Probabilistic Analysis of Tunnel Liners

The use of probabilistic methods to analyse reliability of structures is being applied to a variety of engineering problems due to the possibility of establishing the failure probability on rational grounds. In this paper we present the application of classical reliability theory to analyse the safety of underground tunnels.

Simplified Procedure for the Nonlinear Seismic Analysis of Bridges

The severe accidents suffered by bridges during recent earthquake show that more careful analysis are needed to guarantee their behaviour. In particular simplified non-linear analysis could be useful to bridge the gap between theoretical research and practical applications. This paper presents one of those simplified methods that can be applied for first designs or to retrofitting of groups of bridges.

Aplicación del Método de los Elementos de Contorno a problemas dinámicos en medios incomprensibles

Los métodos numéricos, como es sabido, son en muchas ocasiones altamente sensibles a las situaciones singulares que se presentan en diversos problemas de ingeniería, pudiendo dar lugar a errores, locales o globales, que invalidan los resultados proporcionados por un modelo que, en principio, se supone bien planteado. Tal es el caso de la aplicación del Método de los Elementos de Contorno a problemas dinámicos en medios incompresibles, donde el Coeficiente de Poisson se aproxima a su valor límite de 0,5. En estas circunstancias, según el modelo clásico de propagación de ondas, la velocidad de propagación de las ondas longitudinales (ondas P) tiende a infinito, lo que hace inoperantes las expresiones explícitas de la solución fundamental (o función de ponderación) tal como aparecen en la literatura técnica. El recurso de aproximar el valor de dicho Coeficiente como 0,499 ... conduce en ocasiones a resultados insuficientemente exactos cuando no manifiestamente erróneos, especialmente cuando se trabaja con simple precisión, como consecuencia de los errores de truncamiento en expresiones que, en el límite, serían de la forma: (cero)x(infinito). En el presente artículo se muestran los resultados analíticos de las diversas formas indeterminadas que aparecen en la aplicación del método para el caso aludido. Los resultados son de aplicación a diversos problemas de fluidos, así como a problemas de interacción suelo-estructura en terrenos arcillosos. Se presenta un ejemplo de aplicación que muestra la convergencia de la solución obtenida por el procedimiento propuesto, en contraste con la no-convergencia a que conduce la aproximación del Coeficiente de Poisson como 0,499…

Presa del arroyo Manina (Madrid)

Este proyecto tiene por objeto la construcción de la presa de Arroyo Manina, para poder hacer frente al aumento de población que va a sufrir el municipio de Torrelodones en los próximos años. En los alrededores existen pequeñas presas pero no albergan un volumen suficiente para que sirvan de abastecimiento o su cota queda excesivamente baja. Además, las poblaciones se han acercado a la cota máxima de estos embalses, por lo que un posible recrecimiento implicaría el desplazamiento de gente. Por tanto, se ha visto la necesidad de construir una presa desde cero.También hay que añadir, que tanto el municipio de Torrelodones como el de Hoyo de Manzanares se encuentran situados dentro del Parque Regional de la Cuenca Alta del Manzanares. Este parque tiene zonas altamente protegidas y otras que se pretende se utilicen como zonas recreativas.

Adaptive Refinements in BEM

Accuracy estimates and adaptive refinements is nowadays one of the main research topics in finite element computations [6,7,8, 9,11].Its extension to Boundary Elements has been tried as a means to better understand its capabilities as well as to impro ve its efficiency and its obvious advantages. The possibility of implementing adaptive techniques was shown [1,2] for h-conver gence and p-convergence respectively. Some posterior works [3,4 5,10] have shown the promising results that can be expected from those techniques. The main difficulty is associated to the reasonable establishment of “estimation” and “indication” factors related to the global and local errors in each refinement. Although some global measures have been used it is clear that the reduction in dimension intrinsic to boundary elements (3D→2D: 2D→1D) could allow a direct comparison among residuals using the graphic possibilities of modern computers and allowing a point-to-point comparison in place of the classical global approaches. Nevertheless an indicator generalizing the well known Peano’s one has been produced.

Imposed Deformations Measured on a Real Integral Structure: New Airport Terminal Barajas, Madrid, Spain

Experimental research on imposed deformation is generally conducted on small scale laboratory experiments. The attractiveness of field research lies in the possibility to compare results obtained from full scale structures to theoretical prediction. Unfortunately, measurements obtained from real structures are rarely described in literature. The structural response of integral edifices depends significantly on stiffness changes and constraints. The New Airport Terminal Barajas in Madrid, Spain provides with large integral modules, partially post?tensioned concrete frames, cast monolithically over three floor levels and an overall length of approx. 80 m. The field campaign described in this article explains the instrumentation of one of these frames focusing on the influence of imposed deformations such as creep, shrinkage and temperature. The applied monitoring equipment included embedded strain gages, thermocouples, DEMEC measurements and simple displacement measurements. Data was collected throughout construction and during two years of service. A complete data range of five years is presented and analysed. The results are compared with a simple approach to predict the long?term shortening of this concrete structure. Both analytical and experimental results are discussed.

