Modelado de l��minas ortotr��picas axisim��tricas para excitaciones con alto contenido en frecuencia

El prop��sito de este art��culo es el an��lisis lineal de estructuras laminares sometidas a excitaciones din��micas con alto contenido en frecuencia. El m��todo num��rico propuesto utiliza para el modelado elementos continuos monodimensionales. La respuesta exacta de este tipo de elementos es conocida, y por lo tanto el m��todo es m��s conveniente para este tipo de problemas que otros m��todos convencionales basados en discretizaci��n espacial, por ejemplo el m��todo de los elementos finitos (MEF), que precisar��an de una malla muy fina para recoger adecuadamente los fen��menos de inter��s. El estudio aqu�� descrito se limita a estructuras axisim��tricas con formas cil��ndricas o c��nicas. Se presentan criterios para modelar dichas estructuras mediante vigas sobre apoyo el��stico.

Estimaci��n del error de discretizaci��n con principios variacionales multicampo: I - Elasticidad

Desarrollos recientes para encajar dentro de un marco variacional la llamada Formulaci��n Libre sugieren la posibilidad de introducir un nuevo tipo de estimador de error para c��lculos por elementos finitos. Este estimador se basa en una diferencia entre ciertos funcionales multicampo, que toman el mismo valor para la soluci��n exacta del problema. En el presente articulo, dividido en dos partes, se introduce la formulaci��n del estimador para problemas de elasticidad y de flexi��n de placas seg��n las hip��tesis cl��sicas de Kirchhoff. Se presentan tambi��n algunos ejeinplos para dar idea de los comportamientos num��ricos observados.

Un marco matem��tico para la consolidaci��n elastopl��stica con deformaciones finitas

Se presenta una formulaci��n matem��tica para los fen��menos acoplados de deformaci��n del suelo y difusi��n, la llamada consolidaci��n, que incluye los efectos de respuesta elastopl��stica del suelo y deformaciones finitas. Se obtienen las ecuaciones variacionales del problema de contorno tanto en sus casos no lineal como linealizado de forma que puedan incorporarse directamente a programas de elementos finitos. El tratamiento algor��tmico de la elastoplasticidad con deformaciones finitas para la fase s��lida est�� basado en una descomposici��n multiplicativa y se acopla con el algoritmo de flujo del fluido a trav��s de la presi��n neutra de Kirchhoff. Las ecuaciones de la cantidad de movimiento y conservaci��n de la masa se escriben tanto para la fase s��lida como para la fluida siguiendo el movimiento de la matriz s��lida, combin��ndolas a continuaci��n mediante la teor��a general de mezclas. Puesto que la masa del fluido no tiene que conservarse en la regi��n definida por la matriz s��lida, se permite tambi��n que la densidad saturada de la mezcla suelo-agua var��e con la deformaci��n del suelo a trav��s del Jacobiano.

El m��todo de las ecuaciones integrales singulares (B.I.E.M.)

El M��todo de Ecuaciones Integrales Singulares es una alternativa a los m��todos dominantes, como el conocido M��todo de los Elementos Finitos. La idea esencial es la combinaci��n de las cl��sicas relaciones rec��procas con la filosof��a de la discretizaci��n del M��todo de los Elementos Finitos.

Modelling of chloride transport in non-saturated concrete : from microscale to macroscale

