualmente la ingeniería de máquinas. Asimismo, comprueba que la aportación de otras disciplinas ha llevado a la concepción de máquinas con soluciones, más eficientes y eficaces, que requieren nuevos avances de la ingeniería de máquinas. Finalmente, se muestran diversos ejemplos significativos de los avances requeridos para el diseño de las máquinas actuales, entre los que destacan los relativos al análisis dinámico y a la fatiga. Entre los problemas dinámicos, se analizan los casos del comportamiento de sistemas multicuerpos con holgura o sujetos a impactos, y la detección de grietas en rotores mediante la medida de vibraciones. Del análisis del comportamiento a fatiga, se destaca la importancia de la aplicación conjunta de la mecánica de la fractura y el método de las deformaciones locales, especialmente para el análisis del comportamiento de grietas microestructuralmente pequeñas.

Retos y oportunidades de la investigación transdisciplinar. Reflexión sobre el papel de la mecánica de materiales en biomedicina : discurso del académico electo Excmo. Sr. D. Manuel Doblaré Castellano y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

En este discurso de ingreso se destacó la importancia de la Mecánica de Materiales y el Modelado Matemático en Biomedicina y, en particular, se mostraron algunas aportaciones relacionadas con el comportamiento funcional de tejidos biológicos. Más en concreto se discutió la importancia de la transdisciplinariedad en la investigación actual y el papel que en esa búsqueda de un lenguaje común entre disciplinas tienen el modelado matemático y la simulación computacional.En particular, en la nueva Biomedicina basada en la evidencia, la interacción transdisciplinar es esencial, como lo demuestran resultados tan evidentes como los dispositivos e implantes inteligentes, las nuevas técnicas de imagen médica, la aparición de órganos artificiales o las crecientemente importantes técnicas de Ingeniería Tisular y Terapias Génica y Celular. Uno de los aspectos de creciente estudio en los últimos años es la epigenética, es decir, el estudio de la influencia del entorno específico de cada individuo en su respuesta biológica. Uno de estos estímulos externos, que se está constatando como fundamental, corresponde a las deformaciones, y ello en todas las escalas: molecular, celular, tisular y orgánica, dando lugar a una nueva subdisciplina: la Mecanobiología de creciente interés. En ella se acoplan los fenómenos mecánicos (movimiento, deformaciones, tensiones,..) con los biológicos (respuesta celular, expresión génica, adaptación tisular, regeneración y morfogénesis orgánica, etc.) y, en general, con otros campos físicos como la bioquímica o la electricidad también acoplados en los procesos de señalización y expresión celular. De nuevo el modelado multiescala y multifísico de estos problemas es esencial en su comprensión última y en el diseño de nuevas estrategias quirúrgicas, terapéuticas o de diagnostico. En este discurso se mostraron los problemas y posibilidades de estas metodologías y su aplicación en problemas tales como el diseño de implantes, la remodelación reparación y morfogénesis óseas, así como en la planificación preoperatoria y cirugía virtual.

Computational model for local damage assesment of structures

In the last years many studies have been developed to analyze the seismic behavior throug the damage concept. In fact, the evaluation of the structural damage is important in order to quantify the safety of new and existing structures and, also, to establish a framework for seismic retrofitting decision making of structures. Most proposed models are based on a post-earthquake evaluation in such a way they uncouple the computation of the structural response from that of damage. However, there are other models which include explicity the existing coupling between the degradation and the structural mechanical beaviour. Those models are closer to the physical reality and its formulation is based on the principles of Continuum Damage Mechanics. In the present work, a coupled model is formulated using a simplified application of the Continuum Damage Mechanics to the analysis of frames and allows its representation in standard finite element programs. This work is part of the activities developed by the Structural Mechanics Department (UPM) within ICONS (European Research Project on Innovative Seismic Design Concepts for New and Existing Structures).