Parque eólico off-shore en Guardamar del Segura (Alicante)

El presente proyecto se redacta con el objetivo de estudiar las posibles alternativas de construcción de un parque eólico offshore frente a las costas del término municipal de Guardamar del Segura, en la provincia de Alicante, y concluir, después de una valoración detallada y desde el punto de vista de distintos criterios, con la solución óptima. En él se realiza además una descripción de las obras e instalaciones necesarias para llevar a cabo la construcción del parque eólico offshore de Guardamar del Segura. Tienen un carácter de estudio previo y comparativo de alternativas; pues en él se evaluarán las distintas soluciones viables para el diseño del parque offshore en el citado emplazamiento. Por lo tanto, otro de sus objetivos es ser un soporte técnico para la obtención de la autorización administrativa y la aprobación del proyecto de construcción y la puesta en marcha del parque eólico offshore de Guardamar del Segura.

Viaducto sobre la carretera de Baños de Arteixo (AC-552). Tercera Ronda de Circunvalación de A Coruña. Tramo: Penamoa - Avenida de Arteixo (A Coruña).

El objeto de esta construcción es un Viaducto que permite salvar la carretera de Baños de Arteixo, ofreciendo una continuidad al trazado de la Tercera Ronda y separando el tráfico entre ambas. La Tercera Ronda es una vía de circulación que permite rodear la ciudad de A Coruña, comunicando diferentes zonas de la ciudad y permitiendo la conexión con la AC-552, AG-55 y A-6, desahogando así el tráfico de las principales calles de la ciudad y despejando el centro de la misma. Esta obra supone alcanzar una serie de objetivos generales que se pueden concretar en que constituye una nueva alternativa de circulación gratuita y un acceso rápido y cómodo al Centro Comercial Marineda, a cuantos allí acuden y a todas las empresas y compañías con sus negocios allí instalados.

A Three-Dimensional B.I.E.M. Program

The program PECET (Boundary Element Program in Three-Dimensional Elasticity) is presented in this paper. This program, written in FORTRAN V and implemen ted on a UNIVAC 1100,has more than 10,000 sentences and 96 routines and has a lot of capabilities which will be explained in more detail. The object of the program is the analysis of 3-D piecewise heterogeneous elastic domains, using a subregionalization process and 3-D parabolic isopara, metric boundary elements. The program uses special data base management which will be described below, and the modularity followed to write it gives a great flexibility to the package. The Method of Analysis includes an adaptive integration process, an original treatment of boundary conditions, a complete treatment of body forces, the utilization of a Modified Conjugate Gradient Method of solution and an original process of storage which makes it possible to save a lot of memory.

Influencia de las irregularidades de la vía en la respuesta dinámica del sistema vehículo-vía-estructura en puentes de ferrocarril

En el marco de la U.I.C. (Unión Internacional de Ferrocarriles) la Oficina de Investigación y Ensayo (O.R.E) está desarrollando la cuestión D-160, relativa al cálculo de la flecha admisible de los puentes, en función de la confortabilidad de viajeros. El presente artículo expone algunos de los resultados obtenidos con los programas desarrollados en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid.

Elementos de contorno adaptables

Como es bien sabido, en el método de los elementos finitos se suele hablar de dos tipos de convergencia. La primera, o convergencia h, se refiere a la mejora del resultado que se obtiene refinando la malla. Debido a la correspondencia elemento-variables nodales-funciones de interpolación, ello implica un ajuste progresivo de los resultados en aquellas zonas donde se produce el refinamiento. Se trata del método más usado cuando, de forma pragmática, se desea tener una idea de la convergencia de los resultados. Su principal inconveniente radica en el hecho que cada refinamiento exige el cálculo de matrices de rigidez diferentes de las anteriores, de modo que la información debe ser rehecha en cada caso y, por tanto, los costes son elevados. El segundo método analiza la convergencia p, o refinamiento de la aproximación mediante el incremento del grado del polinomio definido sobre cada elemento. Se trata de abandonar la idea de asociar a cada nodo el valor físico de la variable correspondiente en la aproximación típica: u ~ a1Ø1 + a2Ø2 + a3Ø3+ … + anØn; donde las funciones Ø son unidad en el nodo correspondiente y cero en el resto. Por el contrario, se vuelve a la idea original de Ritz, semejante al de un desarrollo en la serie de Fourier, donde las funciones Ø están definidas globalmente y los coeficientes de ponderación no tienen por qué presentar un significado físico concreto. Evidentemente la vuelta no es total; se siguen manteniendo elementos y dentro de cada uno de ellos se establece una jerarquía de funciones Øi. Con esta situación intermedia entre la globalidad absoluta de Ritz y la correspondencia absoluta de la discretización con las variables se consigue, por un lado, mantener una versatilidad suficiente para el ajuste por trozos y, por otro, refinar la aproximación de forma inteligente ya que, al igual que sucede en una serie de Fourier, cada término que se añade produce un efecto menor, lo que posibilita el truncamiento cuando se alcanza un determinado nivel de precisión. Además, puesto que cada Ø tiene un soporte perfectamente definido desde un principio, cada etapa del refinamiento aprovecha todos los cálculos anteriores y sólo se necesita evaluar los nuevos términos de la matriz de rigidez. La primera idea fue propuesta por Zienckiewicz et al.(1970), y posteriormente han desarrollado el método Szabo et al.(1978), Babuska (1975,1978), Peano (1978)etc. El proceso operativo incluye así: a)Establecimiento de una malla amplia sobre el dominio a analizar; b)Definición de una jerarquía de funciones de interpolación dentro de cada elemento; c)Establecimiento de un "indicador" de las zonas que precisen la adición de nuevas funciones jerarquizadas; d)Establecimiento de un "estimador a posteriori" que evalúe el error cometido y precise el momento en que pueda ser detenido el proceso. Un método que sigue los pasos anteriores se denomina autoadaptable y, como se puede comprender, resulta interesantísimo para problemas no triviales. En este artículo, se contempla la posibilidad de extender las ideas anteriores al método de los elementos de contorno.