Corrosion of steel bars embedded in concrete has a great influence on structural performance and durability of reinforced concrete. Chloride penetration is considered to be a primary cause of concrete deterioration in a vast majority of structures. Therefore, modelling of chloride penetration into concrete has become an area of great interest. The present work focuses on modelling of chloride transport in concrete. The differential macroscopic equations which govern the problem were derived from the equations at the microscopic scale by comparing the porous network with a single equivalent pore whose properties are the same as the average properties of the real porous network. The resulting transport model, which accounts for diffusion, migration, advection, chloride binding and chloride precipitation, consists of three coupled differential equations. The first equation models the transport of chloride ions, while the other two model the flow of the pore water and the heat transfer. In order to calibrate the model, the material parameters to determine experimentally were identified. The differential equations were solved by means of the finite element method. The classical Galerkin method was employed for the pore solution flow and the heat transfer equations, while the streamline upwind Petrov Galerkin method was adopted for the transport equation in order to avoid spatial instabilities for advection dominated problems. The finite element codes are implemented in Matlab�� . To retrieve a good understanding of the influence of each variable and parameter, a detailed sensitivity analysis of the model was carried out. In order to determine the diffusive and hygroscopic properties of the studied concretes, as well as their chloride binding capacity, an experimental analysis was performed. The model was successfully compared with experimental data obtained from an offshore oil platform located in Brazil. Moreover, apart from the main objectives, numerous results were obtained throughout this work. For instance, several diffusion coefficients and the relation between them are discussed. It is shown how the electric field set up between the ionic species depends on the gradient of the species��� concentrations. Furthermore, the capillary hysteresis effects are illustrated by a proposed model, which leads to the determination of several microstructure properties, such as the pore size distribution and the tortuosity-connectivity of the porous network. El fen��meno de corrosi��n del acero de refuerzo embebido en el hormig��n ha tenido gran influencia en estructuras de hormig��n armado, tanto en su funcionalidad estructural como en aspectos de durabilidad. La penetraci��n de cloruros en el interior del hormig��n esta considerada como el factor principal en el deterioro de la gran mayor��a de estructuras. Por lo tanto, la modelizaci��n num��rica de dicho fen��meno ha generado gran inter��s. El presente trabajo de investigaci��n se centra en la modelizaci��n del transporte de cloruros en el interior del hormig��n. Las ecuaciones diferenciales que gobiernan los fen��menos a nivel macrosc��pico se deducen de ecuaciones planteadas a nivel microsc��pico. Esto se obtiene comparando la red porosa con un poro equivalente, el cual mantiene las mismas propiedades de la red porosa real. El modelo est�� constituido por tres ecuaciones diferenciales acopladas que consideran el transporte de cloruros, el flujo de la soluci��n de poro y la transferencia de calor. Con estas ecuaciones se tienen en cuenta los fen��menos de difusi��n, migraci��n, advecci��n, combinaci��n y precipitaci��n de cloruros. El an��lisis llevado a cabo en este trabajo ha definido los par��metros necesarios para calibrar el modelo. De acuerdo con ellas, se seleccionaron los ensayos experimentales a realizar. Las ecuaciones diferenciales se resolvieron mediante el m��todo de elementos finitos. El m��todo cl��sico de Galerkin se emple�� para solucionar las ecuaciones de flujo de la soluci��n de poro y de la transferencia de calor, mientras que el m��todo streamline upwind Petrov-Galerkin se utiliz�� para resolver la ecuaci��n de transporte de cloruros con la finalidad de evitar inestabilidades espaciales en problemas con advecci��n dominante. El c��digo de elementos finitos est�� implementado en Matlab�� . Con el objetivo de facilitar la comprensi��n del grado de influencia de cada variable y par��metro, se realiz�� un an��lisis de sensibilidad detallado del modelo. Se llev�� a cabo una campa��a experimental sobre los hormigones estudiados, con el objeto de obtener sus propiedades difusivas, qu��micas e higrosc��picas. El modelo se contrast�� con datos experimentales obtenidos en una plataforma petrolera localizada en Brasil. Las simulaciones num��ricas corroboraron los datos experimentales. Adem��s, durante el desarrollo de la investigaci��n se obtuvieron resultados paralelos a los planteados inicialmente. Por ejemplo, el an��lisis de diferentes coeficientes de difusi��n y la relaci��n entre ellos. As�� como tambi��n se observ�� que el campo el��ctrico establecido entre las especies i��nicas disueltas en la soluci��n de poro depende del gradiente de concentraci��n de las mismas. Los efectos de hist��resis capilar son expresados por el modelo propuesto, el cual conduce a la determinaci��n de una serie de propiedades microsc��picas, tales como la distribuci��n del tama��o de poro, adem��s de la tortuosidad y conectividad de la red porosa.

