El método de los elementos de contorno en los problemas de mecánica del suelo

La preparación de estas notas ha llevado, al más veterano de los autores, a rememorar sus primeros tanteos con los métodos numéricos. Tratando de desarrollar su tesis doctoral sobre efectos dinámicos en puentes de ferrocarril, descubrió, en 1968, en la biblioteca del Laboratorio de Transporte (donde el profesor ]iménez Salas era Director) las Actas de la reunión ASTM en las que Quilan y Sung proponían la asimilación del comportamiento dinámico del semiespacio elástico a un sistema con un grado de libertad. Además de incorporar estos resultados a un modelo de puente para tener en cuenta los fenómenos de interacción dinámica terreno-estructura dicho autor entró en contacto con algunos miembros del equipo de investigación del Prof. ]iménez Salas que, por entonces, estaba explorando la posibilidad de aplicación del ordenador y los métodos numéricos necesarios para tratar los problemas más difíciles de Mecánica de los Medios Continuos. De hecho fue ese grupo quien contribuyó a introducir en España el método de los elementos finitos en la ingeniería civil, pero además, y en relación directa con el título de este artículo fue el propio ]iménez Salas quién inició la línea de trabajo de lo que mas tarde se ha llamado Método Indirecto de Elementos de Contorno que luego fue seguida por otros miembros de su grupo. En aquélla época poco podía sospechar el autor precitado que iba a dedicar una parte sustancial de su vida al desarrollo de ese método numérico en su versión Directa y mucho menos que gran parte de la motivación vendría del problema de interacción dinámica terreno-estructura, una de cuyas primeras soluciones había obtenido en la mencionada visita al Laboratorio de Transporte. En efecto los autores trataban en 1975 de encontrar un procedimiento que les permitiera afrontar el estudio de la interacción en túneles sometidos a carga sísmica y tropezaron, al utilizar el método de elementos finitos, con el problema de las reflexiones de ondas en los contornos artificiales creados al truncar la malla de cálculo. Deseando evitar el uso contornos absorbentes y otros recursos similares se exploró la posibilidad de soluciones fundamentales que incorporasen el comportamiento en el infmito y, fruto de ello, fueron los primeros trabajos que introdujeron el Método Directo de los Elementos de Contorno en España en problemas estáticos. La extensión a teoría del potencial, dinámica en el dominio de la frecuencia, plasticidad, etc tuvo lugar inmediatamente siendo en la mayoría de los casos los problemas típicos de mecánica del suelo los que motivaron y justifican el esfuerzo realizado. Un campo apasionante, el de la poroelasticidad ha dado lugar a nuevas contribuciones y también se han escrito libros de diverso calado que describen las posibilidades del método para dar contestación a preguntas de gran importancia técnica. Los autores quieren poner de manifiesto que la redacción de este trabajo, debe considerarse no solo como la muestra de algunos resultados de aplicación a problemas prácticos, sino también como un homenaje y reconocimiento explícito a la labor precursora del Prof. ]iménez Salas y a su espíritu de permanente curiosidad por el conocimiento científico.

Modelo simplificado de daño por fatiga para hormigón armado

En este artículo se presenta un modelo simplificado para la evaluación de daño por fatiga de bajo ciclo en elementos estructurales de hormigón armado. Basándose en los principios fundamentales de la Mecánica de la Degradación en los Medios Continuos se formulan las leyes de comportamiento de una rótula elasto-plastodegradable, lo que constituye una generalización del concepto de rótula plástica empleado en los modelos de plasticidad concentrada utilizados en el estudio de estructuras porticadas. Partiendo de los trabajos realizados por otros autores se hace especial hincapié en el modelado de la pérdida de resistencia por fatiga de bajo ciclo. Para ello se proponen unos potenciales disipativos basados en el criterio de Griffith de la Mecánica de la Fractura y en la regla de Miner tradicionalmente empleada para la cuantificación de daño por fatiga. Algunos problemas inherentes al modelo, como la cuantificación del número de ciclos, también se presentan.

Aplicación del M.E.C. a un problema de interacción suelo-estructura

Este artículo presenta la aplicación del M.E.C. a un problema de interacción suelo-estructura. Se trata de una estructura rígida empotrada a gran profundidad en un terreno muy duro y sometido a acciones sísmicas de importancia. Tras recordar los conceptos básico del problema se describe la discretización utilizada para la resolución mediante el método de los tres pasos. Se describe también la modificación inducida por la presencia de la estructura en la solicitación sísmica tanto en profundidad como en distancia a aquella.

