Variabilidad del ADN cloropl��stico y su contribuci��n al conocimiento del estado de conservaci��n de Ulmus glabra en el Sistema Central

En el presente trabajo se ha analizado la diversidad existente en el ADN cloropl��stico (ADNcp) de 16 poblaciones distribuidas a lo largo del Sistema Central. Para ello, se ha empleado la t��cnica de PCR-RFLP (amplificaci��n de fragmentos espec��ficos y posterior digesti��n con enzimas de restricci��n) sobre 38 regiones del ADNcp (Grivet et al., 2001).

Propuesta metodol��gica para la identificaci��n de medidas de adaptaci��n al cambio clim��tico en sistemas de recursos h��dricos

Esta tesis realiza una contribuci��n metodol��gica en el estudio de medidas de adaptaci��n potencialmente adecuadas a largo plazo, donde los sistemas de recursos h��dricos experimentan fuertes presiones debido a los efectos del cambio clim��tico. Esta metodolog��a integra el an��lisis f��sico del sistema, bas��ndose en el uso de indicadores que valoran el comportamiento de ��ste, y el an��lisis econ��mico mediante el uso del valor del agua. El procedimiento metodol��gico inicia con la construcci��n de un conjunto de escenarios futuros, que capturan por un lado las caracter��sticas de variabilidad de las aportaciones de diversos modelos clim��ticos y, por otro, las caracter��sticas hidrol��gicas de la zona de estudio. Las zonas de estudio seleccionadas fueron las cuencas del Guadalquivir, Duero y Ebro y se utilizaron como datos observados las series de escorrent��a en r��gimen natural estimadas por el modelo SIMPA que est�� calibrado en la totalidad del territorio espa��ol. Estas series observadas corresponden al periodo 1961-1990. Los escenarios futuros construidos representan el periodo 2071-2100. La identificaci��n de medidas de adaptaci��n se apoy�� en el uso de indicadores que sean capaces de caracterizar el comportamiento de un sistema de recursos h��dricos frente a los efectos del cambio clim��tico. Para ello se seleccionaron los indicadores de calidad de servicio (I1) y de confiabilidad de la demanda (I2) propuestos por Martin-Carrasco et al. (2012). Estos indicadores valoran el comportamiento de un sistema mediante la identificaci��n de los problemas de escasez de agua que presente, y requieren para su cuantificaci��n el uso de un modelo de optimizaci��n. Para este estudio se ha trabajado con el modelo de optimizaci��n OPTIGES. La determinaci��n de estos indicadores fue realizada para an��lisis a corto plazo donde los efectos del cambio clim��tico no son de relevancia, por lo que fue necesario analizar su capacidad para ser usados en sistemas afectados por dichos efectos. Para este an��lisis se seleccionaron tres cuencas espa��olas: Guadalquivir, Duero y Ebro, determin��ndose que I2 no es adecuado para este tipo de escenarios. Por ello se propuso un nuevo indicador ���Indicador de calidad de servicio bajo cambio clim��tico��� (I2p) que mantiene los mismos criterios de valoraci��n que I2 pero que responde mejor bajo fuertes reducciones de aportaciones producto del cambio clim��tico. La metodolog��a propuesta para la identificaci��n de medidas de adaptaci��n se basa en un proceso iterativo en el cual se van afectando diversos elementos que conforman el esquema del sistema bajo acciones de gesti��n previamente identificadas, hasta llegar a un comportamiento ��ptimo dado por el gestor. Las mejoras de estas afectaciones son cuantificadas mediante los indicadores I1 e I2p, y de este conjunto de valores se selecciona la que se acerca m��s al comportamiento ��ptimo. Debido a la extensa cantidad de informaci��n manejada en este an��lisis, se desarroll�� una herramienta de c��lculo automatizada en Matlab. El proceso seguido por esta herramienta es: (i) Ejecuci��n del modelo OPTIGES para las diferentes modificaciones por acciones de gesti��n; (ii) C��lculo de los valores de I1 e I2p para cada una de estas afectaciones; y (iii) Selecci��n de la mejor opci��n. Este proceso se repite hasta llegar al comportamiento ��ptimo buscado, permitiendo la identificaci��n de las medidas de adaptaci��n mas adecuadas. La aplicaci��n de la metodolog��a para la identificaci��n de medidas de adaptaci��n se realiz�� en la cuenca del Guadalquivir, por ser de las tres cuencas analizadas bajo los indicadores I1 e I2p la que presenta los problemas m��s serios de escasez de agua. Para la identificaci��n de medidas de adaptaci��n se analizaron dos acciones de gesti��n: 1) incremento de los vol��menes de regulaci��n y 2) reducci��n de las demandas de riego, primero bajo la valoraci��n del comportamiento f��sico del sistema (an��lisis de sensibilidad) permitiendo identificar que la primera acci��n de gesti��n no genera cambios importantes en el comportamiento del sistema, que si se presentan bajo la segunda acci��n. Posteriormente, con la acci��n que genera cambios importantes en el comportamiento del sistema (segunda acci��n) se identificaron las medidas de adaptaci��n m��s adecuadas, mediante el an��lisis f��sico y econ��mico del sistema. Se concluy�� que en la cuenca del Guadalquivir, la acci��n de reducci��n de las demandas de riego permite minimizar e incluso eliminar los problemas de escasez de agua que se presentar��an a futuro bajo diferentes proyecciones hidrol��gicas, aunque estas mejoras implicar��an fuertes reducciones en dichas demandas. Siendo las demandas m��s afectadas aquellas ubicadas en cabecera de cuenca. Los criterios para la reducci��n de las demandas se encuentran en funci��n de las productividades y garant��as con las que son atendidas dichas demandas. This thesis makes a methodological contribution to the study of potentially suitable adaptation measures in the long term, where water resource systems undergo strong pressure due to the effects of climate change. This methodology integrates the physical analysis of the system, by the use of indicators which assess its behavior, and the economic analysis by the use of the value of water. The methodological procedure begins with the building of a set of future scenarios that capture, by one hand, the characteristics and variability of the streamflow of various climate models and, on the other hand, the hydrological characteristics of the study area. The study areas chosen were the Guadalquivir, Ebro and Duero basins, and as observed data where used runoff series in natural regimen estimated by the SIMPA model, which is calibrated in the whole Spanish territory. The observed series are for the 1961-1990 period. The future scenarios built represent the 2071-2100 periods. The identification of adaptation measures relied on the use of indicators that were able of characterize the behavior of one water resource system facing the effects of climate change. Because of that, the Demand Satisfaction Index (I1) and the Demand Reliability Index (I2) proposed by Martin-Carrasco et al. (2012) were