Redes de seguridad para cierre vertical de fachadas

Entre otros medios de protección colectiva, en los últimos años se vienen utilizando en España redes verticales de cierre de fachadas, a paño completo entre forjados en fase de estructura, y también para huecos menores como ventanas o puertas, en fases posteriores. Este tipo de protección no cuenta hasta el momento con ningún tipo de regulación oficial, si bien en el grupo de trabajo AEN/CTN81/SC2/GT7 se desarrolla actualmente el borrador de la norma Pr UNE 81651 a tal fin. Desde el Dtº. de Ing. de la Construcción de la Universidad de Alicante, varios miembros del grupo de trabajo han desarrollado, contando con la experiencia en otros sistemas de protección, algunos modelos numéricos con elementos finitos para valorar y cuantificar variables mecánicas asociadas al episodio de una eventual caída de una persona sobre este tipo de redes, caracterizado por una menor energía cinética que para otros tipos de ellas. En el artículo se exponen los resultados obtenidos para ambos tipos de paños, grandes y pequeños, donde se han valorado la separación de anclajes de la red, las aberturas generadas en su perímetro durante la retención, los esfuerzos en anclajes y elementos textiles, el factor de impacto que sufriría el accidentado y la repercusión de la disposición geométrica de la red, al cuadro o al rombo.

Measurement of wide frequency range structural microvibrations with a pocket digital camera and sub-pixel techniques

Analysis of vibrations and displacements is a hot topic in structural engineering. Although there is a wide variety of methods for vibration analysis, direct measurement of displacements in the mid and high frequency range is not well solved and accurate devices tend to be very expensive. Low-cost systems can be achieved by applying adequate image processing algorithms. In this paper, we propose the use of a commercial pocket digital camera, which is able to register more than 420 frames per second (fps) at low resolution, for accurate measuring of small vibrations and displacements. The method is based on tracking elliptical targets with sub-pixel accuracy. Our proposal is demonstrated at a 10 m distance with a spatial resolution of 0.15 mm. A practical application over a simple structure is given, and the main parameters of an attenuated movement of a steel column after an impulsive impact are determined with a spatial accuracy of 4 µm.

Estudio de la influencia de la temperatura en las propiedades físicas y mecánicas de la calcarenita de San Julián

En este trabajo se muestran los resultados de una serie de ensayos de laboratorio realizados para estudiar el efecto de las altas temperaturas en las propiedades físicas y mecánicas de una calcarenita muy usada como material de construcción en edificios y monumentos históricos de la ciudad de Alicante. El objetivo es evaluar el daño térmico producido en el material al exponerlo a diferentes temperaturas y la influencia de los diferentes procesos de enfriamiento (al aire y por inmersión en agua), así como la viabilidad del diagnóstico del daño mediante métodos no destructivos (ultrasonidos). Se han utilizado probetas cilíndricas extraídas de bloques de roca sobre las que se han realizado ensayos de caracterización del material intacto obteniendo la porosidad, velocidades de propagación de las ondas P y S, módulos dinámicos y estáticos y resistencia a compresión uniaxial. El calentamiento se ha efectuado en horno eléctrico a temperaturas de entre 105 y 600ºC, en intervalos de 100ºC. Para cada temperatura (excepto 105 ºC) se han calentado diez probetas, enfriándolas posteriormente mediante dos procesos diferentes, obteniendo datos de un total de 55 probetas sometidas a diferentes condiciones de temperatura y método de enfriamiento. Finalmente, se han determinado de nuevo las propiedades de las probetas tras su calentamiento, comparando y correlacionando las diferentes variables. Las conclusiones principales destacan un acusado descenso de los valores de las propiedades medidas con la temperatura (excepto la porosidad que aumenta). Este descenso se acelera notablemente con enfriamiento por agua. Los ensayos no destructivos detectan el deterioro producido en el proceso de igual forma que los destructivos.

Mechanical Properties and Durability of CNT Cement Composites

In the present paper, changes in mechanical properties of Portland cement-based mortars due to the addition of carbon nanotubes (CNT) and corrosion of embedded steel rebars in CNT cement pastes are reported. Bending strength, compression strength, porosity and density of mortars were determined and related to the CNT dosages. CNT cement paste specimens were exposed to carbonation and chloride attacks, and results on steel corrosion rate tests were related to CNT dosages. The increase in CNT content implies no significant variations of mechanical properties but higher steel corrosion intensities were observed.