Acto Solemne de Investidura como Doctor Honoris Causa del Profesor Dr. D. Enrique Alarcón Álvarez [Universidad de Sevilla]

En primer lugar se presenta una laudatio a Enrique Alarcón Álvarez, realizada por D. Javier Aracil Santonja, y posteriormente se recoge la lección magistral del Prof. Dr. D. Enrique Alarcón en la que, además de referirse a su trayectoria y vivencias en Escuela de Ingenieros Industriales de Sevilla, trata del tema de la ingeniería sísmica.

Ceremonial para la investidura como Doctores Honoris Causa por la Universidad de Zaragoza de los profesores Enrique Alarcón Álvarez, Donald S. Scott y Tilo Pfeifer

El ceremonial para la investidura como Doctores Honoris Causa por la Universidad de Zaragoza de los profesores Enrique Alarcón Álvarez, Donald S. Scott y Tilo Pfeifer consta de una primera parte de elogios a los Doctorandos seguida por el ceremonal de investidura, y finaliza con los discursos pronunciados por los nuevos doctores. El Dr. D. Manuel Doblaré Castellano realiza el elogio del Dr. D. Enrique Alarcón Álvarez ; el Dr. D. Fernando Torres Leza el del Dr. D. Tilo Pfeifer y el Dr. D. Jesús Arauzo Pérez el del Dr. D. Donald S. Scott.

Discurso de investidura como Doctor Honoris Causa del Profesor Doctor D. Enrique Alarcón [Universidad Carlos III]

Sean mis primeras palabras de agradecimiento a la Universidad Carlos III y en particular a los Departamentos de Mecánica de los Medios Continuos y de Matemáticas por el honor concedido al otorgarme el grado de Doctor. Honor debido, más que a méritos propios, a la amistad con que siempre me han distinguido el equipo rectoral, y los compañeros de los Departamentos citados especialmente los profesores Carlos Navarro y Francisco Marcellán con los que he tenido la fortuna de compartir ideales de enseñanza e investigación. La Universidad Carlos III fue creada en un esfuerzo por redistribuir los nuevos núcleos culturales en zonas tradicionalmente utilizadas como ciudades-dormitorio, contribuir a su desarrollo, descentralizar los focos de saber establecidos y provocar la competencia intelectual mediante la incorporación de profesores jóvenes y en posesión de experiencia internacional. Todo lo ha cumplido con exceso en las diferentes ramas del saber a que se dedica y ello, unido a una intensa actividad cultural paralela, la ha transformado en uno de los polos más atractivos para la juventud estudiosa y el mundo científico de la Comunidad de Madrid. En la medida de mis posibilidades y desde su fundación he colaborado con la Universidad en la búsqueda de profesores adecuados y en el análisis de la evolución de sus grupos de ingeniería. Si antes la motivación estribaba en la curiosidad intelectual ante una experiencia tan interesante como el desarrollo ex novo de una Universidad, ahora mi interés estará reforzado por el agradecimiento a esta distinción y por la deuda de gratitud a la que sólo puedo corresponder ofreciendo públicamente mi disponibilidad a colaborar con aquélla en lo que se considere pueda ser útil.

Entrevista a Enrique Alarcón Álvarez

Enrique Alarcón Álvarez responde a diversas preguntas sobre su vocación técnica y sus comienzos en el ejercicio de su profesión, su percepción de la Real Academia de Ingeniería y su papel en la misma, así como otros aspectos relativos a los Colegios Profesionales, el Espacio Europeo de Educación Superior y la situación de la ingeniería en España. Ya que en los momentos en que se realiza la entrevista es el Presidente de la Real Academia de Ingeniería muchas preguntas giran respecto a esta institución: las iniciativas surgidas en la década de los 90 que culminaron con su creación, los fines fundamentales a partir de los cuáles se crea y se estructura, sus relaciones con el ámbito docente, colegial, empresarial y con otras instituciones similares a nivel internacional.

El arquitecto Flórez Urdapilleta

El arquitecto Flórez Urdapilleta