Estudio experimental de la adherencia entre laminados de GFRP y el hormigón

[EN] At present, hybrid structures in flexural elements are being gradually incorporated in the field of civil and building structures. The low weight and high durability of these structures make use viable. Hybrid structures are usually composed of polymeric materials reinforced with glass or carbon fibers (GFRP or CFRP) in structural shapes of any type of section, in I, in box, trough-shaped, as elements working in tension, and the concrete in the compressed head of the resistant section. Due to this, the union of these materials and their excellent qualities allow for optimizing their mechanical performance in these positions. The failure modes of these structures have different opinions (points of view) among researchers. Therefore, this thesis focuses first of all on the possibility of designing a beam with ductile failure mode that moves the break to the compressed head by fiber reinforced concrete(Appendix I). It is found in this study that it is not possible to analyze this option because after "shielding" all possible failure modes of the structure the break occurs by the grazing effort between GFRP and concrete , without checking the influence of HRF. For this reason, the study is redirected and focused on the bond between GFRP and concrete by analyzing the influence of a series of surface treatments applied to the GFRP profile and the use of mechanical fasteners. To do this without losing sight of applications in civil engineering and construction, and after analyzing the scientific information available, given that there are no standard tests of this type of hybrid beams trials, the need to provide a simple testing methodology arises to enable the study of this phenomenon. That is why the adaptation of the pull-out test, usually for bars, is presented for rectandular section profiles. The complexity of this adaptation is solved by providing a number of modalities to the approach depending on the degree of confinement of the concrete over GFRP profile and the possibility of applying torque to the prestressed bolts, finally generating patterns 2C, 1CA, 1CE and 1CL. These patterns in turn are represented in the forms of connecting profiles with "in situ" concrete: flange profile embedded in the compression layer, or the top of the flange profile in contact with the compression layer. In the modality 2C, the concrete is passively confining all faces of the GFRP profile; in the form 1CA, the concrete confines the two main faces of elements but one of them does not have surface treatment; in the form 1CE, one side of the profile is confined with surface treatment and the other one is not in contact with the concrete; and finally, in 1CL one side is in contact with the concrete and the other one is liberated from this to access profile and give torque to conduct a post-tensioning of the mechanical fastener, thus achieving an active confinement of concrete over GFRP profile. Once clarified trial methodology, it is proceed to the characterization of the different proposed bond variables like a series of surface treatments such as sandblasting, and textured resins and a combination of both. Also fixed and moveable mechanical fastening elements are used providing them with a torque, sometimes only for fixing the profile GFRP and in other cases to achieve an active confinement of the concrete on the profile. After the results, a proposal for characterizing the bond parameters is made and a variety of behavioral models based on bond stress-slip curves are analyzed, bringing innovations to the scientific community.[ES] En la actualidad, poco a poco, se están incorporando las estructuras híbridas en elementos a flexión en el sector de las estructuras civiles y de edificación. El bajo peso y la gran durabilidad de estas estructuras hacen viable su utilización. Las estructuras híbridas están compuestas generalmente por materiales poliméricos reforzados con fibras de vidrio o carbono (GFRP o CFRP) en forma de perfiles estructurales de cualquier tipo de sección en I, en caja, en forma de artesa, como elementos que trabajan a tracción, y el hormigón en la cabeza comprimida de la sección resistente. Es por ello que la combinación de estos materiales y sus excelentes cualidades permiten optimizar su rendimiento mecánico en dichas posiciones. Los modos de fallo de estas estructuras presentan diversidad de criterios entre los investigadores, y es por ello que en esta Tesis Doctoral se realiza en primer lugar un estudio (Anexo I) sobre la posibilidad de diseñar una viga con un modo de fallo dúctil, trasladando la rotura a la cabeza comprimida con hormigones reforzados con fibras. Así, en este estudio se comprueba que no es posible analizar dicho modo de fallo ya que tras "blindar" todos los posibles modos de fallo de la estructura la rotura se produce por esfuerzo rasante entre el perfil de GFRP y el hormigón, sin llegar a comprobar la influencia del hormigón reforzado con fibras. Por ello se redirige el estudio y se inicia el análisis de la adherencia del GFRP y el hormigón, analizando la influencia de una serie de tratamientos superficiales aplicados al perfil de GFRP, así como el uso de elementos de fijación mecánica. Para ello, y sin perder de vista las aplicaciones en obra civil y edificación, y después de analizar la información científica disponible, visto que no existen ensayos normalizados para el estudio de este tipo de vigas híbridas, se plantea la necesidad de aportar una metodología de ensayo sencilla que posibilite el estudio de este fenómeno. Es por ello que se plantea la adaptación del ensayo de pull-out, habitual para barras, para su aplicación a perfiles de