Nociones de reología

Esta publicación está destinada a facilitar la labor de los alumnos de la asignatura "Mecánica de los medios continuos" que el Profesor D. Luis Lozano Calvo explica en 4 º curso de la especialidad GEOFISICA, Sección Ciencias Físicas,de la Universidad Complutense. En la especialidad "Geofísica" se destina un cuatrimestre al estudio de los problemas de la mécánica de los sólidos. Tras un primer análisis de la elasticidad tradicional, se pasa revista a los fenómenos en que intervienen las características plásticas y el tiempo. Este libro tiene por finalidad facilitar la labor de los alumnos que deben estudiar estas materias, aliviándoles de la obligada consulta de textos foráneos. El lector experto no encontrará, pues, ninguna aportación original, y sí, en cambio, numerosas omisiones obligadas por el destino de lo escrito y la brevedad del periodo docente. En particular, ha sido especialmente dolorosa la supresión de los estupendos teoremas de Colonetti, de las doctrinas de Volterra, de los fenómenos de envejecimiento, de los problemas dinámicas, etc. etc. Realmente nos limitamos a apuntar los temas y a comunicar con el lenguaje necesario para que el lector pueda continuar en textos mejores el análisis del apasionante campo, aquí apenas desvelado. Respecto a la bibliografía, se ha procurado recoger las pocas publicaciones en castellano que existen, así como las que han servido para redactar los apuntes y aquellas que se estiman imprescindibles para estudios posteriores. Estas últimas han sido señaladas con un asterisco.

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

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

Métodos de análisis del impacto de barcos contra pilas de puentes : aplicación al puente sobre el estrecho de Gibraltar

Informe presentado a la Sociedad Española para la Comunicación del Estrecho de Gibraltar (SECEG). Se describe en este informe la problemática estructural que aparece en el análisis del impacto entre sólidos deformables con especial énfasis en el caso del choque de una embarcación contra una pila de puente. Se lleva a cabo una revisión de los procedimientos de cálculo existentes, extendiendo el estudio desde los modelos mas simples de impacto entre cuerpos rígidos hasta los métodos basados en una formulación rigurosa de la mecánica de los medios continuos. Se comentan los programas de computador existentes para resolver estas situaciones de impacto y las técnicas que permiten considerar la influencia de las fuerzas hidrodinámicas en el choque. Por último se expone una metodología tentativa de diseño y cálculo de las defensas de las pilas ante la acción del choque de una embarcación.

A framework for adaptive e-learning for continuum mechanics and structural analysis

This paper presents a project for providing the students of Structural Engineering with the flexibility to learn outside classroom schedules. The goal is a framework for adaptive E-learning based on a repository of open educational courseware with a set of basic Structural Engineering concepts and fundamentals. These are paramount for students to expand their technical knowledge and skills in structural analysis and design of tall buildings, arch-type structures as well as bridges. Thus, concepts related to structural behaviour such as linearity, compatibility, stiffness and influence lines have traditionally been elusive for students. The objective is to facilitate the student a teachinglearning process to acquire the necessary intuitive knowledge, cognitive skills and the basis for further technological modules and professional development in this area. As a side effect, the system is expected to help the students improve their preparation for exams on the subject. In this project, a web-based open-source system for studying influence lines on continuous beams is presented. It encompasses a collection of interactive user-friendly applications accessible via Web, written in JavaScript under JQuery and Dygraph Libraries, taking advantage of their efficiency and graphic capabilities. It is performed in both Spanish and English languages. The student is enabled to set the geometric, topologic, boundary and mechanic layout of a continuous beam. While changing the loading and the support conditions, the changes in the beam response prompt on the screen, so that the effects of the several issues involved in structural analysis become apparent. This open interaction with the user allows the student to simulate and virtually infer the structural response. Different levels of complexity can be handled, whereas an ongoing help is at hand for any of them. Students can freely boost their experiential learning on this subject at their own pace, in order to further share, process, generalize and apply the relevant essential concepts of Structural Engineering analysis. Besides, this collection is being added to the "Virtual Lab of Continuum Mechanics" of the UPM, launched in 2013 (http://serviciosgate.upm.es/laboratoriosvirtuales/laboratorios/medios-continuos-en-construcci%C3%B3n)

On the application of meshfree methods to the nonlinear dynamics of multibody systems

