Validación de paneles aglomerados de hormigón, elaborados con el bagazo de la caña de azúcar, aplicables en la construcción prefabricada y su uso como estrategia bioclimática pasiva en Santa Isabel

El cantón de Santa Isabel, se encuentra en la región sierra de la provincia del Azuay con una zona climática húmeda calurosa según (NEC-EE, 2017) el cual es ideal para el desarrollo de la caña de azúcar, muchas familias de la zona utilizan dicha planta para llevar a cabo su actividad económica por lo que genera grandes desperdicios de bagazo. Adicionalmente, debido al clima las viviendas de interés social, realizada por el MIDUVI, tienen problemas de confort térmico interno por sobrecalentamiento. El propósito del presente trabajo de titulación es dar solución a los problemas mencionados anteriormente mediante la validación de una propuesta con un sistema constructivo a base de paneles aglomerados de hormigón con fibra de la caña de azúcar, para obtener un material de baja conductividad térmica, amigable con el ambiente y que sirva como estrategia pasiva para la construcción de viviendas en la zona de estudio. El método aplicado para validar la propuesta es de carácter experimental, mismo que consistió en elaborar dichos paneles con diferentes dosificaciones, utilizando porcentajes de 1.5% y 2.5%, respecto a la fibra como agregado grueso. Posteriormente se realizaron los ensayos de compresión y conductividad térmica (ensayo de placa caliente), este último con un valor imprescindible para realizar las simulaciones energéticas a nivel de confort térmico y humedad relativa en los dos sistemas tradicional y propuesta. Luego de las mismas, los datos obtenidos fueron comparados. Los resultados de las simulaciones reflejaron que el panel de hormigón con fibra del bagazo de la caña de azúcar es un material que posee una conductividad térmica baja (0.304W/m2k), ya que en el día más caliente llega a reducir 5°C (de 32.6° a 27°C) en la temperatura interior, haciendo que la vivienda se aproxime al rango de confort térmico que es entre 18° a 26°C según (NEC, 2011). Por lo cual, el material puede ser usado como estrategia bioclimática pasiva en la zona de estudio.The canton of Santa Isabel, is located in the highland region of Azuay province with a hot humid climate zone according to (NEC-EE, 2017) which is ideal for sugar cane development, many local families use this plant to carry out their economic activity so it generates large bagasse waste. In addition, due to the climate, the social housing, built by MIDUVI, has problems of internal thermal comfort due to overheating. The purpose of this degree thesis is to provide a solution to the aforementioned problems via validating a proposal with a constructive system based on agglomerated concrete panels with sugar cane fiber, to obtain a low conductivity, environmentally friendly material that serves as a passive strategy for construction of housing in the study area. The applied method to validate the proposal is of an experimental nature, which consisted of elaborate said panels with different dosages, using fibre percentages of 1.5% and 2.5%, with respect to the fiber as coarse aggregate. Shortly after, compression and thermal conductivity (hot plate test) tests were carried out, the latter being a key test for energetic simulations at a thermal comfort and relative humidity level in both the traditional and proposed systems. After the tests the obtained results were compared. Simulations results showed that concrete panels with sugar cane bagasse fiber is a material that possess low thermal conductivity (0.304W/m2k), since on the hottest day it reduces the indoor temperature in 5°C (from 32.6°C to 27°C), bringing the house near the thermal comfort range of 18°C to 26°C according to (NEC, 2011). Therefore, the material can be used as a passive bioclimatic strategy in the study zone.ArquitectoCuenc

International Conference on Research in Construction Housing: past, present and future