selected. These indicators assess the behavior of a system by identifying the water scarcity problems that it presents, and require in order to be quantified the use of one optimization model. For this study the OPTIGES optimization model has been used. The determination of the indicators was made for the short-term analysis where the climates change effect are not relevant, so it was necessary to analyze their capability to be used in systems affected by those these. For this analysis three Spanish basins were selected: Guadalquivir, Duero and Ebro. It was determined that the indicator I2 is not suitable for this type of scenario. It was proposed a new indicator called ���Demand Reliability Index under climate change��� (I2p), which keeps the same assessment criteria than I2, but responsive under heavy reductions of streamflow due to climate change. The proposed methodology for identifying adaptation measures is based on an iterative process, in which the different elements of the system��s schema are affected by previously defined management actions, until reach an optimal behavior given by the manager. The improvements of affectations are measured by indicators I1 e I2p, and from this set of values it is selected the affectation that is closer to the optimal behavior. Due to the large amount of information managed in this analysis, it was developed an automatic calculation tool in Matlab. The process followed by this tool is: Firstly, it executes the OPTIGES model for the different modifications by management actions; secondly, it calculates the values of I1 e I2p for each of these affectations; and finally it chooses the best option. This process is performed for the different iterations that are required until reach the optimal behavior, allowing to identify the most appropriate adaptation measured. The application of the methodology for the identification of adaptation measures was conducted in the Guadalquivir basin, due to this was from the three basins analyzed under the indicators I1 e I2p, which presents the most serious problems of water scarcity. For the identification of adaptation measures there were analyzed two management actions: 1) To increase the regulation volumes, and 2) to reduce the irrigation demands, first under the assessment of the physical behavior of the system (sensibility analysis), allowing to identify that the first management action does not generate significant changes in the system��s behavior, which there are present under the second management action. Afterwards, with the management action that generates significant changes in the system��s behavior (second management action), there were identified the most adequate adaptation measures, through the physical and economic analysis of the system. It was concluded that in the Guadalquivir basin, the action of reduction of irrigation demands allows to minimize or even eliminate the water scarcity problems that could exist in the future under different hydrologic projections, although this improvements should involve strong reductions of the irrigation demands. Being the most affected demands those located in basins head. The criteria for reducing the demands are based on the productivities and reliabilities with which such demands are meet.

Contribuci��n al estudio del criptoan��lisis y dise��o de los criptosistemas ca��ticos

The extraordinary increase of new information technologies, the development of Internet, the electronic commerce, the e-government, mobile telephony and future cloud computing and storage, have provided great benefits in all areas of society. Besides these, there are new challenges for the protection of information, such as the loss of confidentiality and integrity of electronic documents. Cryptography plays a key role by providing the necessary tools to ensure the safety of these new media. It is imperative to intensify the research in this area, to meet the growing demand for new secure cryptographic techniques. The theory of chaotic nonlinear dynamical systems and the theory of cryptography give rise to the chaotic cryptography, which is the field of study of this thesis. The link between cryptography and chaotic systems is still subject of intense study. The combination of apparently stochastic behavior, the properties of sensitivity to initial conditions and parameters, ergodicity, mixing, and the fact that periodic points are dense, suggests that chaotic orbits resemble random sequences. This fact, and the ability to synchronize multiple chaotic systems, initially described by Pecora and Carroll, has generated an avalanche of research papers that relate cryptography and chaos. The chaotic cryptography addresses two fundamental design paradigms. In the first paradigm, chaotic cryptosystems are designed using continuous time, mainly based on chaotic synchronization techniques; they are implemented with analog circuits or by computer simulation. In the second paradigm, chaotic cryptosystems are constructed using discrete time and generally do not depend on chaos synchronization techniques. The contributions in this thesis involve three aspects about chaotic cryptography. The first one is a theoretical analysis of the geometric properties of some of the most employed chaotic attractors for the design of chaotic cryptosystems. The second one is the cryptanalysis of continuos chaotic cryptosystems and finally concludes with three new designs of cryptographically secure chaotic pseudorandom generators. The main accomplishments contained in this thesis are: v Development of a method for determining the parameters of some double scroll chaotic systems, including Lorenz system and Chua���s circuit. First, some geometrical characteristics of chaotic system have been used to reduce the search space of parameters. Next, a scheme based on the synchronization of chaotic systems was built. The geometric properties have been employed as matching criterion, to determine the values of the parameters with the desired accuracy. The method is not affected by a moderate amount of noise in the waveform. The proposed method has been applied to find security flaws in the continuous chaotic encryption systems. Based on previous results, the chaotic ciphers proposed by Wang and Bu and those proposed by Xu and Li are cryptanalyzed. We propose some solutions to improve the cryptosystems, although very limited because these systems are not suitable for use in cryptography. Development of a method for determining the parameters of the Lorenz system, when it is used in the design of two-channel cryptosystem. The method uses the geometric properties of the Lorenz system. The search space of parameters has been reduced. Next, the parameters have been accurately determined from the ciphertext. The method has been applied to cryptanalysis of an encryption scheme proposed