Relationship between static and dynamic elastic modulus of calcarenite heated at different temperatures: the San Julián's stone

The San Julián’s stone is the main material used to build the most important historical buildings in Alicante city (Spain). This paper describes the analysis developed to obtain the relationship between the static and the dynamic modulus of this sedimentary rock heated at different temperatures. The rock specimens have been subjected to heating processes at different temperatures to produce different levels of weathering on 24 specimens. The static and dynamic modulus has been measured for every specimen by means of the ISRM standard and ultrasonic tests, respectively. Finally, two analytic formulas are proposed for the relationship between the static and the dynamic modulus for this stone. The results have been compared with some relationships proposed by different researchers for other types of rock. The expressions presented in this paper can be useful for the analysis, using non-destructive techniques, of the integrity level of historical constructions built with San Julián’s stone affected by fires.

Self-heating function of carbon nanofiber cement pastes

The viability of carbon nanofiber (CNF) composites in cement matrices as a self-heating material is reported in this paper. This functional application would allow the use of CNF cement composites as a heating element in buildings, or for deicing pavements of civil engineering transport infrastructures, such as highways or airport runways. Cement pastes with the addition of different CNF dosages (from 0 to 5% by cement mass) have been prepared. Afterwards, tests were run at different fixed voltages (50, 100 and 150V), and the temperature of the specimens was registered. Also the possibility of using a casting method like shotcrete, instead of just pouring the fresh mix into the mild (with no system’s efficiency loss expected) was studied. Temperatures up to 138 °C were registered during shotcrete-5% CNF cement paste tests (showing initial 10 °C/min heating rates). However a minimum voltage was required in order to achieve a proper system functioning.

Temperature influence on the physical and mechanical properties of a porous rock: San Julian's calcarenite

This work discusses the results from tests which were performed in order to study the effect of high temperatures in the physical and mechanical properties of a calcarenite (San Julian's stone). Samples, previously heated at different temperatures (from 105 °C to 600 °C), were tested. Non-destructive tests (porosity and ultrasonic wave propagation) and destructive tests (uniaxial compressive strength and slake durability test) were performed over available samples. Furthermore, the tests were carried out under different conditions (i.e. air-cooled and water-cooled) in order to study the effect of the fire off method. The results show that uniaxial compressive strength and elastic parameters (i.e. elastic modulus and Poisson's ratio), decrease as the temperature increases for the tested range of temperatures. A reduction of the uniaxial compressive strength up to 35% and 50% is observed in air-cooled and water-cooled samples respectively when the samples are heated to 600 °C. Regarding the Young's modulus, a fall over 75% and 78% in air-cooled and water-cooled samples respectively is observed. Poisson's ratio also declines up to 44% and 68% with the temperature in air-cooled and water-cooled samples respectively. Slake durability index also exhibits a reduction with temperature. Other physical properties, closely related with the mechanical properties of the stone, are porosity, attenuation and propagation velocity of ultrasonic waves in the material. All exhibit considerable changes with temperature.

Effect of aspect ratio on strain sensing capacity of carbon fiber reinforced cement composites

The electrical resistivity of carbon fiber reinforced cement composites (CFRCCs) has been widely studied, because of their utility as multifunctional materials. The percolation phenomenon has also been reported and modeled when the electrical behavior of those materials had to be characterized. Amongst the multiple applications of multifunctional cement composites the ability of a CFRCC to act as a strain sensor is attractive. This paper provides experimental data relating self-sensing function and percolation threshold, and studying the effect of fiber aspect ratio on both phenomena. Higher fiber slenderness permitted percolation at lower carbon fiber addition, affected mechanical properties and improved strain-sensing sensitivity of CFRCC, which was also improved if percolation had not been achieved.

Seismic behavior of a masonry chimney with severe cracking condition: preliminary study

This paper presents a structural analysis of a masonry chimney built in the 1940s, which is currently being cataloged as local interest heritage. This structure has not served any industrial purpose for the last thirty years. The chimney is located in the town of Agost (Alicante - Spain) and directly exposed to the prevailing winds from the sea, as it is approximately 12 km away from the waterfront and there are not any significant barriers, which could protect the structure against the wind. There are longitudinal cracks and fissures all along the shaft because of the chimney’s geometrical characteristics, the effect of the masonry creep and especially the lack of maintenance. Moreover, there is also a permanent bending deformation in the upper 1/3 of the height due to the wind pressure. A numerical analysis for the static behavior against gravity and wind loads was performed using the structure’s current conditions after a detailed report of its geometry, its construction system and the cracking pattern. Afterwards, the dynamic behavior was studied, i.e. a seismic analysis using both response spectra and accelerograms in order to examine the structural stability. This work shows the pre-monitoring analysis before any experimental testing. Using the current results the future test conditions will be determined (e.g. number of sensors and monitoring point location, excitation systems, etc) prior to a possible structural reinforcement by applying composite material (fiber reinforced polymers).