On the occasion of Science Week, the Fundación Eduardo Torroja will be organising an international conference on construction research entitled “Housing: past, present and future”, in conjunction with the Eduardo Torroja Institute of Construction Science, the Fundación Juanelo Turriano and the Technical University of Madrid. The conference is being called to support research, history and innovation and to raise public awareness of the importance of these disciplines and of their transmission through education. Following in the footsteps of Eduardo Torroja, the conference will revolve around a philosophy and praxis that advocate a view of architecture and engineering as parts of the same engine, built in the factory of innovation and serving society by driving progress. The conference will be a forum for international refl ection and debate on the past, present and future of housing, the prime architectural space for social well-being. The general theme will be its evolution and its fate in today’s world, in which sustainability and the generation of clean and inexpensive energy are regarded as keys to ongoing development. The intention is to encourage dialogue among researchers, professionals, builders, ancillary industries and the university, sharing experiences and building relationships among the various actors involved in the development required by a society characterised by relentless change. An exhibition entitled “Eduardo Torroja and Post-World War II Housing Industrialisation / 1949” will be held in parallel with the conference, highlighting its specifi c subject. This showing of an unknown and signifi cant milestone in the history of Spanish building will feature the strategy followed by Eduardo Torroja to break the ground for industrialised construction techniques in Spain, in an age of acute shortage of economic and material resources, severely aggravated by the country’s post-war political isolationCon motivo de la celebración de la Semana de la Ciencia, la Fundación Eduardo Torroja ha organizado unas Jornadas Internacionales de investigación en construcción bajo el título “Vivienda: pasado, presente y futuro / Housing: past,present and future, en cuya organización han colaborado; el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, la Fundación Juanelo Turriano y la Universidad Politécnica de Madrid, trabajando estrechamente unidos en pro de la investigación, la historia y la innovación, así como su difusión y enseñanza. El objetivo de las Jornadas es continuar trabajando tras las huellas de Eduardo Torroja, difundiendo su modelo específi co de pensamiento y actuación, en el que la Arquitectura y la Ingeniería se unen como eslabones de una misma cadena, forjada con la innovación como motor de su progreso al servicio de la sociedad. Las Jornadas servirán de lugar de encuentro para la refl exión y el debate internacional sobre el pasado, el presente y el futuro de la Vivienda, el espacio arquitectónico fundamental del bienestar social, poniendo de manifi esto una relevante parte de su evolución y destino en un mundo que hoy, entre otros, reclama la sostenibilidad y la producción de energía limpia y económica, como factores necesarios de desarrollo. Se pretende por ello, generar el necesario diálogo entre investigadores, profesionales, constructores, industria auxiliar y la universidad, compartiendo experiencias y creando relaciones entre los diferentes actores que intervienen en el desarrollo que demanda la sociedad en su continua evolución. Como parte de la específi ca temática de las Jornadas, se integrara la exposición “Eduardo Torroja y la industrialización de Viviendas tras la Segunda Guerra Mundial/1949”. Un desconocido y relevante hito en la historia del desarrollo de la construcción española, a través de la cual podemos reconstruir la estrategia seguida por Eduardo Torroja para iniciar el camino hacia la industrialización en España, en unos momentos de gran escasez de recursos económicos y materiales, que se vieron gravemente afectados por el aislamiento político que España soportaba en aquella época.Peer reviewe