Modelado num��rico de la fisuraci��n por corrosi��n de armaduras

Se propone un modelo de elementos finitos, para el estudio de los efectos mec��nicos de la corrosi��n del acero en el hormig��n armado. Dicho modelo se basa en una imposici��n ordenada de la corrosi��n de los elementos de acero, mediante un incremento ficticio de temperatura que produce unos efectos an��logos, a la vez que la fisuraci��n del hormig��n se recoge mediante un modelo conocido de fisura difusa. Se incluye un ejemplo resuelto que muestra el modo de aplicaci��n de este modelo a problemas reales y el tipo de resultados que se pueden obtener, que se refieren especialmente al estudio de la propagaci��n de la fisuraci��n en funci��n de la penetraci��n de la corrosi��n en el acero.

Estimaci��n del error de discretizaci��n con principios variacionales multicampo: II. Flexi��n de placas

Desarrollos recientes para encajar dentro de un marco variacional la llamada Formulaci��n Libre sugieren la posibilidad de introducir un nuevo tipo de estimador de error para c��lculos por elementos finitos. Este estimador se basa en una diferencia entre ciertos funcionales multicampo, que toman el mismo valor para la soluci��n exacta del problema. En el presente art��culo, dividido en dos partes, se introduce la formulaci��n del estimador para problemas de elasticidad y de flexi��n de placas seg��n las hip��tesis cl��sicas de Kirchhoff. Se presentan tambi��n algunos ejemplos para dar idea de los comportamientos num��ricos observados.

Estructuras de hormig��n armado bajo carga din��mica severa. Parte III: ejemplo de simulaci��n num��rica

Publicamos la tercera parte y ��ltima de este art��culo sobre estructuras de hormig��n armado bajo carga din��mica severa en el que, los autores, nos han ido exponiendo diferentes ejemplos. En esta ocasi��n, se pone patente que con el desarrollo de los ordenadores durante las ��ltimas d��cadas se ha dado la posibilidad de utilizar el m��todo de los elementos finitos (FEM: Finite Elements Method) para estudiar los efectos de una carga din��mica severa, como en el caso de las explosiones. A continuaci��n se describe el uso del m��todo para este tipo de situaciones de carga.

Validaci��n num��rica del comportamiento c��clico de conexiones interiores en estructuras con forjados reticulares

En este art��culo se analizan distintas alternativas para modelar conexiones interiores forjado reticularpilar de hormig��n armado y se propone una soluci��n que con un coste computacional razonable proporcione resultados muy pr��ximos a los experimentales. El modelo propuesto se valida num��ricamente con los resultados obtenidos previamente de un ensayo de laboratorio realizado sobre un esp��cimen a escala 3/5 de la misma tipolog��a estructural, sometido a ensayo cuasi-est��tico hasta el colapso. Para tal fin, se aplica la teor��a avanzada de mec��nica no lineal de hormig��n armado sobre un modelo tridimensional de elementos finitos en an��lisis no-lineal: elementos tipo fibra para componentes unidimensionales y tipo capa para los bidimensionales. Los resultados principales de la simulaci��n fueron: a) la obtenci��n de la curva de capacidad mediante un an��lisis de empuje incremental (push-over) con control de desplazamientos; b) las curvas hister��ticas en la losa, y c) los patrones de fisuras, logrando una concordancia revelada con los resultados experimentales.

Modelo de comportamiento pl��stico y rotura en aleaciones de solidificaci��n direccional

Esta investigaci��n presenta un modelo de material para aleaciones de solidificaci��n direccional que poseen un comportamiento mec��nico transversalmente is��tropo. Se han realizado una serie de ensayos de tracci��n sobre probetas cil��ndricas a varias velocidades de deformaci��n y a varias temperaturas sobre la superaleaci��n de base n��quel de solidificaci��n direccional MAR-M 247 con objeto de conocer su comportamiento mec��nico. Los ensayos se realizaron sobre probetas cil��ndricas cuya direcci��n longitudinal forma 0�� y 90�� con la de la orientaci��n de crecimiento de los granos. Para representar el comportamiento pl��stico anis��tropo se ha formulado una funci��n de plastificaci��n de forma no cuadr��tica basada en la transformaci��n lineal de tensores. Con el prop��sito de simplificar en todo lo posible el modelo se ha considerado un endurecimiento is��tropo. Para probar la validez del modelo propuesto se ha implementado el mismo como modelo de material definido por el usuario en el c��digo no lineal de elementos finitos LS-DYNA. In this research a material model for directionally solidified alloys with transversely isotropic mechanic behavior is presented. In order to characterize the mechanical behavior of the Mar-M 247 directionally solidified nickel based superalloy, tensile tests of axisymmetric smooth specimens were performed at various strain rates and temperatures. The specimens were machined making sure that the longitudinal axis of them was forming 0�� and 90�� with the grain growth orientation. To represent the plastic flow, a non-quadratic anisotropic function based on linear transformation of tensors has been formulated. For the sake of simplicity isotropic strain hardening of the material has been considered. To prove the validity of the model, a material subroutine has been implemented in LS-DYNA non-linear finite element code as a user defined material model.