sección rectangular. La complejidad de esta adaptación se resuelve aportando una serie de modalidades al método, siendo el grado de confinamiento del hormigón sobre el perfil de GFRP y la posibilidad de aplicar par de apriete para postesar la tornillería lo que genera las modalidades de 2C, 1CA, 1CE y 1CL. Estas modalidades a su vez se ven representadas en las formas de conexión de los perfiles de GFRP con el hormigón en obra: ala o alma del perfil embebido en la capa de compresión, o la cara superior del ala del perfil en contacto con la capa de compresión. En la modalidad 2C el hormigón se encuentra confinando pasivamente todas las caras del perfil de GFRP; en la modalidad 1CA el hormigón confina las dos caras principales, pero una de ellas no tiene tratamiento superficial; en la modalidad 1CE el hormigón confina pasivamente la cara del perfil que ha sido tratada superficialmente , mientras que la otra cara no está en contacto con el hormigón; y por último, en la modalidad 1CL una cara está en contacto con el hormigón y la otra está liberada de éste para tener acceso al perfil en la probeta híbrida y poder darle el par de apriete para realizar un postesado del elemento de fijación mecánica, consiguiendo así un confinamiento activo del hormigón sobre el perfil de GFRP. Una vez clarificada la metodología del ensayo se procede a la caracterización de las distintas variables de adherencia propuestas, como son una serie de tratamientos superficiales tales como arenados, resinas y texturizados, así como combinaciones entre ellos; también se utilizan elementos de fijación mecánica fijos y con desplazamiento dotándolos de un par de apriete, unas veces solo para su fijación al perfil de GFRP y en otros casos para conseguir un confinamiento activo del hormigón sobre el perfil.[CA] En l'actualitat, a poc a poc, s'estan incorporant les estructures híbrides en elements a flexió en el sector de les estructures civils i d'edificació. El baix pes i la gran durabilitat d'aquestes estructures fan viable la seua utilització. Les estructures híbrides estan compostes generalment per materials polimèrics reforçats amb fibres de vidre o carboni (GFRP o CFRP) en forma de perfils estructurals de qualsevol tipus de secció en I, en caixa, en forma d'artesa, com a elements que treballen a tracció, i el formigó en el cap comprimit de la secció resistent. És per açò que la unió d'aquests materials i les seues excel·lents qualitats permeten optimitzar el seu rendiment mecànic en aquestes posicions. Les maneres de fallada d'aquestes estructures presenten diversitat de criteris entre els investigadors, és per açò que en aquesta Tesi Doctoral, en primer lloc es realitza un estudi (Annex I) per a estudiar la possibilitat de dissenyar una biga amb una manera de fallada dúctil traslladant el trencament al capdavant comprimit amb formigons reforçats amb fibra (HRF). Es comprova, en aquest estudi, que no és possible analitzar aquesta possibilitat ja que després de "blindar" totes les possibles maneres de fallada de l'estructura, el trencament arriba per esforç rasant entre el perfil de GFRP i el formigó, sense arribar a comprovar la influència del HRF. És per açò que es redirigeix i s'inicia l'estudi en l'adherència del GFRP i el formigó, analitzant la influència d'una sèrie de tractaments superficials aplicats al perfil de GFRP així com l'ús d'elements de fixació mecànica. Per açò, i sense perdre de vista les aplicacions en obra civil i edificació, i després d'analitzar l'informació científica disponible, vist que no existeixen assajos normalitzats per a l'estudi d'aquest tipus de bigues híbrides, es planteja la necessitat d'aportar una metodologia d'assaig senzilla que possibilite l'estudi d'aquest fenomen. Es planteja mitjançant l'assaig de pull-out habitual per a barres, la seua aplicació en perfils de secció rectangular. La dificultat d'aquesta adaptació es resol aportant una sèrie de modalitats al mètode, sent el grau de confinament del formigó sobre el perfil de GFRP i la possibilitat d'aplicar parell d'estrenya per a postesar els caragols el que genera les modalitats de 2C, 1CA, 1CE i 1CL. Aquestes modalitats es veuen representades en les formes de connectar els perfils amb el formigó en obra: ala del perfil embegut en la capa de compressió, o la cara superior de l'ala del perfil en contacte amb la capa de compressió. En la modalitat 2C el formigó es troba confinant passivament totes les cares del perfil de GFRP, en la modalitat 1CA el formigó confina les dues cares principals, però una d'elles no té tractament superficial, en la modalitat 1CE el formigó confina pasivament la cara del perfil que està tractada supercialment, mentres que l'altra cara no està en contacte amb el formigó, i finalment a la modalitat 1CL una cara està en contacte amb el formigó i l'altra està alliberada d'aquest per a tenir accés al perfil en la proveta híbrida i poder donar-li el parell d'estrenya per a realitzar un postesat de l'element de fixació mecànica, aconseguint així un confinament actiu del formigó sobre el perfil de GFRP. Una vegada aclarida la metodologia de l'assaig es procedeix a la caracterització de les diferents variables d'adherència proposades, com són una sèrie de tractaments superficials tals com arenats, resines i texturitzats, així com combinacions entre ells; també s'utilitzen elements de fixació mecànica fixos i amb desplaçaments aplicant-los un parell d'estrenya, unes vegades solament per a la seua fixació al perfil de GFRP i en altres casos per a aconseguir un confinament actiu del formigó sobre el perfil.Albiol Ibáñez, JR. (2015). Estudio experimental de la adherencia entre laminados de GFRP y el hormigón [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58866TESI