OPTIMIZACIÓN MULTIOBJETIVO DE LA PLACA ALVEOLAR PRETENSADA

[EN] Hollow core slab is a prestressed precast concrete structural element very commonly used in the industrial construction context. It is manufactured in highly industrialized precast factories where its design parameters are under control. Hollow core slab optimization takes particular advantage of this aspect. Moreover, up to now there are no other works related to this topic where clear conclusions about optimal hollow core slab design had been obtained. Therefore, the main aim of this research work is to obtain significant conclusions related to the optimal design of hollow core slab series through a multi-objective approach. Hollow core slab series are formed by several elements which share the same concrete geometry and have different reinforcement. The optimization carried out is constrained, due to the fact that several geometrical and mechanical constrains have been identified. Heuristic algorithms have been used in order to solve this optimization problem. Specifically the Simulated Annealing algorithm has been used to solve the mono-objective and multi-objective optimization problem. Besides, geometrical and mechanical models to reproduce hollow core behaviour have been performed by the author to use heuristic algorithms and obtain optimal solutions along its life cycle. From the optimization results new hollow core optimal designs have found out, obtaining important economical savings (15-17% lower than current commercial design). Finally, a new hollow design based on three different parts has been performed to be used in practice. Several useful design rules for the hollow core slab manufacture from an optimal approach have been provided.[ES] La placa alveolar pretensada es un elemento estructural prefabricado de hormigón pretensado empleado muy profusamente en el ámbito de la construcción industrial. Su producción está altamente industrializada en plantas de producción específica, con un elevado grado de control sobre sus variables de diseño. Este último aspecto la hace especialmente interesante en el campo de la optimización estructural. Además debe sumarse a este hecho el que no se hayan desarrollado hasta la fecha otros trabajos de investigación significativos que deduzcan conclusiones claras sobre el diseño óptimo de la placa alveolar. Por tanto, el presente trabajo tiene como objetivo fundamental aplicar criterios de optimización multiobjetivo al diseño de series completas de placa alveolar, entendiendo éstas como un conjunto de placas alveolares que comparten un diseño de molde de hormigón y se diferencian en el diseño de las armaduras interpuestas. La optimización desarrollada es de tipo condicionada, ya que se establecen múltiples restricciones de tipo geométrico y mecánico. Para la resolución del problema se han implementado técnicas heurísticas, muy desarrolladas en el ámbito de la investigación operativa, empleadas para la resolución de problemas de optimización combinatoria. Concretamente se han adaptado en este problema diversos algoritmos del tipo Simulated Annealing tanto monoobjetivo como multiobjetivo. Para la resolución del problema, además de la construcción de las diversas heurísticas necesarias como herramienta de optimización, se han diseñado los modelos matemáticos tanto geométricos como mecánicos a efecto de evaluar la idoneidad de las soluciones alcanzadas a lo largo de todo su ciclo de vida. De los resultados obtenidos se han podido deducir interesantes conclusiones en relación con el diseño óptimo de series de placa alveolar, alcanzando unos ahorros en términos económicos del entorno del 15-17 % con respecto a los diseños comerciales actuales. Por último, dándole un importante carácter aplicado al presente estudio, se ha propuesto un novedoso diseño de alveolo triple óptimo para la fabricación de las series de placa alveolar pretensada así como diversas recomendaciones útiles de diseño.[CA] Les plaques alveolars pretesades son un element estructural prefabricat de formigó pretesat utilitzat de manera profusa a l'àmbit de la construcció industrial. La seua producció està altament industrialitzada en plantes de producció específica. Amb elevat grau de control sobre les seues variables de disseny. Aquest últim aspecte la fa especialment interessant al camp de l'optimització estructural. A més a més ha d'afegir-se a aquest fet el que no s'hagen desenvolupat fins ara altres treballs d'investigació significatius que dedueixen conclusions clares sobre el disseny òptim de la placa alveolar. Per tant, aquest treball té com objectiu fonamental aplicar criteris d'optimització multi objectiu al disseny de sèries completes de placa alveolar, entenent estes com un conjunt de plaques alveolars que comparteixen el disseny del mole es diferencien en el disseny de les armadures. L'optimització desenvolupada es de tipus condicionat, ja que s'estableixen múltiples restriccions de tipus geomètric i mecànic. Per a la resolució del problema s'han implementat tècniques heurístiques, molt desenvolupades en l'àmbit de la investigació operativa, empleades per a la resolució de problemes d'optimització combinatòria. Concretament s'han adaptat en aquest problema diversos algoritmes del tipus Simmulated Annealing, tant monobjectius como multi objectius. Per a la resolució del problema, a més a més de la construcció de les diverses heurístiques necessàries como a ferramenta d'optimització, s'han dissenyat els models matemàtics tant geomètric como mecànics per a avaluar la idoneïtat de les solucions obtingudes al llar del seu cicle de vida útil. Des resultat obtinguts es poden deduir interesants resultats en relació amb el disseny òptim de sèries de placa alveolar, arribant fins a uns estalvis econòmics del 15-17 % en comparació amb els dissenys comercials actuals. Per últim, donant-li una important vessant aplicada al present estudi, un nou disseny d'alveol triple òptim ha sigut proposat per a la fabricació de sèries de placa alveolar pretesades així como diverses recomanacions útils de disseny.Albero Gabarda, V. (2016). OPTIMIZACIÓN MULTIOBJETIVO DE LA PLACA ALVEOLAR PRETENSADA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73145TESI

Evaluación del comportamiento mecánico de tres clases de placas tipo sándwich de ferrocemento para la construcción de vivienda rural

Gracias a experiencias positivas en el medio urbano, las placas tipo sándwich de ferrocemento se presentan, como una alternativa a la demanda de construcciones rápidas y de bajo costo que impone la problemática de vivienda rural en América Latina. Diversas propuestas en este sentido pueden ser evaluadas previamente a través de simulaciones. Este estudio evaluó el comportamiento mecánico de tres placas tipo sándwich de ferrocemento, para defi nir el sistema constructivo de una propuesta de vivienda rural, a través de una simulación con elementos fi nitos, por medio del software SolidWorks®. Con base en un diseño previo para vivienda rural, fueron diseñadas tres alternativas de placas tipo sándwich de ferrocemento, evaluando su resistencia a la rotura y deformación, aplicando el cálculo de esfuerzos de Von Mises. Las tres alternativas mostraron resultados satisfactorios de resistencia y deformación, optando por la combinación de dos de las tres alternativas para la defi nición del sistema constructivo según criterios de practicidad y costos

Caracterización de hormigones especiales con mejora de sus propiedades térmicas para el desarrollo de sistemas prefabricados de cerramientos de bloque.