Propiedades físicas y mecánicas de una calcarenita: la Piedra de San Julián

En este trabajo se estudian las características físico-mecánicas de la Piedra de San Julián y su comportamiento frente a procesos de calentamiento a temperaturas similares a las alcanzadas en un incendio, así como la puesta a punto y validación de métodos dinámicos no destructivos para el dictamen del estado de desgaste del material. El enfoque está orientado a los parámetros que más interesan en la utilización de la Piedra como material de construcción. Dado que esta Tesis se realiza por compendio de artículos, por razones prácticas y necesidades de publicación, el contenido de la misma está dividido en tres grandes bloques, como son: fluencia, exposición a altas temperaturas y relación entre módulos estáticos y dinámicos. Para el estudio de la fluencia o deformabilidad a largo plazo bajo carga constante se han realizado ensayos de carga estáticos de larga duración. Por otra parte, se ha efectuado un análisis del comportamiento reológico del hormigón en las distintas normativas, especialmente en el Código Modelo FIB (2010), y se ha buscado un paralelismo entre las previsiones del Código y los resultados obtenidos en los ensayos. Al mismo tiempo se han probado varios modelos reológicos que reproduzcan de forma precisa el comportamiento de la fluencia según el Código y los ensayos. Esto ha permitido ajustar una función, adaptando las especificaciones del Código modelo, que describe la deformación en el tiempo de la Piedra de San Julián. La validez teórica de esta ecuación alcanza períodos temporales similares a los existentes para los ensayos realizados con hormigón. El modelo reológico que se ha obtenido por ajuste de todo el período anterior, consta de cuatro celdas de Kelvin y predice igualmente la deformación por fluencia de la roca. La correcta evaluación de las deformaciones a largo plazo es necesaria siempre que se estudie la intervención en edificaciones históricas, bien sea variando la distribución de cargas, o simplemente realizando obras de mantenimiento de cierto calado. La influencia de la temperatura alcanzada y del proceso de enfriamiento utilizado, se ha analizado sobre 55 muestras de roca calentando a temperaturas de hasta 600 ºC y enfriando por dos métodos: al aire y mediante inmersión en agua, ambas a temperatura ambiente. Los parámetros controlados antes y después del proceso térmico han sido: porosidades abierta y total velocidad de propagación de ondas ultrasónicas, módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, resistencia a compresión uniaxial (UCS) y durabilidad según el ensayo de sequedad, humedad y desmoronamiento, Slake Durability Test (SDT). Como conclusiones más notables cabe destacar: la UCS disminuye en un 35% y en un 5O% según el enfriamiento se haya realizado al aire o por inmersión, mientras que el módulo de elasticidad se reduce entre un 75% y un 80%. Las conclusiones obtenidas son importantes para la determinación del daño estructural producido en un incendio, así como para evaluar la influencia del método de extinción. Por otra parte, pueden servir para estimar indirectamente la temperatura máxima alcanzada en un incendio, de cara a la determinación de los posibles efectos sobre otros elementos constructivos. Para la relación entre módulos estáticos y dinámicos se han estudiado 24 muestras con diferentes grados de deterioro. Con los datos obtenidos en los ensayos se han analizado estadísticamente quince modelos de relación con diferentes combinaciones de variables, y se ha construido la correspondiente matriz de correlación. El coeficiente de determinación más alto corresponde a una relación lineal entre ambos módulos. La determinación del módulo de elasticidad por medios no destructivos y de fácil implementación es muy útil cuando se trata de dictaminar sobre el envejecimiento de un material estructural de este tipo. El valor del módulo con respecto al de la roca intacta es un indicador de las características resistentes y grado de debilitamiento del material. Sin embargo, el módulo bajo cargas gravitatorias -estáticas- difiere en general del obtenido dinámicamente, de una manera diferente según el material que se analice. Aquí se ha obtenido una expresión, que correlaciona con un alto valor del coeficiente de determinación ambos módulos, para la roca estudiada. Los parámetros, relaciones y modelos estudiados y propuestos en esta tesis, suponen un importante avance científico de gran utilidad para la conservación y restauración del patrimonio de edificios y otras obras de carácter histórico-cultural construidas con la Piedra de San Julián. Asimismo, las conclusiones obtenidas y los medios y métodos empleados podrán ser extrapolados a otros materiales similares con las adaptaciones oportunas.

