Adaptación de la docencia en el cálculo de estructuras a las nuevas tecnologías

La implantación de las nuevas metodologías de enseñanza a partir de las directrices establecidas en el Espacio Europeo de Educación Superior, ha supuesto una renovación necesaria en los materiales docentes utilizados. En este sentido, el presente artículo muestra los avances en el uso de programas informáticos para la resolución de estructuras desarrollado a lo largo de las diferentes asignaturas que conforman las titulaciones de Ingeniería Civil, el Máster de Caminos, Canales, y Puertos, así como el Máster de Ingeniería de los Materiales, Agua y Terreno de la Universidad de Alicante. De esta forma el alumno es capaz de aproximarse a la realidad laboral, pudiendo comparar los resultados analíticos resueltos de forma tradicional, con los obtenidos con software comerciales ampliamente extendidos en el campo profesional. El uso de dichas herramientas se ha introducido de forma progresiva a lo largo de todos los cursos de las titulaciones anteriormente comentadas. Inicialmente, el alumno se familiariza con la resolución de estructuras a través de elementos barra, combinando diferentes materiales y acciones. Finalmente, el alumno desarrolla elementos placa, así como modelos reológicos y análisis dinámicos de estructuras. Por este motivo, y con el fin de completar la educación de los alumnos, en el presente trabajo se ha tratado de aproximar al alumno a las estructuras reales y a su posterior modelización numérica.

Method for targetless tracking subpixel in-plane movements

We present a targetless motion tracking method for detecting planar movements with subpixel accuracy. This method is based on the computation and tracking of the intersection of two nonparallel straight-line segments in the image of a moving object in a scene. The method is simple and easy to implement because no complex structures have to be detected. It has been tested and validated using a lab experiment consisting of a vibrating object that was recorded with a high-speed camera working at 1000 fps. We managed to track displacements with an accuracy of hundredths of pixel or even of thousandths of pixel in the case of tracking harmonic vibrations. The method is widely applicable because it can be used for distance measuring amplitude and frequency of vibrations with a vision system.

Coordinación vertical de la formación en Cálculo de Estructuras dentro del Grado en Ingeniería Civil: Desarrollo de aplicaciones interactivas para la docencia

Las nuevas tecnologías aplicadas a la enseñanza permiten la visualización de fenómenos físicos y su relación con la base matemática utilizada en la modelización de los mismos. En este trabajo se ha utilizado el programa Mathematica para realizar aplicaciones ilustrativas de distintos conceptos básicos para el cálculo de estructuras de ingeniería civil y edificación. Se han tratado temas como la reología, la plastificación de los materiales, la relación entre tensiones y deformaciones de los sólidos elásticos o la dinámica estructural, siempre desde un punto de vista teórico-práctico y tratando de mantener en todo momento un carácter interactivo que permita la participación activa de los estudiantes. Cada aplicación compagina los fundamentos teóricos y la influencia de los parámetros implicados, con la visualización en forma de gráfico animado de la función resultante.

A Unique Prestressed Concrete Pedestrian Bridge in Spain

This paper describes the so-called Kiss Bridge. This structure resembles a kiss, a subtle touch of structures. The beams have been structurally designed to adapt the Japanese art of paper folding called "origami." The material used for constructing the floating beams is white reinforced concrete in the form of folded shells. The two geometrically different parts have distinct structural behaviors. The length of the main pathway of both structures is over 60 m. The pedestrian bridge crosses an artificial rainwater channel with a skew of 45° with respect to the referred channel. The joint between the cantilever structure and the Y-shaped one is located over the middle of the channel. Each stretch has different transversal sections. The pedestrian bridge is made with prestressed self-compacting reinforced concrete of 60 MPa. The foundation is shallow, comprising footings and footing beams made of 25 MPa conventional concrete. The cantilever structure with its foundations is designed as a semi-integral bridge whereas the Y-shaped one is an integral structure. The dynamic behavior of the structure was carefully studied to ensure that the dynamic loads generated by pedestrians do not cause excessive vibrations, especially to the cantilever structure, which could present dynamic interactions with the pedestrians walking. The bridge was recognized, in the 2014 edition of the fib Awards for Outstanding Concrete Structures, for having made a valuable contribution to the image and promotion of concrete structures.