227 p.Cuestiones ambientales como el calentamiento global, el agotamiento de los recursos naturales, la contaminación del agua, el aire y el suelo, la generación de enormes cantidades de residuos y subproductos, y las consecuencias ambientales de su eliminación; son algunos de los grandes desafíos a los que se enfrenta la civilización actual. Cada uno de estos problemas repercute considerablemente en el desarrollo futuro de la humanidad, por lo cual, se deben abordar urgentemente y de una manera eficaz y sostenible. La industria del hormigón tiene una gran implicación en las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GHG, por sus siglas en inglés, Greenhouse Gases), ya que es el material más consumido en el sector, siendo la fabricación del cemento Portland, la que aporta en mayor medida, debido a que requiere la extracción y procesamiento de una importante cantidad de materia prima y el proceso en general consume una gran cantidad de energía. Adicionalmente, la extracción y procesamiento del árido para la fabricación del hormigón también colabora, aunque en menor medida que el cemento, a las emisiones totales generadas por la industria del hormigón.En este contexto, el uso de subproductos industriales ha demostrado ser una alternativa viable para abordar el desafío de reducir el impacto ambiental del hormigón. Sin embargo, se requieren políticas sostenibles que permitan, la sustitución total o parcial del cemento o áridos del hormigón, por adiciones disponibles localmente, preferentemente materiales de desecho o subproductos; cuyo uso permita mejorar las propiedades del material, cumplir con los requisitos mínimos de los estándares actuales y reducir los costes asociados. Por otra parte, las técnicas constructivas y materiales utilizados en la envolvente de los edificios se encuentran en constante evolución. Este fenómeno, ha sido provocado por las mayores exigencias de las normativas actuales, tal es el caso de la normativa española Documento Básico de Ahorro de energía (DB-HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE), la cual está en constante renovación. Es por ello que, actualmente existe un interés creciente en desarrollar nuevos materiales de construcción sostenibles para la envolvente de los edificios, con propiedades térmicas óptimas. Sin embargo, este no ha sido el caso de los bloques de hormigón, que a pesar de que continúan siendo ampliamente utilizados, aún se fabrican con propiedades térmicas ineficientes y con un enfoque insostenible. Es bien sabido que, el desarrollo sostenible enmarca tanto el aspecto ambiental, como los aspectos económico y social. Con lo cual, para lograr que la producción de bloques sea sostenible, se requiere adoptar un enfoque multidisciplinar, que cubra dichos aspectos. Este es el caso de la reutilización de subproductos, los cuales a su vez, puedan optimizar las propiedades térmicas de estos elementos prefabricados. Con este enfoque, se obtendría un menor impacto ambiental en la producción de bloques, se generaría un ahorro económico tanto para las empresas de prefabricados de bloques, como para las empresas que generan los subproductos, ya que por un lado se ahorraría en material, y por otro, se ahorraría en el canon de vertido. Por otra parte, se obtendría un beneficio social debido al mayor confort térmico en las viviendas, oficinas, locales y demás inmuebles donde se empleen, lo cual a su vez, reduciría los costes asociados al consumo de energía. Anualmente, se obtienen grandes cantidades de virutas, cenizas de madera y lodos de cal como subproductos de la industria de la madera. Las virutas resultan del aserrado de madera para la fabricación de muebles y productos de madera, las cenizas de madera son un residuo, generado en las instalaciones de biomasa, después de la combustión de madera y los lodos de cal, se obtienen durante la conversión de la madera en fibras de celulosa pura a través del proceso kraft, siendo este subproducto un residuo sólido generado en una reacción de caustificación, en el proceso de reciclado de álcali de la fabricación de papel. Según el Catálogo Europeo de Residuos estos tres subproductos industriales no presentan sustancias peligrosas y están clasificados como residuos no peligrosos.Por lo tanto, esta investigación busca reutilizar dichos subproductos para el desarrollo de bloques de hormigón más sostenibles y con mejores propiedades térmicas, para el sector de la edificación. Con ello, se conseguiría reducir el consumo de materias primas, valorizar los subproductos y reducir la ocupación de los vertederos. La parte experimental comprendió tres etapas: el análisis de las propiedades de los subproductos, la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de hormigones, y la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de bloques. A continuación se describen estas tres etapas en mayor detalle. La primera etapa, consistió