Empleo de drones (RPAS) para la elaboración de material audiovisual docente en asignaturas de Ingeniería Civil

El presente trabajo estudia la utilización de drones telecomandados de uso comercial (RPAS) para producir material audiovisual específico de diversas asignaturas de las titulaciones de Ingeniería Civil. Se trata de un equipamiento de alta tecnología y coste relativamente asequible, en torno a 1.300 euros, para producir material audiovisual que hasta ahora únicamente podría ser obtenido empleando medios mucho más limitados (fotografías aéreas y de satélite) o mucho más costosos, tales como vuelos fotográficos específicos. De este modo, se valorará la viabilidad de introducción de una nueva herramienta tecnológica de innovación educativa hasta ahora no empleada en la elaboración de material docente, analizando sus principales ventajas y limitaciones.

Seguimiento de las nuevas metodologías docentes en Cálculo de Estructuras del Grado en Ingeniería Civil

Dentro de los cambios introducidos en el EEES, se incluyeron desde el curso 2011/2012 nuevas metodologías docentes en las asignaturas de Cálculo de Estructuras I y II en el Grado en Ingeniería Civil. En el caso de Cálculo de Estructuras I, se procedió a la incorporación de prácticas de laboratorio con diferentes tipologías de perfiles y materiales, de tal forma que el alumno se familiarizara con la realidad de las estructuras estudiadas en las clases de teoría. En el caso de Cálculo de Estructuras II, se procedió a la incorporación de prácticas con ordenador analizando diferentes software informáticos, de tal forma que el alumno fuera capaz de estudiar estructuras complejas. De esta manera, el objetivo principal de la RED en la que se enmarca el presente trabajo, es el seguimiento continuo y mejora de los materiales y prácticas docentes elaborados en dichas asignaturas. Por tanto, se han recogido los resultados tras los dos primeros años de docencia para analizar el efecto de los cambios metodológicos en la evaluación continua de los alumnos.

Preliminary interpretation of shaking-table response of a full-scale 3-storey building composed of thin reinforced concrete sandwich walls

In the last few decades, the use of cast in situ reinforced concrete sandwich panels for the construction of low- to mid-rise buildings has become more and more widespread due to several interesting properties of this construction technique, such as fast construction and high thermal and acoustic performances. Nonetheless the level of knowledge of the structural behavior of systems made of squat reinforced concrete sandwich panels is still not so consolidated, especially with reference to the seismic response, due to the lack of experimental studies. In recent years, while various experimental tests have been conducted on single panels aimed at assessing their seismic capacity, only few tests have been carried out on more complex structural systems. In this paper, the experimental results of a series of shaking-table tests performed on a full-scale 3-storey building are presented in detail. The main goal is to give to the scientific community the possibility of develop independent interpretation of these experimental results. An in-depth interpretation of the discrepancies between the analytical predictions and the experimental results is beyond the objective of this paper and is still under development. Nonetheless, preliminary interpretations indicate that both the stiffness and the strength of the building under dynamic excitation appear quite superior with respect to those expected from the results of previous pseudo-static cyclic tests conducted on simple specimens.

Acceleration and Deflection Analysis for Class C Edge Protection Systems in Construction Work

The requirements for edge protection systems on most sloped work surfaces (class C, according to EN 13374-2013 code) in construction works are studied in this paper. Maximum deceleration suffered by a falling body and maximum deflection of the protection system were analyzed through finite-element models and confirmed through full-scale experiments. The aim of this work is to determine which value for deflection system entails a safe deceleration for the human body. This value is compared with the requirements given by the current version of EN 13374-2013. An additional series of experiments were done to determine the acceleration linked to minimum deflection required by code (200 mm) during the retention process. According to the obtained results, a modification of this value is recommended. Additionally, a simple design formula for this falling protection system is proposed as a quick tool for the initial steps of design.

Three-dimensional planar object tracking with sub-pixel accuracy

Subpixel techniques are commonly used to increase the spatial resolution in tracking tasks. Object tracking with targets of known shape permits obtaining information about object position and orientation in the three-dimensional space. A proper selection of the target shape allows us to determine its position inside a plane and its angular and azimuthal orientation under certain limits. Our proposal is demonstrated both numerical and experimentally and provides an increase the accuracy of more than one order of magnitude compared to the nominal resolution of the sensor. The experiment has been performed with a high-speed camera, which simultaneously provides high spatial and temporal resolution, so it may be interesting for some applications where this kind of targets can be attached, such as vibration monitoring and structural analysis.