Propuesta de Configuraci��n y de M��todo de Inspecci��n de Uniones Mixtas Mediante Pernos Conectores

La utilizaci��n conjunta de los soportes de acero con los forjados de hormig��n armado a��na las ventajas constructivas y arquitect��nicas de ambos sistemas de ejecuci��n. El principal inconveniente que se presenta es la complejidad de sus nudos. Las uniones estructurales viga-pilar mediante pernos tipo Nelson o K��co aparecen s��lo ocasionalmente en el mundo de la edificaci��n. Los casos en los que esto ocurre normalmente corresponden a obras de especial singularidad, a uniones secundarias o a anclajes de reducida responsabilidad estructural. La presente Tesis Doctoral tiene el objetivo principal de aportar una alternativa a las uniones convencionales entre losas o vigas de hormig��n armado con pilares met��licos, utilizando para ello los pernos conectores. En este trabajo se establece un campo de aplicaci��n concreto de las estructuras de edificaci��n en el que la utilizaci��n de uniones mediante pernos conectores resulta ��ptima, dada la posibilidad de industrializaci��n de estos nudos, su sencillez y la alta resistencia de los pernos en la transmisi��n del cortante. Se ha procedido al estudio te��rico-anal��tico de la resistencia de estas uniones y a su posterior comparaci��n experimental. Se presentan las diferencias obtenidas entre los resultados experimentales y los previstos por las formulaciones te��ricas, debidas principalmente a las particularidades de las configuraciones de la uni��n y al efecto del rozamiento. El excelente comportamiento mec��nico obtenido en los resultados experimentales induce a presagiar que la configuraci��n de uni��n que se propone, junto con el m��todo de c��lculo aportado, puede llegar a sustituir a las soluciones convencionales utilizadas hasta el momento en las estructuras mixtas de edificaci��n. Los pernos conectores aportan grandes ventajas al campo de la construcci��n aunque sus soldaduras, pese a la gran seguridad que las caracteriza, son dif��cilmente comprobables mediante ensayos no destructivos. Los ensayos destructivos no son en absoluto recomendables para las configuraciones de uni��n estudiadas en esta Tesis. Esto se debe principalmente al reducido n��mero de pernos que configuran las uniones y a la gran responsabilidad que cada perno asume respecto a la seguridad global de la estructura. Los m��todos convencionales de inspecci��n presentan grandes dificultades e inconvenientes para comprobar las soldaduras de los pernos, por lo que se han investigado nuevas posibilidades de inspecci��n y control. Esta Tesis plantea un m��todo alternativo para la inspecci��n de las soldaduras de los pernos conectores. El m��todo desarrollado se basa en la ac��stica y consiste en el c��lculo anal��tico de los modos propios de vibraci��n del perno y su posterior comparaci��n con las frecuencias naturales obtenidas a partir de una medici��n experimental. La investigaci��n anal��tica comprende numerosas simulaciones por elementos finitos en las que se var��an las condiciones de contorno para simular los defectos de soldadura. La investigaci��n experimental consiste en la medici��n ac��stica de los pernos conectores y su posterior ensayo mediante m��todos destructivos y no destructivos. Finalmente se han comparado los resultados anal��ticos con los obtenidos en el laboratorio y se ha obtenido una clara correlaci��n entre las frecuencias calculadas y la calidad de las soldaduras. De este modo se puede averiguar el estado interno de una soldadura a partir de medici��n de su frecuencia natural de vibraci��n. Se propone un m��todo de inspecci��n ac��stica que permite comprobar la calidad de las soldaduras de modo sencillo, econ��mico y de f��cil ejecuci��n en obra. En conclusi��n, esta Tesis presenta una nueva configuraci��n de uni��n mixta mediante pernos conectores y un completo m��todo de calculo y comprobaci��n. Finalmente se ha desarrollado un m��todo no destructivo para la inspecci��n de los pernos que permite garantizar la calidad de sus soldaduras en obra.