Análisis numérico del comportamiento vibratorio del conjunto móvil de un altavoz dinámico

En este trabajo se describe el proceso llevado a cabo para analizar numéricamente mediante el método de los elementos finitos (MEF) el comportamiento vibratorio del conjunto móvil de un altavoz dinámico de bobina con doble suspensión inferior y en ausencia de la superior. El estudio se centra en el rango de baja frecuencia. El calibrado del modelo se realiza en base a medidas experimentales de la frecuencia de resonancia y desplazamiento del diafragma. Se hace énfasis en la importancia de los factores de participación asociados a la fuerza de excitación y en los cambios que se producen en estos al introducir fuerzas no equilibradas. Así mismo, el análisis proporciona datos para decidir sobre la distancia entre suspensiones, su número óptimo de pliegues y la ubicación de las trencillas, siendo estos parámetros de gran interés en el diseño de este tipo de altavoces.

Targetless image-based method for measuring displacements and strains on concrete surfaces with a consumer camera

Measurement of concrete strain through non-invasive methods is of great importance in civil engineering and structural analysis. Traditional methods use laser speckle and high quality cameras that may result too expensive for many applications. Here we present a method for measuring concrete deformations with a standard reflex camera and image processing for tracking objects in the concretes surface. Two different approaches are presented here. In the first one, on-purpose objects are drawn on the surface, while on the second one we track small defects on the surface due to air bubbles in the hardening process. The method has been tested on a concrete sample under several loading/unloading cycles. A stop-motion sequence of the process has been captured and analyzed. Results have been successfully compared with the values given by a strain gauge. Accuracy of our methods in tracking objects is below 8 μm, in the order of more expensive commercial devices.

Огляд наукових досліджень в галузі вивчення напружено-деформованого стану трубобетонних конструкцій

The paper presents an analytical review of the literature, which reflects the results of national and foreign scientific researches aimed to studying the features of the composition and dosage of components of self compacting concrete as one of the most promising aggregate for modern composite structures. In addition, the results of numerical and experimental researches of stress-strain state of composite structures (concrete-filled tubes) under the influence of various power factors, have been considered. The description and features of existing analytical methods for the determination of the bearing capacity of the considered structures under compression and bendings, have been given. The analysis of deformation model of confined concrete in a composition of the composite structure, as well as non-linear models of steel works with their distinctive features, has been carried out. The main approaches to the finite element modeling of composite structures have been determined.

El comportamiento estructural en la naturaleza como fuente de conocimiento aplicado a la Arquitectura

Esta comunicación está basada en el análisis de los modelos estructurales existentes en la naturaleza como punto de partida de proyectos de estructuras en el ámbito de la arquitectura. Pretende resumir la forma de abordar el proyecto estructural arquitectónico desde la experimentación, desde la generación de la forma partiendo de procesos de autoformación y siendo acorde, en todo momento, con los planteamientos de las construcciones ligeras. Se plantea el análisis del comportamiento estructural de objetos de la naturaleza y la interpretación que de él han realizado arquitectos tan relevantes como Frei Otto, Antonio Gaudí o Bodo Rasch. En primer lugar se propone el estudio y análisis de una estructura ya proyectada y/o construida por arquitectos especialistas en el diseño de estructuras arquitectónicas. Este análisis se produce a través de la construcción de un modelo a escala. Posteriormente, se pide al alumno que proyecte una segunda maqueta en el que tenga que aplicar los conceptos extraídos del primer ejercicio, valorándolos y, en su caso, proponiendo mejoras. En el proceso de experimentación se trabaja sobre membranas, cáscaras, estructuras de tensegridad, neumáticas, óseas, de crecimiento fractal, en general, estructuras ligeras. En conclusión, establecer un procedimiento inverso, partir de la experimentación y, posteriormente, buscar las justificaciones teóricas. Este procedimiento permite al alumno conocer, de forma experimental, el comportamiento de los distintos tipos estructurales, cotejándolos con la carga teórica y siendo posible aplicarlo en futuros proyectos originales.

Análisis experimental de la pérdida de adherencia hormigón-acero en hormigones sometidos a altas temperaturas

En el conjunto de materiales de construcción habituales en la edificación y las obras de ingeniería, el hormigón destaca entre otras razones por su excelente comportamiento frente a las altas temperaturas y la exposición al fuego. El presente estudio se centra en la adherencia residual entre el hormigón y las barras de acero corrugado soldable tras exponer probetas a altas temperaturas y enfriarlas hasta temperatura ambiente por convección natural. El estudio incluye hormigones de resistencia convencional, hormigones de alta resistencia y hormigones reforzados con fibras de polipropileno y fibras de acero. La adherencia hormigón-acero se ha medido mediante el conocido ensayo de pull-out. La campaña experimental también ha incluido la resistencia a compresión y la resistencia a tracción indirecta. Parte de las probetas se han ensayado a 28 días de edad a temperatura ambiente. A 60 días de edad se han repetido los ensayos a temperatura ambiente y se han realizado esos mismos ensayos en probetas calentadas en un horno industrial hasta tres rangos de temperatura: 450°C, 650°C y 825°C. Previo al proceso de calentamiento han sido sometidas durante 3 horas a un escalón de secado a 120°C. Mediante la metodología propuesta ha sido posible caracterizar la evolución de la pérdida de adherencia residual entre el acero y el hormigón conforme se exponen los especímenes a temperaturas más elevadas. La adición de fibras no tiene una influencia clara en la adherencia a temperatura ambiente. Sin embargo, sí se ha conseguido determinar una mejora sustancial de la adherencia residual en los hormigones, reforzados con fibras de acero sometidos a altas temperaturas.