en la caracterización por medio del análisis de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal. Con ello, se buscaba conocer sus propiedades e identificar la presencia de componentes peligrosos, que no fuesen adecuados para el hormigón. Una vez analizados las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal, se decidió realizar un estudio sobre el efecto de la incorporación de estos subproductos en las propiedades del hormigón, cuyos resultados ayudarían a decidir si sería viable realizar un estudio posterior sobre el uso de los subproductos en bloques, con que porcentajes trabajar para optimizar las propiedades de los bloques y si sería beneficioso la incorporación de estos de manera combinada. Cabe destacar que, los resultados de las propiedades térmicas y mecánicas influyeron en gran medida en la selección de los porcentajes óptimos. Así pues, la segunda etapa experimental, incluye la definición de las proporciones empleadas para la elaboración de 10 tipos de mezclas, las cuales fueron definidas a través de un estudio exhaustivo de las investigaciones previas y de las recomendaciones de una empresa de prefabricados de bloques. De las 10 mezclas de hormigón, se realizó una mezcla de referencia sin subproductos, 3 mezclas en las que el árido fino se sustituyó por virutas, en cantidades del 5, 10 y 20% en volumen; otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por cenizas de madera en cantidades de 5, 10 y 15% en volumen; y, finalmente, otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por lodos de cal en cantidades del 5, 10 y 15% en volumen. En esta etapa se evaluaron las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los distintos tipos de hormigón.En la tercera etapa experimental se buscó industrializar el estudio, para ello, se extrapolaron los resultados obtenidos de una escala de laboratorio a una escala real. Con lo cual, se decidió fabricar tres series de bloques con diferentes dosificaciones, un tipo en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas, este porcentaje se escogió debido a que su adición mejoró significativa la densidad y las propiedades térmicas del hormigón, sin reducir drásticamente su resistencia a compresión. Un segundo tipo, en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas y el 15% del cemento se sustituyó por lodos de cal, con la adición de este último, se buscaba contrarrestar el efecto negativo de las virutas sobre las propiedades mecánicas, y a su vez mantener las mejoras térmicas que aporta la madera a los bloques. Para este segundo tipo, la adición de virutas fue también en porcentajes bajos, debido a lo señalado anteriormente, mientras que, para los lodos de cal se empleó un porcentaje mayor, a fin de obtener bloques más sostenible. Finalmente, se fabricó un tercer tipo sin subproductos, que se empleó de referencia. En cuanto a las cenizas de madera, se decidió no continuar estudiándolas debido a que no se obtuvo en la primera etapa una mejora significativa en las propiedades del hormigón. Así pues, en esta segunda etapa, se caracterizaron las propiedades morfológicas, físicas, mecánicas, acústicas, radiativas y térmicas de los bloques.Por otra parte, se realizó un análisis térmico-numérico en dos dimensiones (2-D) de muros de bloques, mediante el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés Finite Element Method), empleando el software ANSYS. Los resultados se compararon con los obtenidos en el ensayo experimental, con el propósito de validar el procedimiento del análisis numérico. Asimismo, se evaluó como vía alternativa, el comportamiento térmico de muros con bloques huecos rellenos de aislamiento térmico.Adicionalmente, se llevó a cabo un Análisis del Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en inglés, Life Cycle Assessment) de los bloques con y sin subproductos, a fin de analizar los beneficios medioambientales que conllevaría la incorporación de subproductos en los bloques. El LCA se realizó de acuerdo con lo establecido en la norma EN-ISO 14040, utilizando la herramienta de software Eco-it. El alcance de este análisis es de la ¿cuna al sitio¿ ("cradle-to-site"). Posteriormente, se calcularon y analizaron los beneficios económicos que obtendrían las empresas de prefabricados de bloques y las empresas que generan los subproductos, al adicionar dichos subproductos a la mezcla de los bloques.Con base a los resultados se puede concluir que la sustitución parcial del árido fino por las virutas y del cemento por los lodos de cal en la mezcla, es una vía alternativa para obtener bloques más respetuosos con el medio ambiente y a su vez con mejores propiedades térmicas. Finalmente, se puede decir que los ensayos y análisis presentados en este documento constituyen el primer paso y servirán de base en la investigación sobre virutas, ya sea incorporado en los bloques de manera individual o en combinación con los lodos de ca

