Plastic-damage smeared crack model to simulate the behaviour of structures made by cement based materials

This work proposes a constitutive model to simulate nonlinear behaviour of cement based materials subjected to different loading paths. The model incorporates a multidirectional fixed smeared crack approach to simulate crack initiation and propagation, whereas the inelastic behaviour of material between cracks is treated by a numerical strategy that combines plasticity and damage theories. For capturing more realistically the shear stress transfer between the crack surfaces, a softening diagram is assumed for modelling the crack shear stress versus crack shear strain. The plastic damage model is based on the yield function, flow rule and evolution law for hardening variable, and includes an explicit isotropic damage law to simulate the stiffness degradation and the softening behaviour of cement based materials in compression. This model was implemented into the FEMIX computer program, and experimental tests at material scale were simulated to appraise the predictive performance of this constitutive model. The applicability of the model for simulating the behaviour of reinforced concrete shear wall panels submitted to biaxial loading conditions, and RC beams failing in shear is investigated.

A high order model for piezoelectric rods: an asymptotic approach

Preprint submitted to International Journal of Solids and Structures. ISSN 0020-7683

An innovative framework for probabilistic-based structural assessment with an application to existing reinforced concrete structures

A novel framework for probabilistic-based structural assessment of existing structures, which combines model identification and reliability assessment procedures, considering in an objective way different sources of uncertainty, is presented in this paper. A short description of structural assessment applications, provided in literature, is initially given. Then, the developed model identification procedure, supported in a robust optimization algorithm, is presented. Special attention is given to both experimental and numerical errors, to be considered in this algorithm convergence criterion. An updated numerical model is obtained from this process. The reliability assessment procedure, which considers a probabilistic model for the structure in analysis, is then introduced, incorporating the results of the model identification procedure. The developed model is then updated, as new data is acquired, through a Bayesian inference algorithm, explicitly addressing statistical uncertainty. Finally, the developed framework is validated with a set of reinforced concrete beams, which were loaded up to failure in laboratory.

Concrete with triphasic conductive materials for self-monitoring of cracking development subjected to flexure

In this study, the macro steel fiber (SF), carbon fiber (CF) and nano carbon black (NCB) as triphasic conductive materials were added into concrete, in order to improve the conductivity and ductility of concrete. The influence of NCB, SF and CF on the post crack behavior and conductivity of concrete was explored. The effect of the triphasic conductive materials on the self-diagnosing ability to the load–deflection property and crack widening of conductive concrete member subjected to bending were investigated. The relationship between the fractional change in surface impedance (FCR) and the crack opening displacement (COD) of concrete beams with conductive materials has been established. The results illustrated that there is a linear relationship between COD and FCR.

Avaliação de vigas de madeira de Castanho tendo por base a classificação visual e ensaios não destrutivos

Dissertação de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Development of hybrid composite plate (HCP) for strengthening and repair of RC structures

Tese de Doutoramento em Engenharia Civil

Reforço ao corte de vigas de betão armado com compósitos de CFRP: valores experimentais vs valores analíticos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Definição de indicadores para estimar custos de projeto e análise paramétrica dos eurocódigos estruturais

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Bases de trabalho para a avaliação do ciclo de vida de vigas em betão armado reforçadas com laminados de CFRP de acordo com as técnicas EBR e NSM

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Fendas de secagem em vigas de madeira: causas, efeitos na capacidade resistente e métodos de reparação

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Influence of different fibers on the change of pore pressure of self-consolidating concrete exposed to fire

The focus of this paper is given to investigate the effect of different fibers on the pore pressure of fiber reinforced self-consolidating concrete under fire. The investigation on the pore pressure-time and temperature relationships at different depths of fiber reinforced self-consolidating concrete beams was carried out. The results indicated that micro PP fiber is more effective in mitigating the pore pressure than macro PP fiber and steel fiber. The composed use of steel fiber, micro PP fiber and macro PP fiber showed clear positive hybrid effect on the pore pressure reduction near the beam bottom subjected to fire. Compared to the effect of macro PP fiber with high dosages, the effect of micro PP fiber with low fiber contents on the pore pressure reduction is much stronger. The significant factor for reduction of pore pressure depends mainly on the number of PP fibers and not only on the fiber content. An empirical formula was proposed to predict the relative maximum pore pressure of fiber reinforced self-consolidating concrete exposed to fire by considering the moisture content, compressive strength and various fibers. The suggested model corresponds well with the experimental results of other research and tends to prove that the micro PP fiber can be the vital component for reduction in pore pressure, temperature as well spalling of concrete.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.