by Jiang. In 2005, Gunay et al. proposed a chaotic encryption system based on a cellular neural network implementation of Chua���s circuit. This scheme has been cryptanalyzed. Some gaps in security design have been identified. Based on the theoretical results of digital chaotic systems and cryptanalysis of several chaotic ciphers recently proposed, a family of pseudorandom generators has been designed using finite precision. The design is based on the coupling of several piecewise linear chaotic maps. Based on the above results a new family of chaotic pseudorandom generators named Trident has been designed. These generators have been specially designed to meet the needs of real-time encryption of mobile technology. According to the above results, this thesis proposes another family of pseudorandom generators called Trifork. These generators are based on a combination of perturbed Lagged Fibonacci generators. This family of generators is cryptographically secure and suitable for use in real-time encryption. Detailed analysis shows that the proposed pseudorandom generator can provide fast encryption speed and a high level of security, at the same time. El extraordinario auge de las nuevas tecnolog��as de la informaci��n, el desarrollo de Internet, el comercio electr��nico, la administraci��n electr��nica, la telefon��a m��vil y la futura computaci��n y almacenamiento en la nube, han proporcionado grandes beneficios en todos los ��mbitos de la sociedad. Junto a ��stos, se presentan nuevos retos para la protecci��n de la informaci��n, como la suplantaci��n de personalidad y la p��rdida de la confidencialidad e integridad de los documentos electr��nicos. La criptograf��a juega un papel fundamental aportando las herramientas necesarias para garantizar la seguridad de estos nuevos medios, pero es imperativo intensificar la investigaci��n en este ��mbito para dar respuesta a la demanda creciente de nuevas t��cnicas criptogr��ficas seguras. La teor��a de los sistemas din��micos no lineales junto a la criptograf��a dan lugar a la ((criptograf��a ca��tica)), que es el campo de estudio de esta tesis. El v��nculo entre la criptograf��a y los sistemas ca��ticos contin��a siendo objeto de un intenso estudio. La combinaci��n del comportamiento aparentemente estoc��stico, las propiedades de sensibilidad a las condiciones iniciales y a los par��metros, la ergodicidad, la mezcla, y que los puntos peri��dicos sean densos asemejan las ��rbitas ca��ticas a secuencias aleatorias, lo que supone su potencial utilizaci��n en el enmascaramiento de mensajes. Este hecho, junto a la posibilidad de sincronizar varios sistemas ca��ticos descrita inicialmente en los trabajos de Pecora y Carroll, ha generado una avalancha de trabajos de investigaci��n donde se plantean muchas ideas sobre la forma de realizar sistemas de comunicaciones seguros, relacionando as�� la criptograf��a y el caos. La criptograf��a ca��tica aborda dos paradigmas de dise��o fundamentales. En el primero, los criptosistemas ca��ticos se dise��an utilizando circuitos anal��gicos, principalmente basados en las t��cnicas de sincronizaci��n ca��tica; en el segundo, los criptosistemas ca��ticos se construyen en circuitos discretos u ordenadores, y generalmente no dependen de las t��cnicas de sincronizaci��n del caos. Nuestra contribuci��n en esta tesis implica tres aspectos sobre el cifrado ca��tico. En primer lugar, se realiza un an��lisis te��rico de las propiedades geom��tricas de algunos de los sistemas ca��ticos m��s empleados en el dise��o de criptosistemas ca��ticos vii continuos; en segundo lugar, se realiza el criptoan��lisis de cifrados ca��ticos continuos basados en el an��lisis anterior; y, finalmente, se realizan tres nuevas propuestas de dise��o de generadores de secuencias pseudoaleatorias criptogr��ficamente seguros y r��pidos. La primera parte de esta memoria realiza un an��lisis cr��tico acerca de la seguridad de los criptosistemas ca��ticos, llegando a la conclusi��n de que la gran mayor��a de los algoritmos de cifrado ca��ticos continuos ���ya sean realizados f��sicamente o programados num��ricamente��� tienen serios inconvenientes para proteger la confidencialidad de la informaci��n ya que son inseguros e ineficientes. Asimismo una gran parte de los criptosistemas ca��ticos discretos propuestos se consideran inseguros y otros no han sido atacados por lo que se considera necesario m��s trabajo de criptoan��lisis. Esta parte concluye se��alando las principales debilidades encontradas en los criptosistemas analizados y algunas recomendaciones para su mejora. En la segunda parte se dise��a un m��todo de criptoan��lisis que permite la identificaci ��n de los par��metros, que en general forman parte de la clave, de algoritmos de cifrado basados en sistemas ca��ticos de Lorenz y similares, que utilizan los esquemas de sincronizaci��n excitador-respuesta. Este m��todo se basa en algunas caracter��sticas geom��tricas del atractor de Lorenz. El m��todo dise��ado se ha empleado para criptoanalizar eficientemente tres algoritmos de cifrado. Finalmente se realiza el criptoan��lisis de otros dos esquemas de cifrado propuestos recientemente. La tercera parte de la tesis abarca el dise��o de generadores de secuencias pseudoaleatorias criptogr��ficamente seguras, basadas en aplicaciones ca��ticas, realizando las pruebas estad��sticas, que corroboran las propiedades de aleatoriedad. Estos generadores pueden ser utilizados en el desarrollo de sistemas de cifrado en flujo y para cubrir las necesidades del cifrado en tiempo real. Una cuesti��n importante en el dise��o de sistemas de cifrado discreto ca��tico es la degradaci��n din��mica debida a la precisi��n finita; sin embargo, la mayor��a de los dise��adores de sistemas de cifrado discreto ca��tico no ha considerado seriamente este aspecto. En esta tesis se hace hincapi�� en la importancia de esta cuesti��n y se contribuye a su esclarecimiento con algunas consideraciones iniciales. Ya que las cuestiones te��ricas sobre la din��mica de la degradaci��n de los sistemas ca��ticos digitales no ha sido totalmente resuelta, en este trabajo utilizamos algunas soluciones pr��cticas para evitar esta dificultad te��rica. Entre las t��cnicas posibles, se proponen y eval��an varias soluciones, como operaciones de rotaci��n de bits y desplazamiento de bits, que combinadas con la variaci��n din��mica de par��metros y con la perturbaci��n cruzada, proporcionan un excelente remedio al problema de la degradaci��n din��mica. Adem��s de los problemas de seguridad sobre la degradaci��n din��mica, muchos criptosistemas se rompen debido a su dise��o descuidado, no a causa de los defectos esenciales de los sistemas ca��ticos digitales. Este hecho se ha tomado en cuenta en esta tesis y se ha logrado el dise��o de generadores pseudoaleatorios ca��ticos criptogr ��ficamente seguros.

