Reliability analysis based on non-dimensional parameters

A reliability analysis method is proposed that starts with the identification of all variables involved. These are divided in three groups: (a) variables fixed by codes, as loads and strength project values, and their corresponding partial safety coefficients, (b) geometric variables defining the dimension of the main elements involved, (c) the cost variables, including the possible damages caused by failure, (d) the random variables as loads, strength, etc., and (e)the variables defining the statistical model, as the family of distribution and its corresponding parameters. Once the variables are known, the II-theorem is used to obtain a minimum equivalent set of non-dimensional variables, which is used to define the limit states. This allows a reduction in the number of variables involved and a better understanding of their coupling effects. Two minimum cost criteria are used for selecting the project dimensions. One is based on a bounded-probability of failure, and the other on a total cost, including the damages of the possible failure. Finally, the method is illustrated by means of an application

Optimizing the Density of Holes of EWT Solar Cells Taking Into Consideration Mechanical Aspects

EWT solar cells start from drilled wafers with approximately 100 holes/cm2. These holes act as stress concentrators leading to a reduction in the mechanical strength of this type of wafers. The viability of cells with higher density of holes has been studied. To this end, sets of wafers with different density of holes have been characterized. The ring on ring test has been employed and FE models have been developed to simulate the test. The statistical evaluation permits to draw conclusions about the reduction of the strength depending on the density of holes. Moreover, the stress concentration around the holes has been studied by means of the FE method employing the sub-modeling technique. The maximum principal stress of EWT wafers with twice the density of holes of commercial ones is almost the same. However, the mutual interaction between the stress concentration effects around neighboring holes is only observed for wafers with a density of 200 holes/cm

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

Study of the brittle fracture of monocrystalline silicon wafers

There is a growing trend towards using thinner wafers in order to reduce the costs of solar energy. But the current tools employed during the solar cells production are not prepared to work with thinner wafers, decreasing the industrial yield due to the high number of wafers broken. To develop new tools, or modify existing ones, the mechanical properties have to be determined. This paper tackles an experimental study of the mechanical properties of wafers. First, the material characteristics are detailed and the process to obtain wafers is presented. Then, the complete test setup and the mechanical strength results interpreted by a described numerical model are shown

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

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

Main drivers for local tax incentives to promote electric vehicles: The Spanish case

Cities are one of the main agents behind the introduction of electric vehicles. In Spain, cities could establish up to a 75% deduction on vehicle tax based on environmental issues. This paper analyzes those variables affecting the establishment of such a measure using the Probit model on a sample of 395 Spanish municipalities. The results show that the urban population, its dispersion, and the municipalities’ environmental commitment positively affect the establishment of such incentives, while the rural nature of the population and unemployment do exactly the opposite

Transmisión de vibraciones generadas por el tráfico ferroviario

Con este capítulo se pretende mostrar la utilidad de un método numérico de cálculo para el análisis de situaciones, el estudio comparativo de alternativas y el proyecto de soluciones. En este caso el procedimiento adoptado, el método de los elementos de contorno (MEC), está especialmente ajustado a las características del problema entre ellas: comportamiento lineal, trabajo en el dominio de la frecuencia, contornos infinitos, incorporación automática del amortiguamiento de radiación., etc. También es de interés la posibilidad de trabajar a dos niveles, utilizando el MEC para obtener la impedancia dinámica del medio, incluyendo sostenimiento del túnel y edificios adyacentes, que luego se incorpora a modelos tradicionales. Ello abre la posibilidad del uso de la metodologia a otro tipo de problemas

Vibraciones transmitidas por el tráfico ferroviario. Una aplicación de los métodos numéricos al proyecto

El creciente número de soterramiento de vías de ferrocarril en ciudades y la consiguiente liberación de terrenos utilizables para edificios de habitación ha conducido al incremento de quejas por las vibraciones transmitidas por el tráfico ferroviario. En este artículo se comparan los resultados obtenidos mediante el uso de diferentes medidas correctoras simuladas numéricamente y se describen brevemente las mejoras conseguidas con la solución que se está construyendo en algunos lugares

El cálculo de estructuras en la obra de Carlos Fernández Casado

En este artículo se analizan las aportaciones de Carlos Fernández Casado al cálculo de estructuras. Tras exponer el contexto internacional, se describen sus contribuciones y su relación con la formación que recibió en la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid. Se finaliza indicando algunos de los méritos más interesantes de su obra escrita. In the present paper the contributions of Carlos Fernández Casado to Structural Analysis are reviewed. After a description of the international context he was working in, his contributions and their relation to the academic training he received at the Civil Engineering Scholl in Madrid are described. Finally the most interesting aspects of his written work are commented

Estudio de vibraciones en la estación de Segovia

La estructura de la estación de Segovia cubre las vías del tren, tanto para las líneas generales sin parada en la estación situadas en los laterales como las de parada en el interior. La proximidad de la cimentación a los ejes ferroviarios y la presencia de celosias acristaladas de gran luz en cubierta, hace temer que puedan existir problemas de vibraciones. El artículo aborda la predicción del nivel de vibraciones mediante el método de las subestructuras que divide el problema en diferentes etapas en las que se aplican métodos de cálculo particularizados en función de las condiciones de cada uno. Experimentalmente se determinan las características del terreno que se incorporan a los modelos. Finalmente se propone una solución de aislamiento particularizada para cada eje exterior e interior