La barrera del an��lisis estructural y la representaci��n gr��fica en el desarrollo de los proyectos arquitect��nicos: el caso de la ��pera de Sidney

En numerosas ocasiones a lo largo de la historia la imaginaci��n de los creadores ha ido por delante de las posibilidades t��cnicas de cada momento. As��, muchas de estas nuevas ideas han requerido largos periodos de tiempo para materializarse como realidad construida, hasta que el desarrollo tecnol��gico e industrial hubo alcanzado un grado de madurez suficiente. En el campo de la arquitectura, estas limitaciones t��cnicas se han ido acotando paulatinamente hasta desembocar en la situaci��n actual en la que cualquier planteamiento formal puede ser representado gr��ficamente y analizado desde un punto de vista estructural, super��dose de este modo la barrera existente hist��ricamente en el tratamiento de las formas. A lo largo del presente tesis doctoral se analiza c��mo la formulaci��n del M��todo de los Elementos Finitos en la d��cada de los cincuenta y las curvas de B��zier en la d��cada de los sesenta del siglo pasado y la posterior generalizaci��n de los ordenadores personales y de los programas inform��ticos asociados (C.A.D. y F.E.M. principalmente) en los estudios de arquitectura e ingenier��a a partir de la d��cada de los noventa, posibilit�� el desarrollo de cualquier propuesta arquitect��nica, por compleja que ��sta fuese, provocando una verdadera revoluci��n a nivel formal en el mundo de la arquitectura, especialmente en el campo de la edificaci��n singular o ic��nica. Se estudia este proceso a trav��s de ocho edificios; cuatro anteriores y otros tantos posteriores a la desaparici��n de la barrera anteriormente referida, establecida de forma simb��lica en la d��cada de los a��os ochenta del siglo XX: Front��n de Recoletos en Madrid, Edificio Seagram en Nueva York, Habitat ���67 en Montreal, ��pera de S��dney, museo Guggenheim de Bilbao, ampliaci��n del Victoria & Albert Museum en Londres, tanatorio ���Meiso no Mori��� en Gifu y nueva sede de la CCTV en Pek��n. De entre ellos, la ��pera de S��dney, obra del arquitecto dan��s J��rn Utzon, condensa gran parte de los aspectos relevantes investigados en relaci��n a la influencia que los m��todos de representaci��n y an��lisis estructural ejercen en la concepci��n y construcci��n de las obras de arquitectura. Por este motivo y por considerarse un hito de la arquitectura a nivel global se toma como caso de estudio. La idea general del edificio, que data de 1956, se enmarca en una ��poca inmediatamente anterior a la del desarrollo cient��fico y tecnol��gico anteriormente referido. Esta ausencia de herramientas de dise��o disponibles acordes a la complejidad formal de la propuesta planteada condicion�� enormente la marcha del proyecto, dilat��ndose dram��ticamente en el tiempo y dispar��ndose su coste hasta el punto de que el propio arquitecto dan��s fue separado de las obras antes de su conclusi��n. Adem��s, la soluci��n estructural finalmente construida de las cubiertas dista mucho de la prevista por Utzon inicialmente. Donde ��l hab��a imaginado unas finas l��minas de hormig��n flotando sobre el paisaje se materializ�� una estructura m��s pesada, formada por costillas pretensadas de hormig��n con unas secciones notablemente mayores. La forma tambi��n debi�� ser modificada de modo ostensible respecto a la propuesta inicial. Si este edificio se pretendiese construir en la actualidad, con toda seguridad el curso de los acontecimientos se desarrollar��a por senderos muy diferentes. Ante este supuesto, se plantean las siguientes cuestiones: ��ser��a posible realizar un an��lisis estructural de la cubierta laminar planteada por Utzon inicialmente en el concurso con las herramientas disponibles en la actualidad?; ��ser��a dicha propuesta viable estructuralmente?. A lo largo de las siguientes p��ginas se pretende dar respuesta a estas cuestiones, poniendo de relieve el impacto que los ordenadores personales y los programas inform��ticos asociados han tenido en la manera de concebir y construir edificios. Tambi��n se han analizado variantes a la soluci��n laminar planteada en la fase de concurso, a trav��s de las cuales, tratando en la medida de lo posible de ajustarse a las sugerencias que Ove Arup y su equipo realizaron a J��rn Utzon a lo largo del dilatado proceso de proyecto, mejorar el comportamiento general de la estructura del edificio. Por ��ltimo, se