Contribuci��n al estudio de las negaciones, autocontradicci��n, t-normas y t-conormas en los conjuntos borrosos de tipo 2

Los conjuntos borrosos de tipo 2 (T2FSs) fueron introducidos por L.A. Zadeh en 1975 [65], como una extensi��n de los conjuntos borrosos de tipo 1 (FSs). Mientras que en estos ��ltimos el grado de pertenencia de un elemento al conjunto viene determinado por un valor en el intervalo [0, 1], en el caso de los T2FSs el grado de pertenencia de un elemento es un conjunto borroso en [0,1], es decir, un T2FS queda determinado por una funci��n de pertenencia �� : X ��� M, donde M = [0, 1][0,1] = Map([0, 1], [0, 1]), es el conjunto de las funciones de [0,1] en [0,1] (ver [39], [42], [43], [61]). Desde que los T2FSs fueron introducidos, se han generalizado a dicho conjunto (ver [39], [42], [43], [61], por ejemplo), a partir del ���Principio de Extensi��n��� de Zadeh [65] (ver Teorema 1.1), muchas de las definiciones, operaciones, propiedades y resultados obtenidos en los FSs. Sin embargo, como sucede en cualquier ��rea de investigaci��n, quedan muchas lagunas y problemas abiertos que suponen un reto para cualquiera que quiera hacer un estudio profundo en este campo. A este reto se ha dedicado el presente trabajo, logrando avances importantes en este sentido de ���rellenar huecos��� existentes en la teor��a de los conjuntos borrosos de tipo 2, especialmente en las propiedades de autocontradicci��n y N-autocontradicci��n, y en las operaciones de negaci��n, t-norma y t-conorma sobre los T2FSs. Cabe destacar que en [61] se justifica que las operaciones sobre los T2FSs (Map(X,M)) se pueden definir de forma natural a partir de las operaciones sobre M, verificando las mismas propiedades. Por tanto, por ser m��s f��cil, en el presente trabajo se toma como objeto de estudio a M, y algunos de sus subconjuntos, en vez de Map(X,M). En cuanto a la operaci��n de negaci��n, en el marco de los conjuntos borrosos de tipo 2 (T2FSs), usualmente se emplea para representar la negaci��n en M, una operaci��n asociada a la negaci��n est��ndar en [0,1]. Sin embargo, dicha operaci��n no verifica los axiomas que, intuitivamente, debe verificar cualquier operaci��n para ser considerada negaci��n en el conjunto M. En este trabajo se presentan los axiomas de negaci��n y negaci��n fuerte en los T2FSs. Tambi��n se define una operaci��n asociada a cualquier negaci��n suprayectiva en [0,1], incluyendo la negaci��n est��ndar, y se estudia, junto con otras propiedades, si es negaci��n y negaci��n fuerte en L (conjunto de las funciones de M normales y convexas). Adem��s, se comprueba en qu�� condiciones se cumplen las leyes de De Morgan para un extenso conjunto de pares de operaciones binarias en M. Por otra parte, las propiedades de N-autocontradicci��n y autocontradicci��n, han sido suficientemente estudiadas en los conjuntos borrosos de tipo 1 (FSs) y en los conjuntos borrosos intuicionistas de Atanassov (AIFSs). En el presente trabajo se inicia el estudio de las mencionadas propiedades, dentro del marco de los T2FSs cuyos grados de pertenencia est��n en L. En este sentido, aqu�� se extienden los conceptos de N-autocontradicci��n y autocontradicci��n al conjunto L, y se determinan algunos criterios para verificar tales propiedades. En cuanto a otras operaciones, Walker et al. ([61], [63]) definieron dos familias de operaciones binarias sobre M, y determinaron que, bajo ciertas condiciones, estas operaciones son t-normas (normas triangulares) o t-conormas sobre L. En este trabajo se introducen operaciones binarias sobre M, unas m��s generales y otras diferentes a las dadas por Walker et al., y se estudian varias propiedades de las mismas, con el objeto de deducir nuevas t-normas y t-conormas sobre L. ABSTRACT Type-2 fuzzy sets (T2FSs) were introduced by L.A. Zadeh in 1975 [65] as an extension of type-1 fuzzy sets (FSs). Whereas for FSs the degree of membership of an element of a set is determined by a value in the interval [0, 1] , the degree of membership of an element for T2FSs is a fuzzy set in [0,1], that is, a T2FS is determined by a membership function �� : X ��� M, where M = [0, 1][0,1] is the set of functions from [0,1] to [0,1] (see [39], [42], [43], [61]). Later, many definitions, operations, properties and results known on FSs, have been generalized to T2FSs (e.g. see [39], [42], [43], [61]) by employing Zadeh���s Extension Principle [65] (see Theorem 1.1). However, as in any area of research, there are still many open problems which represent a challenge for anyone who wants to make a deep study in this field. Then, we have been dedicated to such challenge, making significant progress in this direction to ���fill gaps��� (close open problems) in the theory of T2FSs, especially on the properties of self-contradiction and N-self-contradiction, and on the operations of negations, t-norms (triangular norms) and t-conorms on T2FSs. Walker and Walker justify in [61] that the operations on Map(X,M) can be defined naturally from the operations onMand have the same properties. Therefore, we will work onM(study subject), and some subsets of M, as all the results are easily and directly extensible to Map(X,M). About the operation of negation, usually has been employed in the framework of T2FSs, a operation associated to standard negation on [0,1], but such operation does not satisfy the negation axioms on M. In this work, we introduce the axioms that a function inMshould satisfy to qualify as a type-2 negation and strong type-2 negation. Also, we define a operation on M associated to any suprajective negation on [0,1], and analyse, among others properties, if such operation is negation or strong negation on L (all normal and convex functions of M). Besides, we study the De Morgan���s laws, with respect to some binary operations on M. On the other hand, The properties of self-contradiction and N-self-contradiction have been extensively studied on FSs and on the Atanassov���s intuitionistic fuzzy sets (AIFSs). Thereon, in this research we begin the study of the mentioned properties on the framework of T2FSs. In this sense, we give the definitions about self-contradiction and N-self-contradiction on L, and establish the criteria to verify these properties on L. Respect to the t-norms and t-conorms, Walker et al. ([61], [63]) defined two families of binary operations on M and found that, under some conditions, these operations are t-norms or t-conorms on L. In this work we introduce more general binary operations on M than those given by Walker et al. and study which are the minimum conditions necessary for these operations satisfy each of the axioms of the t-norm and t-conorm.