Refuerzo de perfiles pultrusionados de GFRP con hormigones de altas prestaciones, HRF

[EN] Bending behavior of gfrp profiles to add a layer of compression of fiber reinforced concrete.[ES] Comportamiento a flexión de los perfiles de gfrp al añadir una capa de compresión de hormigones reforzados con fibrasAlbiol Ibáñez, JR. (2014). Refuerzo de perfiles pultrusionados de GFRP con hormigones de altas prestaciones, HRF. http://hdl.handle.net/10251/44380Archivo delegad

Required tie spacing to prevent inelastic local buckling of longitudinal reinforcements in RC and FRC elements

[EN] Compressed reinforcement buckling in concrete columns can reduce ductility in structural elements. In order to avoid this, design codes propose maximum required tie spacing. Nonetheless, they do not incorporate the positive effect of concrete fibers in their formulation, whose capability of delaying buckling has been proved. For this reason, recommendations for maximum required tie spacing for elements made with concrete, with or without steel fibers, and with normal or high strength, are proposed in this article. In order to achieve this, the mixed model proposed by Pereiro-Barceló and Bonet was extended to consider elements made of HSC with and without steel fibers thanks to the results of an experimental campaign of HSC columns with and without fibers, under monotonic loading. In these tests, the buckling critical load in compressed reinforcement was experimentally determined in all the columns. In addition, a comparison of the proposed transverse concrete separation with respect to the recommendations proposed by the main existing codes was made.The research presented herein forms part of a research undertaken at the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH) of the Universitat Politecnica de Valencia (UPV). The authors are sincerely grateful to the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for the help provided through Project BIA2012-32645, and to the European Union for the financial support obtained from FEDER funds. The authors wish to thank the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport for Grant FPU12/01451.Pereiro-Barceló, J.; Bonet Senach, JL.; Albiol Ibáñez, JR. (2018). Required tie spacing to prevent inelastic local buckling of longitudinal reinforcements in RC and FRC elements. Engineering Structures. 160:328-341. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.01.048S32834116

Experimental Study of Dry Joints with Castellated Keys Subjected to Combined Axial, Bending and Shear Forces