Esta tesis propone una completa formulación termo-mecánica para la simulación no-lineal de mecanismos flexibles basada en métodos libres de malla. El enfoque se basa en tres pilares principales: la formulación de Lagrangiano total para medios continuos, la discretización de Bubnov-Galerkin, y las funciones de forma libres de malla. Los métodos sin malla se caracterizan por la definición de un conjunto de funciones de forma en dominios solapados, junto con una malla de integración de las ecuaciones discretas de balance. Dos tipos de funciones de forma se han seleccionado como representación de las familias interpolantes (Funciones de Base Radial) y aproximantes (Mínimos Cuadrados Móviles). Su formulación se ha adaptado haciendo sus parámetros compatibles, y su ausencia de conectividad predefinida se ha aprovechado para interconectar múltiples dominios de manera automática, permitiendo el uso de mallas de fondo no conformes. Se propone una formulación generalizada de restricciones, juntas y contactos, válida para sólidos rígidos y flexibles, siendo estos últimos discretizados mediante elementos finitos (MEF) o libres de malla. La mayor ventaja de este enfoque reside en que independiza completamente el dominio con respecto de las uniones y acciones externas a cada sólido, permitiendo su definición incluso fuera del contorno. Al mismo tiempo, también se minimiza el número de ecuaciones de restricción necesarias para la definición de uniones realistas. Las diversas validaciones, ejemplos y comparaciones detalladas muestran como el enfoque propuesto es genérico y extensible a un gran número de sistemas. En concreto, las comparaciones con el MEF indican una importante reducción del error para igual número de nodos, tanto en simulaciones mecánicas, como térmicas y termo-mecánicas acopladas. A igualdad de error, la eficiencia numérica de los métodos libres de malla es mayor que la del MEF cuanto más grosera es la discretización. Finalmente, la formulación se aplica a un problema de diseño real sobre el mantenimiento de estructuras masivas en el interior de un reactor de fusión, demostrando su viabilidad en análisis de problemas reales, y a su vez mostrando su potencial para su uso en simulación en tiempo real de sistemas no-lineales. A new complete formulation is proposed for the simulation of nonlinear dynamic of multibody systems with thermo-mechanical behaviour. The approach is founded in three main pillars: total Lagrangian formulation, Bubnov-Galerkin discretization, and meshfree shape functions. Meshfree methods are characterized by the definition of a set of shape functions in overlapping domains, and a background grid for integration of the Galerkin discrete equations. Two different types of shape functions have been chosen as representatives of interpolation (Radial Basis Functions), and approximation (Moving Least Squares) families. Their formulation has been adapted to use compatible parameters, and their lack of predefined connectivity is used to interconnect different domains seamlessly, allowing the use of non-conforming meshes. A generalized formulation for constraints, joints, and contacts is proposed, which is valid for rigid and flexible solids, being the later discretized using either finite elements (FEM) or meshfree methods. The greatest advantage of this approach is that makes the domain completely independent of the external links and actions, allowing to even define them outside of the boundary. At the same time, the number of constraint equations needed for defining realistic joints is minimized. Validation, examples, and benchmarks are provided for the proposed formulation, demonstrating that the approach is generic and extensible to further problems. Comparisons with FEM show a much lower error for the same number of nodes, both for mechanical and thermal analyses. The numerical efficiency is also better when coarse discretizations are used. A final demonstration to a real problem for handling massive structures inside of a fusion reactor is presented. It demonstrates that the application of meshfree methods is feasible and can provide an advantage towards the definition of nonlinear real-time simulation models.

70 problemas de Hormigón Armado

La presente publicación es una ampliación de la colección 50 de problemas de hormigón armado que fue publicada en el RUA de la Universidad de Alicante en abril de 2011. Además de ampliar el número de ejercicios se han corregido las erratas detectadas. Esta colección recopila ejercicios y problemas de hormigón armado que han venido proponiéndose en las clases de prácticas, o bien han ido apareciendo en los exámenes de las asignaturas de 3º de Ing. Técnica de Obras Públicas y 4º de Arquitectura en la Universidad de Alicante.

Dynamic investigation of an ancient masonry bell tower with operational modal analysis: a non-destructive experimental technique to obtain the dynamic characteristics of a structure

This paper shows the results of an experimental analysis on the bell tower of “Chiesa della Maddalena” (Mola di Bari, Italy), to better understand the structural behavior of slender masonry structures. The research aims to calibrate a numerical model by means of the Operational Modal Analysis (OMA) method. In this way realistic conclusions about the dynamic behavior of the structure are obtained. The choice of using an OMA derives from the necessity to know the modal parameters of a structure with a non-destructive testing, especially in case of cultural-historical value structures. Therefore by means of an easy and accurate process, it is possible to acquire in-situ environmental vibrations. The data collected are very important to estimate the mode shapes, the natural frequencies and the damping ratios of the structure. To analyze the data obtained from the monitoring, the Peak Picking method has been applied to the Fast Fourier Transforms (FFT) of the signals in order to identify the values of the effective natural frequencies and damping factors of the structure. The main frequencies and the damping ratios have been determined from measurements at some relevant locations. The responses have been then extrapolated and extended to the entire tower through a 3-D Finite Element Model. In this way, knowing the modes of vibration, it has been possible to understand the overall dynamic behavior of the structure.