Evaluaci��n de la seguridad al deslizamiento de una presa de f��brica en un cimiento con una familia de discontinuidades y con un criterio de rotura con ley de fluencia no asociada

En Espa��a existen del orden de 1,300 grandes presas, de las cuales un 20% fueron construidas antes de los a��os 60. El hecho de que existan actualmente una gran cantidad de presas antiguas a��n en operaci��n, ha producido un creciente inter��s en reevaluar su seguridad empleando herramientas nuevas o modificadas que incorporan modelos de fallo te��ricos m��s completos, conceptos geot��cnicos m��s complejos y nuevas t��cnicas de evaluaci��n de la seguridad. Una manera muy com��n de abordar el an��lisis de estabilidad de presas de gravedad es, por ejemplo, considerar el deslizamiento a trav��s de la interfase presa-cimiento empleando el criterio de rotura lineal de Mohr-Coulomb, en donde la cohesi��n y el ��ngulo de rozamiento son los par��metros que definen la resistencia al corte de la superficie de contacto. Sin embargo la influencia de aspectos como la presencia de planos de debilidad en el macizo rocoso de cimentaci��n; la influencia de otros criterios de rotura para la junta y para el macizo rocoso (ej. el criterio de rotura de Hoek-Brown); las deformaciones volum��tricas que ocurren durante la deformaci��n pl��stica en el fallo del macizo rocoso (i.e., influencia de la dilatancia) no son usualmente consideradas durante el dise��o original de la presa. En este contexto, en la presente tesis doctoral se propone una metodolog��a anal��tica para el an��lisis de la estabilidad al deslizamiento de presas de hormig��n, considerando un mecanismo de fallo en la cimentaci��n caracterizado por la presencia de una familia de discontinuidades. En particular, se considera la posibilidad de que exista una junta sub-horizontal, preexistente y persistente en el macizo rocoso de la cimentaci��n, con una superficie potencial de fallo que se extiende a trav��s del macizo rocoso. El coeficiente de seguridad es entonces estimado usando una combinaci��n de las resistencias a lo largo de los planos de rotura, cuyas resistencias son evaluadas empleando los criterios de rotura no lineales de Barton y Choubey (1977) y Barton y Bandis (1990), a lo largo del plano de deslizamiento de la junta; y el criterio de rotura de Hoek y Brown (1980) en su versi��n generalizada (Hoek et al. 2002), a lo largo del macizo rocoso. La metodolog��a propuesta tambi��n considera la influencia del comportamiento del macizo rocoso cuando este sigue una ley de flujo no asociada con ��ngulo de dilatancia constante (Hoek y Brown 1997). La nueva metodolog��a anal��tica propuesta es usada para evaluar las condiciones de estabilidad empleando dos modelos: un modelo determinista y un modelo probabilista, cuyos resultados son el valor del coeficiente de seguridad y la probabilidad de fallo al deslizamiento, respectivamente. El modelo determinista, implementado en MATLAB, es validado usando soluciones num��ricas calculadas mediante el m��todo de las diferencias finitas, empleando el c��digo FLAC 6.0. El modelo propuesto proporciona resultados que son bastante similares a aquellos calculados con FLAC; sin embargo, los costos computacionales de la formulaci��n propuesta son significativamente menores, facilitando el an��lisis de sensibilidad de la influencia de los diferentes par��metros de entrada sobre la seguridad de la presa, de cuyos resultados se obtienen los par��metros que m��s peso tienen en la estabilidad al deslizamiento de la estructura, manifest��ndose adem��s la influencia de la ley de flujo en la rotura del macizo rocoso. La probabilidad de fallo es obtenida empleando el m��todo de fiabilidad de primer orden (First Order Reliability Method; FORM), y los resultados de FORM son posteriormente validados mediante simulaciones de Monte Carlo. Los resultados obtenidos mediante ambas metodolog��as demuestran que, para el caso no asociado, los valores de probabilidad de fallo se ajustan de manera satisfactoria a los obtenidos mediante las simulaciones de Monte Carlo. Los resultados del caso asociado no son tan buenos, ya que producen resultados con errores del 0.7% al 66%, en los que no obstante se obtiene una buena concordancia cuando los casos se encuentran en, o cerca de, la situaci��n de equilibrio l��mite. La eficiencia computacional es la principal ventaja que ofrece el m��todo FORM para el an��lisis de la estabilidad de presas de hormig��n, a diferencia de las simulaciones de Monte Carlo (que requiere de al menos 4 horas por cada ejecuci��n) FORM requiere tan solo de 1 a 3 minutos en cada ejecuci��n. There are 1,300 large dams in Spain, 20% of which were built before 1960. The fact that there are still many old dams in operation has produced an interest of reevaluate their safety using new or updated tools that incorporate state-of-the-art failure modes, geotechnical concepts and new safety assessment techniques. For instance, for gravity dams one common design approach considers the sliding through the dam-foundation interface, using a simple linear Mohr-Coulomb failure criterion with constant friction angle and cohesion parameters. But the influence of aspects such as the persistence of joint sets in the rock mass below the dam foundation; of the influence of others failure criteria proposed for rock joint and rock masses (e.g. the Hoek-Brown criterion); or the volumetric strains that occur during plastic failure of rock masses (i.e., the influence of dilatancy) are often no considered during the original dam design. In this context, an analytical methodology is proposed herein to assess the sliding stability of concrete dams, considering an extended failure mechanism in its rock foundation, which is characterized by the presence of an inclined, and impersistent joint set. In particular, the possibility of a preexisting sub-horizontal and impersistent joint set is considered, with a potential failure surface that could extend through the rock mass; the safety factor is therefore computed using a combination of strength along the rock joint (using the nonlinear Barton and Choubey (1977) and Barton and Bandis (1990) failure criteria) and along the rock mass (using the nonlinear failure criterion of Hoek and Brown (1980) in its generalized expression from Hoek et al. (2002)). The proposed methodology also considers the influence of a non-associative flow rule that has been incorporated using a (constant) dilation angle (Hoek and Brown 1997). The newly proposed analytical methodology is used to assess the dam stability conditions, employing for this purpose the deterministic and probabilistic models, resulting