[EN] The design and execution of the connection between precast concrete segmental elements are critically important since these connections are a discontinuity region whose structural capacity is fundamental for transmitting normal and shear stresses through the joint. The use of dry joints with castellated keys is the most widespread solution used in the construction of fast precast elements. The experimental dry joint programs performed to date have focused on the behavior under direct shear at different confining stress levels applied uniformly along the joint. Axial compression forces simulate the confinement effect between two different joint parts. Design formulations have generally been determined to evaluate the shear capacity of dry joints subjected to uniform confinement. Although the connections in concrete segmental elements are usually subjected to combined axial, bending and shear forces. This communication presents the results of an initial 6-test experimental program performed on conventional concrete dry joint specimens with three shear keys subjected to different eccentric forces and confining stress levels. For this, a test was designed for push-off dry joint specimens subjected to these combined forces, in which it was possible to apply an axial compression force with different eccentric forces to subject the joint to a compression force applied at the central point (uniform confinement throughout the joint) or eccentric compression force, to vary the compression depth (no uniform confinement) and tension zones. This test enabled the analysis of the effect of eccentric compression forces on the joint¿s shear capacity and verified the safety of the existing formulations. The AASHTO (2003) formula was also analyzed to evaluate shear capacity for dry joints subjected to these combined forces.This study forms part of research conducted at the Concrete Science and Technology University Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València (UPV, Spain). The project was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation through Project RTI2018-099091-B-C21-AR and the European Union with FEDER funds. The authors are grateful to the Spanish Ministry of Science and Innovation for Grant FPU18/03310.Traver-Abella, C.; Bonet Senach, JL.; Miguel Sosa, P.; Albiol Ibáñez, JR. (2021). Experimental Study of Dry Joints with Castellated Keys Subjected to Combined Axial, Bending and Shear Forces. Fédération Internationale du Béton (fib) - International Federation for Structural Concrete. 1-10. http://hdl.handle.net/10251/19134911

Work-based learning system to up-skilling construction workers in wood construction methods for energy efficient buildings

[EN] Nowadays, the use of wood is becoming increasingly relevant in the field of construction and design, and as a result, this material is becoming essential in construction materials market. However, the current skills of workers and apprentices are not up to the new demands of the market, and this is because the knowledge and skills obtained through the WBL do not meet the needs in the workplace for timber constructions and workings. In addition, strict renovation requirements and political measures that seek to stimulate the transformation of existing buildings make this lack of skills even more noticeable. Thus, in this article we will see how this UP-WOOD project proposes to pay attention to the need of improving skills and abilities in this sector, through a work-based learning system VET (Vocational Education and Training), so current  and future demand of efficient energetic solutions can be solved.This work has been conducted within the framework of the UPWOOD project " Up-skilling construction workers in wood construction methods for energy efficient buildings " funded by the European Commission within the Key Action 2: Cooperation for innovation and the exchange of good practices, reference number 2019-1-AT01-KA202-051488.Cárcel Carrasco, FJ.; Peñalvo López, E.; Albiol Ibáñez, JR.; Langa Sanchis, J. (2022). Work-based learning system to up-skilling construction workers in wood construction methods for energy efficient buildings. En Proceedings INNODOCT/21. International Conference on Innovation, Documentation and Education. Editorial Universitat Politècnica de València. 139-146. https://doi.org/10.4995/INN2021.2021.1342213914

Análisis preliminar de la situacion actual en Italia sobre residuos de construcción y demolición (C&D): Desafíos y oportunidades