Caracterización de hormigones especiales con mejora de sus propiedades térmicas para el desarrollo de sistemas prefabricados de cerramientos de bloque.

227 p.Cuestiones ambientales como el calentamiento global, el agotamiento de los recursos naturales, la contaminación del agua, el aire y el suelo, la generación de enormes cantidades de residuos y subproductos, y las consecuencias ambientales de su eliminación; son algunos de los grandes desafíos a los que se enfrenta la civilización actual. Cada uno de estos problemas repercute considerablemente en el desarrollo futuro de la humanidad, por lo cual, se deben abordar urgentemente y de una manera eficaz y sostenible. La industria del hormigón tiene una gran implicación en las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GHG, por sus siglas en inglés, Greenhouse Gases), ya que es el material más consumido en el sector, siendo la fabricación del cemento Portland, la que aporta en mayor medida, debido a que requiere la extracción y procesamiento de una importante cantidad de materia prima y el proceso en general consume una gran cantidad de energía. Adicionalmente, la extracción y procesamiento del árido para la fabricación del hormigón también colabora, aunque en menor medida que el cemento, a las emisiones totales generadas por la industria del hormigón.En este contexto, el uso de subproductos industriales ha demostrado ser una alternativa viable para abordar el desafío de reducir el impacto ambiental del hormigón. Sin embargo, se requieren políticas sostenibles que permitan, la sustitución total o parcial del cemento o áridos del hormigón, por adiciones disponibles localmente, preferentemente materiales de desecho o subproductos; cuyo uso permita mejorar las propiedades del material, cumplir con los requisitos mínimos de los estándares actuales y reducir los costes asociados. Por otra parte, las técnicas constructivas y materiales utilizados en la envolvente de los edificios se encuentran en constante evolución. Este fenómeno, ha sido provocado por las mayores exigencias de las normativas actuales, tal es el caso de la normativa española Documento Básico de Ahorro de energía (DB-HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE), la cual está en constante renovación. Es por ello que, actualmente existe un interés creciente en desarrollar nuevos materiales de construcción sostenibles para la envolvente de los edificios, con propiedades térmicas óptimas. Sin embargo, este no ha sido el caso de los bloques de hormigón, que a pesar de que continúan siendo ampliamente utilizados, aún se fabrican con propiedades térmicas ineficientes y con un enfoque insostenible. Es bien sabido que, el desarrollo sostenible enmarca tanto el aspecto ambiental, como los aspectos económico y social. Con lo cual, para lograr que la producción de bloques sea sostenible, se requiere adoptar un enfoque multidisciplinar, que cubra dichos aspectos. Este es el caso de la reutilización de subproductos, los cuales a su vez, puedan optimizar las propiedades térmicas de estos elementos prefabricados. Con este enfoque, se obtendría un menor impacto ambiental en la producción de bloques, se generaría un ahorro económico tanto para las empresas de prefabricados de bloques, como para las empresas que generan los subproductos, ya que por un lado se ahorraría en material, y por otro, se ahorraría en el canon de vertido. Por otra parte, se obtendría un beneficio social debido al mayor confort térmico en las viviendas, oficinas, locales y demás inmuebles donde se empleen, lo cual a su vez, reduciría los costes asociados al consumo de energía. Anualmente, se obtienen grandes cantidades de virutas, cenizas de madera y lodos de cal como subproductos de la industria de la madera. Las virutas resultan del aserrado de madera para la fabricación de muebles y productos de madera, las cenizas de madera son un residuo, generado en las instalaciones de biomasa, después de la combustión de madera y los lodos de cal, se obtienen durante la conversión de la madera en fibras de celulosa pura a través del proceso kraft, siendo este subproducto un residuo sólido generado en una reacción de caustificación, en el proceso de reciclado de álcali de la fabricación de papel. Según el Catálogo Europeo de Residuos estos tres subproductos industriales no presentan sustancias peligrosas y están clasificados como residuos no peligrosos.Por lo tanto, esta investigación busca reutilizar dichos subproductos para el desarrollo de bloques de hormigón más sostenibles y con mejores propiedades térmicas, para el sector de la edificación. Con ello, se conseguiría reducir el consumo de materias primas, valorizar los subproductos y reducir la ocupación de los vertederos. La parte experimental comprendió tres etapas: el análisis de las propiedades de los subproductos, la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de hormigones, y la fabricación y análisis del comportamiento de diferentes tipos de bloques. A continuación se describen