La administración y el origen de la concepción instrumental del hombre en la sociedad moderna.

Este artículo es una reflexión sobre la evolución histórica de la concepción moderna del ser humano. Intenta mostrar que la administración, como manifestación del proceso de subjetivación de la razón, ha concebido a la naturaleza, al hombre y algunos ámbitos del saber como simples medios para el cumplimiento de otros fines, principalmente económicos. El documento inicia examinando el humanismo y su concepción sobre el hombre, para observar luego en qué medida las capacidades de autoperfeccionamiento y razón que tal postura supone propia de la humanidad se han transformado, respectivamente, en autoconservación económica y en adaptación mecánica de medios a fines. Por último se observa la influencia que ha tenido la administración en la formación de una nueva concepción del hombre y su relación con el  mundo, y se señalan algunas consecuencias sociales.

Desarrollo de material didáctico audiovisual para prácticas de laboratorio en el Proyecto PROMETEO-ULPGC: resistencia de materiales

[ES]En el contexto del proyecto de innovación educativa PROMETEO de la ULPGC, desde el área de Mecánica de los Medios Continuos y Teoría de Estructuras se han desarrollado materiales didácticos audiovisuales con la finalidad de facilitar el seguimiento y realización de varias prácticas de laboratorio en la materia de Resistencia de Materiales correspondientes a las titulaciones de ingeniería de la Escuela de Ingenierías Industriales y Civiles de la ULPGC, que se exponen en este trabajo.

Un nuevo enfoque en elastostática: elementos de contorno p-autoadaptables

Este trabajo describe la aplicación del Método de los Elementos de Contorno en su versión p-adaptable a problemas de elastostática lineal y su implementación en micro-ordenadores. Se demuestra que la técnica aquí propuesta es sumamente ventajosa en el análisis de medios continuos, consiguiéndose velocidades de convergencia mayores que las que se obtienen mediante el refinamiento tipo h. Se incluyen ejemplos ilustrativos.

An interactive web-based learning assistant for structural analysis of continuous beams

There are significant levels of concern about the relevance and the difficulty of learning some issues on Strength of Materials and Structural Analysis. Most students of Continuum Mechanics and Structural Analysis in Civil Engineering usually point out some key learning aspects as especially difficult for acquiring specific skills. These key concepts entail comprehension difficulties but ease access and applicability to structural analysis in more advanced subjects. Likewise, some elusive but basic structural concepts, such as flexibility, stiffness or influence lines, are paramount for developing further skills required for advanced structural design: tall buildings, arch-type structures as well as bridges. As new curricular itineraries are currently being implemented, it appears appropriate to devise a repository of interactive web-based applications for training in those basic concepts. That will hopefully train the student to understand the complexity of such concepts, to develop intuitive knowledge on actual structural response and to improve their preparation for exams. In this work, a web-based learning assistant system for influence lines on continuous beams is presented. It consists of a collection of interactive user-friendly applications accessible via Web. It is performed in both Spanish and English languages. Rather than a “black box” system, the procedure involves open interaction with the student, who can simulate and virtually envisage the structural response. Thus, the student is enabled to set the geometric, topologic and mechanic layout of a continuous beam and to change or shift the loading and the support conditions. Simultaneously, the changes in the beam response prompt on the screen, so that the effects of the several issues involved in structural analysis become apparent. The system is performed through a set of web pages which encompasses interactive exercises and problems, written in JavaScript under JQuery and DyGraphs frameworks, given that their efficiency and graphic capabilities are renowned. Students can freely boost their self-study on this subject in order to face their exams more confidently. Besides, this collection is expected to be added to the "Virtual Lab of Continuum Mechanics" of the UPM, launched in 2013 (http://serviciosgate.upm.es/laboratoriosvirtuales/laboratorios/medios-continuos-en-construcci%C3%B3n)

Numerical evaluation of the vibration reduction index for structural joints

The present paper addresses the analysis of structural vibration transmission in the presence of structural joints. The problem is tackled from a numerical point of view, analyzing some scenarios by using finite element models. The numerical results obtained making use of this process are then compared with those evaluated using the EN 12354 standard vibration reduction index concept. It is shown that, even for the simplest cases, the behavior of a structural joint is complex and evidences the frequency dependence. Comparison with results obtained by empirical formulas reveals that those of the standards cannot accurately reproduce the expected behavior, and thus indicate that alternative complementary calculation procedures are required. A simple methodology to estimate the difference between numerical and standard predictions is here proposed allowing the calculation of an adaptation term that makes both approaches converge. This term was found to be solution-dependent, and thus should be evaluated for each structure.