in the sliding safety factor and the probability of failure respectively. The deterministic model, implemented in MATLAB, is validated using numerical solution computed with the finite difference code FLAC 6.0. The proposed deterministic model provides results that are very similar to those computed with FLAC; however, since the new formulation can be implemented in a spreadsheet, the computational cost of the proposed model is significantly smaller, hence allowing to more easily conduct parametric analyses of the influence of the different input parameters on the dam���s safety. Once the model is validated, parametric analyses are conducting using the main parameters that describe the dam���s foundation. From this study, the impact of the more influential parameters on the sliding stability analysis is obtained and the error of considering the flow rule is assessed. The probability of failure is obtained employing the First Order Reliability Method (FORM). The probabilistic model is then validated using the Monte Carlo simulation method. Results obtained using both methodologies show good agreement for cases in which the rock mass has a nonassociate flow rule. For cases with an associated flow rule errors between 0.70% and 66% are obtained, so that the better adjustments are obtained for cases with, or close to, limit equilibrium conditions. The main advantage of FORM on sliding stability analyses of gravity dams is its computational efficiency, so that Monte Carlo simulations require at least 4 hours on each execution, whereas FORM requires only 1 to 3 minutes on each execution.

Modelos de elementos finitos expl��citos para explosiones en estructuras reticuladas de hormig��n armado : aplicaciones al estudio del colapso de edificios

La frecuencia con la que se producen explosiones sobre edificios, ya sean accidentales o intencionadas, es reducida, pero sus efectos pueden ser catastr��ficos. Es deseable poder predecir de forma suficientemente precisa las consecuencias de estas acciones din��micas sobre edificaciones civiles, entre las cuales las estructuras reticuladas de hormig��n armado son una tipolog��a habitual. En esta tesis doctoral se exploran distintas opciones pr��cticas para el modelado y c��lculo num��rico por ordenador de estructuras de hormig��n armado sometidas a explosiones. Se emplean modelos num��ricos de elementos finitos con integraci��n expl��cita en el tiempo, que demuestran su capacidad efectiva para simular los fen��menos f��sicos y estructurales de din��mica r��pida y altamente no lineales que suceden, pudiendo predecir los da��os ocasionados tanto por la propia explosi��n como por el posible colapso progresivo de la estructura. El trabajo se ha llevado a cabo empleando el c��digo comercial de elementos finitos LS-DYNA (Hallquist, 2006), desarrollando en el mismo distintos tipos de modelos de c��lculo que se pueden clasificar en dos tipos principales: 1) modelos basados en elementos finitos de continuo, en los que se discretiza directamente el medio continuo mediante grados de libertad nodales de desplazamientos; 2) modelos basados en elementos finitos estructurales, mediante vigas y l��minas, que incluyen hip��tesis cinem��ticas para elementos lineales o superficiales. Estos modelos se desarrollan y discuten a varios niveles distintos: 1) a nivel del comportamiento de los materiales, 2) a nivel de la respuesta de elementos estructurales tales como columnas, vigas o losas, y 3) a nivel de la respuesta de edificios completos o de partes significativas de los mismos. Se desarrollan modelos de elementos finitos de continuo 3D muy detallados que modelizan el hormig��n en masa y el acero de armado de forma segregada. El hormig��n se representa con un modelo constitutivo del hormig��n CSCM (Murray et al., 2007), que tiene un comportamiento inel��stico, con diferente respuesta a tracci��n y compresi��n, endurecimiento, da��o por fisuraci��n y compresi��n, y rotura. El acero se representa con un modelo constitutivo elastopl��stico bilineal con rotura. Se modeliza la geometr��a precisa del hormig��n mediante elementos finitos de continuo 3D y cada una de las barras de armado mediante elementos finitos tipo viga, con su posici��n exacta dentro de la masa de hormig��n. La malla del modelo se construye mediante la superposici��n de los elementos de continuo de hormig��n y los elementos tipo viga de las armaduras segregadas, que son obligadas a seguir la deformaci��n del s��lido en cada punto mediante un algoritmo de penalizaci��n, simulando as�� el comportamiento del hormig��n armado. En este trabajo se denominar��n a estos modelos simplificadamente como modelos de EF de continuo. Con estos modelos de EF de continuo se analiza la respuesta estructural de elementos constructivos (columnas, losas y p��rticos) frente a acciones explosivas. Asimismo se han comparado con resultados experimentales, de ensayos sobre vigas y losas con distintas cargas de explosivo, verific��ndose una coincidencia aceptable y permitiendo una calibraci��n de los par��metros de c��lculo. Sin embargo estos modelos tan detallados no son recomendables para analizar edificios completos, ya que el elevado n��mero de elementos finitos que ser��an necesarios eleva su coste computacional hasta hacerlos inviables para los recursos de c��lculo actuales. Adicionalmente, se desarrollan modelos de elementos finitos estructurales (vigas y l��minas) que, con un coste computacional reducido, son capaces de reproducir el comportamiento global de la estructura con una precisi��n similar. Se modelizan igualmente el hormig��n en masa y el acero de armado de forma segregada. El hormig��n se representa con el modelo constitutivo del hormig��n EC2 (Hallquist et al., 2013), que tambi��n presenta un comportamiento inel��stico, con diferente respuesta a tracci��n y compresi��n, endurecimiento, da��o por fisuraci��n y compresi��n, y rotura, y se usa en elementos finitos tipo l��mina. El acero se representa de nuevo con un modelo constitutivo elastopl��stico bilineal con rotura, usando elementos finitos tipo viga. Se modeliza una geometr��a equivalente del hormig��n y del armado, y se tiene en cuenta la posici��n relativa del acero dentro de la masa de hormig��n. Las mallas de ambos se unen mediante nodos comunes, produciendo una respuesta conjunta. En este trabajo se denominar��n a estos modelos simplificadamente como modelos de EF estructurales. Con estos modelos de EF estructurales se simulan los mismos elementos constructivos que con los modelos de EF de continuo, y comparando sus respuestas estructurales frente a explosi��n se realiza la calibraci��n de los primeros, de