estas tres etapas en mayor detalle. La primera etapa, consistió en la caracterización por medio del análisis de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas de las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal. Con ello, se buscaba conocer sus propiedades e identificar la presencia de componentes peligrosos, que no fuesen adecuados para el hormigón. Una vez analizados las virutas, las cenizas de madera y los lodos de cal, se decidió realizar un estudio sobre el efecto de la incorporación de estos subproductos en las propiedades del hormigón, cuyos resultados ayudarían a decidir si sería viable realizar un estudio posterior sobre el uso de los subproductos en bloques, con que porcentajes trabajar para optimizar las propiedades de los bloques y si sería beneficioso la incorporación de estos de manera combinada. Cabe destacar que, los resultados de las propiedades térmicas y mecánicas influyeron en gran medida en la selección de los porcentajes óptimos. Así pues, la segunda etapa experimental, incluye la definición de las proporciones empleadas para la elaboración de 10 tipos de mezclas, las cuales fueron definidas a través de un estudio exhaustivo de las investigaciones previas y de las recomendaciones de una empresa de prefabricados de bloques. De las 10 mezclas de hormigón, se realizó una mezcla de referencia sin subproductos, 3 mezclas en las que el árido fino se sustituyó por virutas, en cantidades del 5, 10 y 20% en volumen; otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por cenizas de madera en cantidades de 5, 10 y 15% en volumen; y, finalmente, otras 3 mezclas en las que el cemento se sustituyó por lodos de cal en cantidades del 5, 10 y 15% en volumen. En esta etapa se evaluaron las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los distintos tipos de hormigón.En la tercera etapa experimental se buscó industrializar el estudio, para ello, se extrapolaron los resultados obtenidos de una escala de laboratorio a una escala real. Con lo cual, se decidió fabricar tres series de bloques con diferentes dosificaciones, un tipo en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas, este porcentaje se escogió debido a que su adición mejoró significativa la densidad y las propiedades térmicas del hormigón, sin reducir drásticamente su resistencia a compresión. Un segundo tipo, en el cual el 5% del árido fino se sustituyó por virutas y el 15% del cemento se sustituyó por lodos de cal, con la adición de este último, se buscaba contrarrestar el efecto negativo de las virutas sobre las propiedades mecánicas, y a su vez mantener las mejoras térmicas que aporta la madera a los bloques. Para este segundo tipo, la adición de virutas fue también en porcentajes bajos, debido a lo señalado anteriormente, mientras que, para los lodos de cal se empleó un porcentaje mayor, a fin de obtener bloques más sostenible. Finalmente, se fabricó un tercer tipo sin subproductos, que se empleó de referencia. En cuanto a las cenizas de madera, se decidió no continuar estudiándolas debido a que no se obtuvo en la primera etapa una mejora significativa en las propiedades del hormigón. Así pues, en esta segunda etapa, se caracterizaron las propiedades morfológicas, físicas, mecánicas, acústicas, radiativas y térmicas de los bloques.Por otra parte, se realizó un análisis térmico-numérico en dos dimensiones (2-D) de muros de bloques, mediante el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés Finite Element Method), empleando el software ANSYS. Los resultados se compararon con los obtenidos en el ensayo experimental, con el propósito de validar el procedimiento del análisis numérico. Asimismo, se evaluó como vía alternativa, el comportamiento térmico de muros con bloques huecos rellenos de aislamiento térmico.Adicionalmente, se llevó a cabo un Análisis del Ciclo de Vida (LCA, por sus siglas en inglés, Life Cycle Assessment) de los bloques con y sin subproductos, a fin de analizar los beneficios medioambientales que conllevaría la incorporación de subproductos en los bloques. El LCA se realizó de acuerdo con lo establecido en la norma EN-ISO 14040, utilizando la herramienta de software Eco-it. El alcance de este análisis es de la ¿cuna al sitio¿ ("cradle-to-site"). Posteriormente, se calcularon y analizaron los beneficios económicos que obtendrían las empresas de prefabricados de bloques y las empresas que generan los subproductos, al adicionar dichos subproductos a la mezcla de los bloques.Con base a los resultados se puede concluir que la sustitución parcial del árido fino por las virutas y del cemento por los lodos de cal en la mezcla, es una vía alternativa para obtener bloques más respetuosos con el medio ambiente y a su vez con mejores propiedades térmicas. Finalmente, se puede decir que los ensayos y análisis presentados en este documento constituyen el primer paso y servirán de base en la investigación sobre virutas, ya sea incorporado en los bloques de manera individual o en combinación con los lodos de ca