Ventilated Stone Veneer: Mechanical Behaviour, Calculation Methodologies, Major Pathologies and Existing Tests

The increase of building pathologies related to the use of stone materials and the use of ventilated stone veneers, requires the reformulation of design concepts in building façades and also the reformulation of the architectural project. The aim of this paper is to identify, analyze and evaluate synthetically building pathologies in stone ventilated façades in order to obtain the main technical conditions to be considered in the architectural design, by interpreting its mechanical behavior and capabilities to prevent such pathologies and to ensure the proper features during the building lifetime. The methodology is based on both laboratory stone tests and in situ tests about construction systems, by analyzing physical and mechanical behavior of the outer layer in relation to other building requirements. The results imply the need of proper sizing, specific quality control and practical application of calculation methods, to control high concentration pressures in ventilated façades by reaching appropriate project solutions. In conclusion, the research about different pathologies of stone ventilated façades, the study of their mechanical behavior, their anchorage and their connection with their constructive aspects, will help to improve the construction quality of the stone ventilated façade in buildings and to enhance the use of natural stone in modern architecture.

Aplicación del dibujo arquitectónico en 3D para el análisis histórico de los sistemas constructivos industrializados

La condición tridimensional de la construcción edificatoria precisa del uso del dibujo en 3D como la mejor herramienta de proyecto y transmisión de conocimientos técnicos y formales. El objetivo de esta comunicación es mostrar la aplicación de la expresión gráfica en 3D en un análisis histórico sobre la evolución de la envolvente industrializada en arquitectura, identificando sus principales condicionantes técnicos y constructivos. El estudio compara la evolución del uso de sistemas constructivos industrializados mediante un análisis gráfico de las soluciones constructivas más destacables. La metodología empleada se basa en la identificación y estudio de determinados sistemas constructivos industrializados compuestos por materiales ligeros así como de obras de arquitectura representativas por su influencia en la evolución de la envolvente arquitectónica en la segunda mitad del siglo XX. La representación gráfica en 3D ayuda a comparar las obras analizadas desde aspectos tecnológicos y formales, constatándose la utilidad del dibujo asistido por ordenador en el análisis constructivo realizado. En conclusión, el uso del dibujo arquitectónico en 3D contribuye, por la mejor comprensión de las características espaciales de las soluciones constructivas, al análisis de las propiedades materiales y funcionales de los sistemas constructivos industrializados y su aplicación al diseño arquitectónico, ayudando a perfeccionar su conocimiento e incrementando la calidad constructiva y compromiso social de las propuestas arquitectónicas.

Software for video-based multi-point frequency measuring and mapping

Complementary programs

Methods and algorithms for video-based multi-point frequency measuring and mapping

Software for video-based multi-point frequency measuring and mapping: http://hdl.handle.net/10045/53429

Software for "Realistic limits for subpixel movement detection"

Object tracking with subpixel accuracy is of fundamental importance in many fields since it provides optimal performance at relatively low-cost. Although there are many theoretical proposals that lead to resolution increments of several orders of magnitude, in practice, this resolution is limited by the imaging systems. In this paper we propose and demonstrate through numerical models a realistic limit for subpixel accuracy. The final result is that maximum achievable resolution enhancement is connected with the dynamic range of the image, i.e. the detection limit is 1/2^(nr.bits). Results here presented may help to proper design of superresolution experiments in microscopy, surveillance, defense and other fields.

Highly Conductive Carbon Fiber Reinforced Concrete for Icing Prevention and Curing

This paper aims to study the feasibility of highly conductive carbon fiber reinforced concrete (CFRC) as a self-heating material for ice formation prevention and curing in pavements. Tests were carried out in lab ambient conditions at different fixed voltages and then introduced in a freezer at −15 °C. The specimens inside the freezer were exposed to different fixed voltages when reaching +5 °C for prevention of icing and when reaching the temperature inside the freezer, i.e., −15 °C, for curing of icing. Results show that this concrete could act as a heating element in pavements with risk of ice formation, consuming a reasonable amount of energy for both anti-icing (prevention) and deicing (curing), which could turn into an environmentally friendly and cost-effective deicing method.