forma que se obtiene un comportamiento estructural similar con un coste computacional reducido. Se comprueba que estos mismos modelos, tanto los modelos de EF de continuo como los modelos de EF estructurales, son precisos tambi��n para el an��lisis del fen��meno de colapso progresivo en una estructura, y que se pueden utilizar para el estudio simult��neo de los da��os de una explosi��n y el posterior colapso. Para ello se incluyen formulaciones que permiten considerar las fuerzas debidas al peso propio, sobrecargas y los contactos de unas partes de la estructura sobre otras. Se validan ambos modelos con un ensayo a escala real en el que un m��dulo con seis columnas y dos plantas colapsa al eliminar una de sus columnas. El coste computacional del modelo de EF de continuo para la simulaci��n de este ensayo es mucho mayor que el del modelo de EF estructurales, lo cual hace inviable su aplicaci��n en edificios completos, mientras que el modelo de EF estructurales presenta una respuesta global suficientemente precisa con un coste asumible. Por ��ltimo se utilizan los modelos de EF estructurales para analizar explosiones sobre edificios de varias plantas, y se simulan dos escenarios con cargas explosivas para un edificio completo, con un coste computacional moderado. The frequency of explosions on buildings whether they are intended or accidental is small, but they can have catastrophic effects. Being able to predict in a accurate enough manner the consequences of these dynamic actions on civil buildings, among which frame-type reinforced concrete buildings are a frequent typology is desirable. In this doctoral thesis different practical options for the modeling and computer assisted numerical calculation of reinforced concrete structures submitted to explosions are explored. Numerical finite elements models with explicit time-based integration are employed, demonstrating their effective capacity in the simulation of the occurring fast dynamic and highly nonlinear physical and structural phenomena, allowing to predict the damage caused by the explosion itself as well as by the possible progressive collapse of the structure. The work has been carried out with the commercial finite elements code LS-DYNA (Hallquist, 2006), developing several types of calculation model classified in two main types: 1) Models based in continuum finite elements in which the continuous medium is discretized directly by means of nodal displacement degrees of freedom; 2) Models based on structural finite elements, with beams and shells, including kinematic hypothesis for linear and superficial elements. These models are developed and discussed at different levels: 1) material behaviour, 2) response of structural elements such as columns, beams and slabs, and 3) response of complete buildings or significative parts of them. Very detailed 3D continuum finite element models are developed, modeling mass concrete and reinforcement steel in a segregated manner. Concrete is represented with a constitutive concrete model CSCM (Murray et al., 2007), that has an inelastic behaviour, with different tension and compression response, hardening, cracking and compression damage and failure. The steel is represented with an elastic-plastic bilinear model with failure. The actual geometry of the concrete is modeled with 3D continuum finite elements and every and each of the reinforcing bars with beam-type finite elements, with their exact position in the concrete mass. The mesh of the model is generated by the superposition of the concrete continuum elements and the beam-type elements of the segregated reinforcement, which are made to follow the deformation of the solid in each point by means of a penalty algorithm, reproducing the behaviour of reinforced concrete. In this work these models will be called continuum FE models as a simplification. With these continuum FE models the response of construction elements (columns, slabs and frames) under explosive actions are analysed. They have also been compared with experimental results of tests on beams and slabs with various explosive charges, verifying an acceptable coincidence and allowing a calibration of the calculation parameters. These detailed models are however not advised for the analysis of complete buildings, as the high number of finite elements necessary raises its computational cost, making them unreliable for the current calculation resources. In addition to that, structural finite elements (beams and shells) models are developed, which, while having a reduced computational cost, are able to reproduce the global behaviour of the structure with a similar accuracy. Mass concrete and reinforcing steel are also modeled segregated. Concrete is represented with the concrete constitutive model EC2 (Hallquist et al., 2013), which also presents an inelastic behaviour, with a different tension and compression response, hardening, compression and cracking damage and failure, and is used in shell-type finite elements. Steel is represented once again with an elastic-plastic bilineal with failure constitutive model, using beam-type finite elements. An equivalent geometry of the concrete and the steel is modeled, considering the relative position of the steel inside the concrete mass. The meshes of both sets of elements are bound with common nodes, therefore producing a joint response. These models will be called structural FE models as a simplification. With these structural FE models the same construction elements as with the continuum FE models are simulated, and by comparing their response under explosive actions a calibration of the former is carried out, resulting in a similar response with a reduced computational cost. It is verified that both the continuum FE models and the structural FE models are also accurate for the analysis of the phenomenon of progressive collapse of a structure, and that they can be employed for the simultaneous study of an explosion damage and the resulting collapse. Both models are validated with an experimental full-scale test in which a six column, two floors module collapses after the removal of one of its columns. The computational cost of the continuum FE model for the simulation of this test is a lot higher than that of the structural FE model, making it non-viable for its application to full buildings, while the structural FE model presents a global response accurate enough with an admissible cost. Finally, structural FE models are used to analyze explosions on several story buildings, and two scenarios are simulated with explosive charges for a full building, with a moderate computational cost.