Comportamiento termomecánico de pilotes prefabricados

This thesis follows the development of the PITERM project (Thermo-mechanical characterization and new design techniques of geothermal piles) within the Spanish INNPACTO 2011 program, a public-private cooperation funded by our Ministry of Science and Innovation. This project was the first to aim at a fully integrated analysis of the combined effect of mechanical and thermal actions upon a newly designed precast pile, thermally activated and fully instrumented. The project started in September 2011 and lasted until December 2013. The overall goal of this project was to analyse the behaviour of thermo-active foundations in order to further develop-relevant design methodologies for these elements, to be validated by experimental data By means of this combined analytic-experimental effort, we aim to validate the idea that foundations, designed appropriately, are able to cope with the thermal and mechanical stresses to which they ought to be subjected throughout its lifespan. More specifically, the project has studied the thermomechanical behaviour of a prefabricated pile driven in Valencia, prepared to work as thermo-active element and properly instrumented. With the registration and interpretation of data from the instrumented it was possible to evaluate its behaviour under mechanical and thermal stresses similar to those that would exist in a real working scenario. The results of this Thesis allow to understand and characterize the mechanical behaviour of geo-active piles and their response under different types of thermal cycling stresses under realistic conditions, contributing to the extension and dissemination of the use of this type of geo-structural elements, and, in the long run, aiming to increase our ability to harvest renewable heat out of the subsurface of our cities.La presente tesis doctoral es consecuencia del desarrollo del proyecto PITERM (Caracterización termo-mecánica y nuevas técnicas de diseño de pilotes termo-activos), dentro del subprograma INNPACTO 2011, del programa nacional de cooperación público-privada del Ministerio de Ciencia e Innovación. Este proyecto ha sido el primero que ha integrado en el análisis el efecto combinado de las acciones mecánicas, geotécnicas y térmicas en el comportamiento de un pilote prefabricado hincado, activado térmicamente y completamente instrumentado. El proyecto se inició en septiembre de 2011 y se prolongó hasta diciembre de 2013. El proyecto se orienta hacia el análisis del comportamiento de las cimentaciones termo-activas, el desarrollo de metodologías de diseño de estos elementos, en particular de los pilotes termoactivos, y su validación mediante datos experimentales. El objetivo de este trabajo es validar, mediante una aproximación analítico-experimental, que los elementos objeto de estudio son capaces de hacer frente a las solicitaciones térmicas y mecánicas a las que se verá sometida a lo largo de su vida útil. Más concretamente, en el proyecto se ha estudiado el comportamiento termo-mecánico de un pilote prefabricado y posteriormente hincado en Valencia, preparado para funcionar como elemento termoactivo, debidamente instrumentado. Con el registro e interpretación de los datos de las variables instrumentadas se ha evaluado el comportamiento del pilote sometido a solicitaciones mecánicas y térmicas semejantes a las que lo estaría en una obra real de edificación con aprovechamiento geotérmico. Los resultados de esta tesis permiten entender y caracterizar el comportamiento mecánico de los pilotes y su respuesta ante diferentes solicitaciones térmicas en condiciones similares a las que tendrían en un edificio real. En este sentido, pretende ser una contribución a la extensión y popularización del uso de estos elementos en aras a aumentar nuestra capacidad de captar energía renovable del subsuelo de nuestras ciudades.El present TESIS doctoral es conseqüència del desenrola del projecte PITERM (Caracterització termo-mecànic i noves tècniques de disseny de pilotes termo-actius), dins del SUBPROGRAMA INNPACTO 2011, del programa nacional de cooperació publica-privada del Ministeri de Ciència i Innovació. Este projecte ha segut el primer que ha integrat en la anàlisis l'efecte combinat de les accions mecàniques, geotécnicas i tèrmiques en el comportament d'un pilote prefabricat estacionat, activat tèrmicament i completament instrumentat. El projecte s'inicià en setembre de 2011 i se prolongà fins desembre de 2013. El projecte s'orienta cap al anàlisis del comportament de les fonamentacions termo-actives, el desenrola de metodologies de disseny d'estos elements, en particular dels pilotes termoactivos, i la seua validació mediant senyes experimentals. L'objectiu d'este treball es validar, mediant una aproximació analítica-experimental, que els elements objecte d'estudi son capaços de fer front a les sol¿licitacions tèrmiques i mecàniques a les que se vorà somes a lo llars de la seua vida útil. Mes concretament, en el projecte s'ha estudiat el comportament termo-mecànic d'un pilote prefabricat i posteriorment estacionat en Valencia, preparat per a funcionar com element termoactivo, degudament instrumentat. En el registre i interpretació de les senyes de les variables instrumentades s'ha valorat el comportament del pilote somes a sol¿licitacions mecàniques i tèrmiques semblants a les que ho estaria en una obra real d'edificació en aprofitament geotèrmic. Els resultats d'esta tesis permeten entendre i caracteritzar el comportament mecànic dels pilotes i la seua resposta davant diferents sol¿licitacions tèrmiques en condicions similars a les que tindrien en un edifici real. En este sentit, pretén ser una contribució a l'extensió i popularització de l'ús d'estos elements en ares a augmentar nostra capacitat de captar energia renovellable del subsòl de nostres ciutats.Groot Viana, MD. (2017). Comportamiento termomecánico de pilotes prefabricados [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/89097TESI

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Estudio de la influencia de los distintos parámetros de entrada en el análisis termo-quimio-mecánico de estructuras de hormigón en masa

El trabajo consiste en el planteo de un modelo termo-mecánico para el análisis no-lineal de estructuras de acero expuestas al fuego. En el modelo propuesto se deberán tener en cuenta el comportamiento no-lineal del acero y las características no-lineales geométricas de la estructura