Further Applications of P-Adaptive Boundary Elements

In previous BEM Conferences , the concepts, developments and organisation of the p-adaptive philosophy have been presented by the authors, as well as some interesting features of the hierarchisation of the solution, accuracy estimates and numerical computations optimization. This current paper is devoted to presenting some new developments and aplications in linear elastostatics, with emphasis on: a ) Efficient computation of influence coefficients, b) Efficient evaluation of the residuals by taking advantage of the hierarchy of the interpolation functions and e) New results regarding estimators and convergence ratios.In addition, several practical examples will be shown and discussed in order to point out the advantages of the method .

Nueva vía de conexión entre la A-1, A-6 y A-5. Tramo: Las Rozas – M-503 (Madrid)

Este Proyecto se enmarca en el conjunto de actuaciones necesarias para desarrollar por completo la denominada Autovía de circunvalación M-55,que conecta la A-1, A-6 y A-5, y que contribuye a mejorar la capacidad de los corredores que comunican la ciudad de Madrid con los municipios metropolitanos comprendidos entre la A-1, A-6 y A-5, y también a estos municipios entre sí. El área de estudio se encuentra ubicada en la Comunidad de Madrid,incluyendo los municipios de Las Rozas de Madrid y Villanueva del Pardillo. El tramo discurre por una zona protegida medioambientalmente como es el LIC “Cuenca del río Guadarrama” y próximo a los núcleos de población de Las Roza de Madrid y Villanueva del Pardillo. Por ello, se ha buscado optimizar el trazado minimizando las afecciones a edificaciones y al espacio protegido medioambientalmente por la Red Natura 2000.

Hierarchical boundary elements

In this paper we show the possibility of applying adaptive procedures as an alternative to the well-known philosophy of standard Boundary Elements. The three characteristic steps of adaptive procedures, i.e. hierarchical shape functions families, indicator criteria, and a posteriori estimation, can be defined in order to govern an automatic refinement and stopping of the solution process. A computer program to treat potential problems, called QUEIMADA, has been developed to show the capabilities of the new idea.

Acondicionamiento y mejora de la carretera M-204 tramo: Tielmes-Carabaña (Madrid)

El proyecto estudia un tramo de la carretera M-204 de la red secundaria del territorio español, perteneciente a la Comunidad Autónoma de Madrid, en el sureste de ésta y en concreto se encuentra entre los términos municipales de Tielmes y Carabaña. Discurre por la vega del río Tajuña con una trayectoria sensiblemente paralela al cauce. Se sitúa entre dos pequeños sistemas de montañas y su trazado divide al paisaje en dos. Se ha realizado un Estudio Previo de Soluciones para poder determinar que alternativa de acondicionamiento, mejora o nueva construcción se debe desarrollar más adelante para su eventual construcción. De esta manera se analizan a lo largo de los diversos anejos las posibles alternativas al actual tramo de la M-204 Tielmes-Carabaña, que presenta varios puntos de su trazado donde los radios mínimos no cumplen con la normativa, habiendo también numerosas zonas con visibilidad limitada. Además la mejora de los accesos del resto de carreteras y caminos a dicha carretera también debe acometerse, con independencia de la alternativa que resulte más adecuada.Se ha hecho una estimación de la intensidad de tráfico media diaria que soportará dicho tramo durante el año de puesta en servicio (2015) y para el final de la vida útil de la solución adoptada (2035). A continuación, se ha determinado la IMD y se calculó el nivel de servicio y la categoría de tráfico pesado que se podrá tener en estos años con el diseño planteado y así conocer si se satisfacen las necesidades de la zona. Después del estudio en el que se han tenido en cuenta aspectos funcionales, económicos, medioambientales y topográficos, se ha obtenido una solución para su posterior desarrollo y construcción, que consiste en una carretera de una sola calzada con un carril por sentido.