Estudio de la diversidad gen��tica de Botrytis sp en orqu��deas y la resistencia al ataque del hongo

En la actualidad la mayor��a de plantas sufren p��rdidas debido a las enfermedades que les provocan los hongos. Uno de estos grupos amenazado por el ataque de los hongos son las especies de la familia Orchidaceae, especies que se encuentran amenazadas y con numerosas especies en peligro de extinci��n. Uno de los problemas sanitarios m��s destacados es Botrytis cinerea, hongo pat��geno cosmopolita, causante de enfermedades importantes en muchas plantas tales como frutas, verduras, accesiones de viveros, plantas ornamentales y huertos cultivos (Jarvis 1977; Elad et al., 2007). Este g��nero es uno de los grupos de hongos m��s ampliamente conocido y distribuido. Contiene 22 especies (Hennebert 1973; Yohalem et al., 2003) y un h��brido (B. allii) (Yohalem & Alabama, 2003) vinculado a las etapas sexuales y un amplio n��mero de hu��spedes espec��ficos (Beever y Weds, 2000); infecta m��s de 200 especies vegetales distintas (Williamson et al., 2007). Dada la importancia de este pat��geno se realiza un estudio de caracterizaci��n morfol��gica y molecular del hongo, aislado de plantas de orqu��deas cultivadas en condiciones de invernadero, de hortalizas y plantas frutales, con s��ntomas de necrosis, atizonamientos y pudriciones. El an��lisis de las caracter��sticas morfol��gicas (presencia de esclerocios, tama��o de conidios, presencia de estructuras sexuales in vitro) y fenot��picas (crecimiento micelial a diferentes temperaturas, germinaci��n de esporas), nos permiti�� determinar caracter��sticas importantes del comportamiento del hongo y establecer cu��les son las mejores condiciones para su patogenicidad. Se afianzo este trabajo con estudios moleculares a trav��s del an��lisis de la regi��n ribosomal ITS1-ITS4. Entre los aislados estudiados se identificaron dos especies diferentes, Botrytis cinerea y B. fabiopsis, esta ��ltima conocida como especifica de Vicia faba, se lo aisl�� de una planta de Pelargonium sp. Se hizo un an��lisis filogen��tico para comparar estas dos especies, encontr��ndose que B. fabiopsis est�� estrechamente relacionada con B. cinerea y B. elliptica, pero lejanamente relacionado con B. fabae. Adem��s, se analiz�� las poblaciones de los aislados de Botrytis, para ello se seleccionaron tres parejas de cebadores microsatelites con altos porcentajes de polimorfismo. Al analizar la similaridad entre los aislados se determinaron tres grupos de poblaciones de B. cinerea entre los cuales Botrytis fabiopsis comparte un grupo grande con B. cinerea. La diferenciaci��n gen��tica no fue significativa entre la poblaci��n de aislados de orqu��deas y hortalizas, la diferencia g��nica que fue muy baja, lo que sugiere que la especificidad de Botrytis no est�� dada por los hospederos, aunque la posibilidad de la especificidad con alg��n cultivo no puede descartarse. ABSTRACT Most plants suffer diseases caused by fungi. Orchidaceae is one of the threatened groups with many endangered species. Included into the most important problems in plant health is Botrytis cinerea, a cosmopolitan pathogen which causes major diseases in many plants of agronomic interest such as fruits, vegetables, planthouses accessions and ornamental plants (Jarvis, 1977; Elad et al, 2007). The genus Botrytis is one of the most widely and disseminated fungi. The genus contains 22 species (Hennebert 1973; Yohalem et al, 2003) and a hybrid (B. allii) (Yohalem & Alabama, 2003) linked to the sexual stages of a large number of specific hosts (Beever & Weds, 2000); infects over 200 different plant species (Williamson et al., 2007). Due to the importance of this pathogen, a study of morphological and molecular characterization of the fungus was carried out. Fungi samples were isolated from orchid plants grown in greenhouse conditions, vegetables and fruits with signs of necrosis, blight and rottening. To establish the best conditions for pathogenicity, behavioral characteristics of the fungus were studied through the analysis of morphological characteristics (presence of sclerotia, conidia size, sexual structures in vitro) and mycelial growth at different temperatures. To complete the characterization of the fungi, a molecular study was performed via the analysis of ribosomal ITS1-ITS4 region. Two different species were identified: Botrytis cinerea and Botrytis fabiopsis (known by specificity to Vicia faba). B. fabiopsis was isolated from a plant of the genus Pelargonium. A phylogenetic analysis was carried out to compare these two species leading to the conclusion that B. fabiopsis is closely related to B. cinerea and B. elliptica, but distantly related to B. fabae. The populations of Botrytis isolates were also analyzed. Three pairs of microsatellite primers with high percentages of polymorphism were selected. A similarity analysis showed three groups of populations of B. cinerea, including Botrytis fabiopsis. The genetic differentiation was not significant among the populations of isolates from orchids and vegetables; genetic differences were very low, suggesting that the specificity of Botrytis species is not given by the hosts.