[ES] El volumen de residuos procedentes de la Construcción y Demolición en Europa aumenta cada año, la Unión Europea ha decidido tomar el control del asunto recojiendouna prácticas y objetivos comunes a alcanzar. Este artículo analiza cómo funciona la gestión de residuos en Italia ajustando su sistema a la Unión Europea, en materia de Construcción y Demolición, teniendo en cuenta la disposición de material procedente de la producción de C&D (Construction and Demolition). En Italia, la disposición puede diferir SEGÚN las regiones en las que se divide, y esto debe tenerse en cuenta a la hora de analizar información que refleje los distintos aspectos logísticos vinculados al territorio. También es necesario considerar cómo el volumen de residuos puede variar SEGÚN el tamaño de la región considerada y el tipo de desarrollo industrial al que pertenece. El análisis de la situación italiana muestra sus logros respecto la canti- dad de residuos C&D reciclados que después del 2010 alcanza un valor igual o superior al mínimo establecido por la Union Europea, aunque todavía existen barreras en el campo de su gestión. A través de la recolección de datos, se ha visto el diferente volumen que se genera en las actividades relacionadas con la construcción en el país, junto con el volumen de residuos recuperados. Así, el objetivo de este trabajo es profundizar en el conocimiento general sobre los residuos producidos por la Construcción y Demolición en Italia y las prácticas de gestión de residuos adoptadas SEGÚN la Unión Europea.This work was supported by the European Union under the framework of Condereff project (Ref. PGI05560-Condereff) Construction & demolition waste management policies for improved resource efficiency.Cárcel-Carrasco, J.; Martínez-Corral, A.; Albiol Ibáñez, JR.; Peñalvo-López, E. (2021). Análisis preliminar de la situacion actual en Italia sobre residuos de construcción y demolición (C&D): Desafíos y oportunidades. Área de Innovación y Desarrollo,S.L. 251-256. http://hdl.handle.net/10251/19065625125

Intervención de la escultura de la mare de déu dels desemparats y pedestal del escultor silvestre d'Edeta, la Pobla Llarga (Valencia)

El presente estudio expone la intervención llevada a cabo sobre la escultura de la Mare de Déu dels Desemparats y el pedestal de material pétreo del escultor valenciano Silvestre de Edeta. El conjunto está situado en la Plaza de la Virgen de los Desamparados de la localidad de la Pobla Llarga (Ribera Alta, Valencia) y, posee unas dimensiones de (193x47x45) cm. El objetivo se centró en restablecer y salvaguardar las propiedades físicas y estéticas de la escultura y el pedestal desarrollando un exhaustivo proceso de limpieza y tratamiento de sustitución. La obra presentaba un avanzado estado de deterioro originado por causas físicas, químicas y biológicas siendo el agua, en sus diversos estados, el agente de degradación más grave que motivó la oxidación de elementos metálicos y la proliferación de costras biogénicas. Las fases desarrolladas siguieron el principio de mínima intervención, respeto por el original y afinidad de los materiales empleados. El resultado final pone de manifiesto la cuidada elección de los materiales, técnicas de análisis y procedimientos desarrollados, así como la acertada medida adoptada en cuanto a la sustitución del original por una copia, trasladando éste al Museo Municipal bajo unas condiciones ambientales controladas.Mas Barberà, X.; Kröner, SUG.; Albiol Ibáñez, JR.; Rodríguez Rodríguez, MA. (2017). Intervención de la escultura de la mare de déu dels desemparats y pedestal del escultor silvestre d'Edeta, la Pobla Llarga (Valencia). Arché. (11 - 12):119-130. http://hdl.handle.net/10251/10128611913011 - 1

Effect of poor knowledge management on maintenance engineering. Case analysis

[ES] La actividad del mantenimiento tiene una gran transcendencia en la operativa, fiabilidad y resultados económicos de grandes Construcciones e infraestructuras. Sin embargo, existe un elemento que influye en la mejora operativa y reducción del tiempo de reposición o actuación ante el fallo en las acciones tácticas del mantenimiento: El conocimiento tácito. En este artículo, mediante un estudio de casos, se ha podido aproximar, que dicho factor puede influir, en valores elevados, que repercuten en la eficiencia técnica y económica de grandes infraestructuras.[EN] Maintenance activity is of great importance in the operations, reliability and economic results of large constructions and infrastructures. However, there is an element that influences operational improvement and reduction of replacement time or action in the event of failure in tactical maintenance actions: Tacit knowledge. In this article, through a case study, it has been possible to approximate that this factor can influence, in high values, that affect the technical and economic efficiency of large infrastructures.Este trabajo se ha llevado a cabo en el marco del proyecto CONDAP "Habilidades digitales para mentores en el lugar de trabajo en aprendizajes del sector de la construcción" financiado por la Comisión Europea dentro de la Acción Clave 2: Cooperación para la innovación e intercambio de buenas prácticas, número de referencia 2018-1-UK01-KA202-048122. Así mismo, este trabajo se ha llevado a cabo en el marco del grupo de investigación PREDILAB, dentro de la investigación realizada en la Universidad de Castilla La Mancha y titulada "Metodología y sistemas para la mejora del mantenimiento y la eficiencia energética en la rehabilitación y reutilización del patrimonio industrial. Fase 1 y 2.Cárcel-Carrasco, J.; Martínez-Corral, A.; Salas Vicente, F.; Pascual Guillamón, M.; Albiol Ibáñez, JR. (2022). Efecto de la mala gestión del conocimiento en la ingeniería del mantenimiento. Análisis de casos. 3C Tecnología. 11(1):89-107. https://doi.org/10.17993/3ctecno/2022.v11n1e41.89-1078910711