ha pretendido partir de cero y plantear, desde una perspectiva contempor��nea, posibles enfoques metodol��gicos aplicables a la b��squeda de soluciones estructurales compatibles con la forma propuesta originalmente por Utzon para las cubiertas de la ��pera de S��dney y que nunca lleg�� a ser construida (ni analizada), considerando para ello los medios tecnol��gicos, cient��ficos e industriales disponibles en la actualidad. Abstract On numerous occasions throughout history the imagination of creators has gone well beyond of the technical possibilities of their time. Many new ideas have required a long period to materialize, until the technological and industrial development had time to catch up. In the architecture field, these technical limitations have gradually tightened leading to the current situation in which any formal approach can be represented and analyzed from a structural point of view, thus concluding that the structural analysis and the graphical representation���s barrier in the development of architectural projects has dissappeared. Throughout the following pages it is examined how the development of the Finite Element Method in the fifties and the Bezier curves in the sixties of the last century and the subsequent spread of personal computers and specialized software in the architectural and engineering offices from the nineties, enabled the development of any architectural proposal independently of its complexity. This has caused a revolution at a formal level in architecture, especially in the field of iconic building. This process is analyzed through eight buildings, four of them before and another four after the disappearance of the above mentioned barrier, roughly established in the eighties of the last century: Fronton Recoletos in Madrid, Seagram Building in New York Habitat '67 in Montreal, Sydney Opera House, Guggenheim Museum Bilbao, Victoria & Albert Museum extension in London, Crematorium ���Meiso no Mori��� in Gifu and the new CCTV headquarters in Beijing. Among them, the Sydney Opera House, designed by Danish architect J��rn Utzon, condenses many of the main aspects previously investigated regarding the impact of representation methods and structural analysis on the design and construction of architectural projects. For this reason and also because it is considered a global architecture milestone, it is selected as a case study. The building���s general idea, which dates from 1956, is framed at a time immediately preceding the above mentioned scientific and technological development. This lack of available design tools in accordance with the proposal���s formal complexity conditioned enormously the project���s progress, leading to a dramatic delay and multiplying the final budget disproportionately to the point that the Danish architect himself was separated from the works before completion. Furthermore, the built structure differs dramatically from the architect���s initial vision. Where Utzon saw a thin concrete shell floating over the landscape a heavier structure was built, consisting of prestressed concrete ribs with a significantly greater size. The geometry also had to be modified. If this building were to built today, the course of events surely would walk very different paths. Given this assumption, a number of questions could then be formulated: Would it be possible to perform a structural analysis of Utzon���s initially proposed competition-free-ways roof���s geometry with the tools available nowadays?; Would this proposal be structurally feasable?. Throughout the following pages it is intended to clarify this issues, highlighting personal computers and associated software���s impact in building design and construction procedures, especially in the field of iconic building. Variants have also been analyzed for the laminar solution proposed in the competition phase, through which, trying as far as possible to comply with the suggestions that Ove Arup and his team did to J��rn Utzon along the lengthy process project, improving the overall performance of the building structure. Finally, we have started from scratch and analyzed, from a contemporary perspective, possible structural solutions compatible with Utzon���s Opera House���s original geometry and vision ���proposal that was never built (nor even analyzed)-, taking into consideration the technological, scientific and industrial means currently available.