Characterisation of neutron spectra in mixed high energy fields in lineal accelerators: response functions validation

Actualment, la resposta de la majoria d’instrumentació operacional i dels dosímetres personals utilitzats en radioprotecció per a la dosimetria neutrònica és altament dependent de l’energia dels espectres neutrònics a analitzar, especialment amb camps neutrònics amb una important component intermitja. En conseqüència, la interpretació de les lectures d’aquests aparells es complicada si no es té un coneixement previ de la distribució espectral de la fluència neutrònica en els punts d’interès. El Grup de Física de les Radiacions de la Universitat Autònoma de Barcelona (GFR-UAB) ha desenvolupat en els últims anys un espectròmetre de neutrons basat en un Sistema d’Esferes Bonner (BSS) amb un contador proporcional d’3He com a detector actiu. Els principals avantatges dels espectròmetres de neutrons per BSS són: la seva resposta isotròpica, la possibilitat de discriminar la component neutrònica de la gamma en camps mixtos, i la seva alta sensibilitat neutrònica als nivells de dosi analitzats. Amb aquestes característiques, els espectròmetres neutrònics per BSS compleixen amb els estándards de les últimes recomanacions de la ICRP i poden ser utilitzats també en el camp de la dosimetria neutrònica per a la mesura de dosis en el rang d’energia que va dels tèrmics fins als 20 MeV, en nou ordres de magnitud. En el marc de la col•laboració entre el GFR - UAB i el Laboratorio Nazionale di Frascati – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (LNF-INFN), ha tingut lloc una experiència comparativa d’espectrometria per BSS amb els feixos quasi monoenergètics de 2.5 MeV i 14 MeV del Fast Neutron Generator de l’ENEA. En l’exercici s’ha determinat l’espectre neutrònic a diferents distàncies del blanc de l’accelerador, aprofitant el codi FRUIT recentment desenvolupat pel grup LNF. Els resultats obtinguts mostren una bona coherència entre els dos espectròmetres i les dades mesurades i simulades.

Simulación Monte Carlo de las dosis en tumores de pulmón en tratamientos de radioterapia estereotáxica extracraneal

Estudio elaborado a partir de una estancia en el Karolinska University Hospital, Suecia, entre marzo y junio del 2006. En la radioterapia estereotáxica extracraneal (SBRT) de tumores de pulmón existen principalmente dos problemas en el cálculo de la dosis con los sistemas de planificación disponibles: la precisión limitada de los algoritmos de cálculo en presencia de tejidos con densidades muy diferentes y los movimientos debidos a la respiración del paciente durante el tratamiento. El objetivo de este trabajo ha sido llevar a cabo la simulación con el código Monte Carlo PENELOPE de la distribución de dosis en tumores de pulmón en casos representativos de tratamientos con SBRT teniendo en cuenta los movimientos respiratorios y su comparación con los resultados de varios planificadores. Se han estudiado casos representativos de tratamientos de SBRT en el Karolinska University Hospital. Los haces de radiación se han simulado mediante el código PENELOPE y se han usado para la obtención de los resultados MC de perfiles de dosis. Los resultados obtenidos para el caso estático (sin movimiento respiratorio ) ponen de manifiesto que, en comparación con la MC, la dosis (Gy/MU) calculada por los planificadores en el tumor tiene una precisión del 2-3%. En la zona de interfase entre tumor y tejido pulmonar los planificadores basados en el algoritmo PB sobrestiman la dosis en un 10%, mientras que el algoritmo CC la subestima en un 3-4%. Los resultados de la simulación mediante MC de los movimientos respiratorios indican que los resultados de los planificadores son suficientemente precisos en el tumor, aunque en la interfase hay una mayor subestimación de la dosis en comparación con el caso estático. Estos resultados son compatibles con la experiencia clínica adquirida durante 15 años en el Karolinska University Hospital. Los resultados se han publicado en la revista Acta Oncologica.

Nanosensors for cancer detection.

Cancer is a major burden in today's society and one of the leading causes of death in industrialised countries. Various avenues for the detection of cancer exist, most of which rely on standard methods, such as histology, ELISA, and PCR. Here we put the focus on nanomechanical biosensors derived from atomic force microscopy cantilevers. The versatility of this novel technology has been demonstrated in different applications and in some ways surpasses current technologies, such as microarray, quartz crystal microbalance and surface plasmon resonance. The technology enables label free biomarker detection without the necessity of target amplification in a total cellular background, such as BRAF mutation analysis in malignant melanoma. A unique application of the cantilever array format is the analysis of conformational dynamics of membrane proteins associated to surface stress changes. Another development is characterisation of exhaled breath which allows assessment of a patient's condition in a non-invasive manner.