Análisis experimental del hormigón reforzado con fibras y viruta de madera aplicado a la rehabilitación y refuerzo de forjados de viguetas de madera y revoltón cerámico

El objeto de este Proyecto Final de Grado es lograr un aligeramiento del forjado manteniendo las características mecánicas del hormigón. Para ello se utiliza un sistema de refuerzo experimental y un hormigón ligero estructural con fibras de poliestireno y virutas de madera. En el laboratorio de materiales de la ETS de Ingeniería de Edificación se desarrollan una serie de probetas de diferentes dosificaciones de dicho hormigón ligero estructural, y posteriormente se hacen ensayos de resistencia a flexión y de resistencia a compresión para conocer sus características mecánicas. Realizados los ensayos, se llega a la conclusión de que el hormigón ligero estructural con fibras de poliestireno y virutas de madera es una buena solución para el refuerzo de viguetas de madera de forjados tradicionales.Albiol Ibáñez, JR. (2012). Análisis experimental del hormigón reforzado con fibras y viruta de madera aplicado a la rehabilitación y refuerzo de forjados de viguetas de madera y revoltón cerámico. http://hdl.handle.net/10251/17903.Archivo delegad

Buckling of steel and Ni-Ti reinforcements in very high performance concrete (VHPC) elements

[EN] Nowadays, the use of new materials is becoming increasingly common in the construction world due to their improved properties. High or Very High Performance Concrete (HPC or VHPC) and Shape Memory Alloys (SMA), specifically those composed of nickel and titanium (Ni-Ti), are some of these new materials. The low austenitic modulus of Ni-Ti as regards the elasticity modulus of steel (40-65 GPa instead of 200 GPa) can cause local buckling. In order to replace steel bars with Ni-Ti bars in reinforced concrete elements, it is convenient to use concrete with a high steel fibre content to delay local bar buckling. Hence employing either High Performance Concrete or VHPC may be appropriate, due to its composition with a high steel fibre content. For all these reasons, VHPC elements with Ni-Ti reinforcements were studied. The results of an experimental campaign of VHPC columns are shown in this article. The VHPC columns were subjected to monotonic loading where the main goal was to study compressed steel reinforcement buckling. The results of these tests were also used to extend the mixed model proposed by Pereiro-Barceló and Bonet (2017), which determines the buckling critical stress for any transverse reinforcement separation and considers the effect of the concrete cover (with and without steel fibres). This model was recalibrated to consider elements made of VHPC. Besides, specimens made of either High Performance Concrete (HPC) or VHPC, and with Ni-Ti reinforcements, were also tested to study the behaviour of compressed Ni-Ti reinforcements in elements made of high strength fibre-reinforced concrete.The research presented herein forms part of a research undertaken at the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH) of the Universitat Politecnica de Valencia (UPV). The authors are sincerely grateful to the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness for the help provided through Project BIA2012-32645, and to the European Union for the financial support obtained from FEDER funds. The authors wish to thank the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport for Grant FPU12/01451.Pereiro-Barceló, J.; Bonet Senach, JL.; Albiol Ibáñez, JR. (2018). Buckling of steel and Ni-Ti reinforcements in very high performance concrete (VHPC) elements. Construction and Building Materials. 160:551-563. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.11.113S55156316