Nuevo procedimiento para determinar la curva tensi��n deformaci��n pl��stica a partir del ensayo de compresi��n diametral

El objetivo de la presente comunicaci��n es presentar un nuevo procedimiento que permite determinar la curva tensi��n deformaci��n pl��stica de un material a partir de un ensayo de compresi��n diametral. El m��todo combina los resultados experimentales del ensayo de compresi��n diametral, c��lculos num��ricos por elementos finitos y un algoritmo iterativo original para ajustar los resultados num��ricos a los resultados experimentales. El procedimiento se ha aplicado a una aleaci��n de circonio, sometida a tres temperaturas 20��C, 135"C y 300��C con diferentes niveles de hidruraci��n. Se ha obtenido una curva tensi��n deformaci��n pl��stica para cada configuraci��n que ajusta los valores experimentales a los num��ricos de forma pr��cticamente perfecta.

Obtenci��n de la energ��a de fractura a distintas temperaturas en una aleaci��n de circonio a partir del ensayo de compresi��n diametral

En este trabajo se presenta un procedimiento original para obtener la energ��a de fractura a partir de ensayos de compresi��n diametral realizados en tubos de pared delgada. El m��todo propuesto combina resultados experimentales, c��lculos num��ricos por elementos finitos, en los que el proceso de rotura se ha modelizado con la teor��a de la fisura cohesiva, y t��cnicas de optimizaci��n no lineal. Los par��metros del modelo cohesivo se han ajustado de forma autom��tica de modo que la diferencia entre los resultados num��ricos y los registros experimentales sea m��nima. La t��cnica se ha aplicado para determinar la energ��a de fractura de una aleaci��n comercial de circonio a distintas temperaturas 20��C, 135��C y 300��C, cargada con diferentes niveles de hidr��geno, desde 0 hasta 1200 ppm.

Efectos din��micos aleatorios en t��neles y obras subterr��neas

La construcci��n de una obra subterr��nea con las caracter��sticas de un t��nel o conduci��n de cualquier tipo afecta las propiedades del medio en el que se realiza, poniendo de manifiesto un problema que s��lo en ��pocas relativamente recientes ha recibido antenci��n: la interacci��n terreno-estructura. Si en las construcciones exteriores (edificios, presas etc.) la importancia de la interacci��n s��lo existe en los casos de grandes obras, aqu�� la cuesti��n se plantea como algo intr��nseco a la naturaleza del problema. La inclusi��n de las caracter��sticas del terreno en el an��lisis din��mico no es un problema sencillo, debido tanto a las irregularidades geom��tricas posibles, como a la incertidumbre respecto a las propiedades mec��nicas. Por si fuera poco la aleatoriedad de las solicitaciones que estudiamos; terremotos, explosiones etc. exige un tratamiento estad��stico de los resultados que se obtengan. Aunque se han realizado intentos anal��ticos para la resoluci��n del problema, tropiezan siempre con la dificultad de las dr��sticas simplificaciones que es preciso suponer para hacer tratable el problema; estas simplificaciones pueden falsear los resultados deseados. De hecho, el ��nico medio de introducir las numerosas variantes que aparecen es recurrir a los m��todos num��ricos de discretizaci��n. En este estudio hemos tanteado dos posibilidades. Finalmente, el m��todo de los elementos finitos (F.E.M.)aparece como el m��s adecuado por su versatilidad y r��pidez. El an��lisis din��mico mediante elementos finitos presenta algunos problemas, relativos fundamentalmente al modelado del medio. En efecto, la discretizaci��n introduce problemas al pretender simular la propagac����n de las ondas, y la presencia de contornos a distancia finita hace que se presenten problemas a menos que se dispongan medios como contornos absorbentes o cualquier otro procedimiento que elimine las reflexiones en los bordes. El problema es grave, pues se precisa disponer de un n��mero muy grande de elementos lo que, limitado por la capacidad de la m��quina, puede provocar una malla inadecuada para la representaci��n de la estructura, siendo as�� que esta es nuestra preocupaci��n b��sica. Por otro lado, si se utiliza la t��cnica modal, los dos o tres primeros modos del sistema global pueden no dar una representaci��n apropiada del comportamiento de la estructura. El objetivo de este trabajo es la puesta a punto de un m��todo que permita solventar estas dificultades y obtener la respuesta estructural con la precisi��n que se desee. Dado el car��cter aleatorio de la solicitacion se ha dado un paso m��s y lo que se ha finalizado es con un estudio estad��stico de la respuesta.