Particularidades de la aplicación de las técnicas no destructivas en la estimación de propiedades mecánicas en piezas de madera de gran longitud procedentes de estructuras existentes.

En este proyecto fin de carrera se analizan las singularidades de la aplicación de las técnicas no destructivas en piezas de madera de gran longitud procedentes de estructuras existentes. Este trabajo es una parte de un proyecto de investigación (BIA2014-55089-P) con un enfoque más amplio. El objetivo es estimar las propiedades mecánicas de las piezas de madera mediante la utilización de técnicas no destructivas. Se han analizado las dimensiones de las piezas estudiando tres métodos de medición de la sección transversal A, B, y C, de mayor a menor número de medidas registradas, simulando la dificultad que supone en ocasiones medir en obras. Se plantea si se admite un margen de error asumible en la estimación de las propiedades mecánicas a través de ensayos no destructivos aplicando un número menor de medidas de la sección transversal. El material de ensayo consta de 21 piezas de madera procedentes de la rehabilitación del Teatro Real Coliseo Carlos III de Aranjuez, Madrid, sus dimensiones aproximadas son 16 x 20 x 1100 cm. Hay que tener en cuenta que esas piezas tienen unas características específicas que las diferencian de otras piezas de menor escuadría en las que las dimensiones de la sección transversal varían significativamente a lo largo de la longitud, la relevancia de las fendas y daños es grande, la presencia del duramen es frecuente, existen diferentes relaciones entre nudos comparadas con las piezas de pequeña escuadría, y las dimensiones de las secciones transversales y las condiciones in situ limitan la clasificación visual. Se han utilizado dos equipos de ultrasonidos (Sylvatest Duo de Concept Bois Structure y USLab de Agricef) y un equipo de ondas de impacto (Microsecond Timer de Fakopp) para la determinación de la velocidad de transmisión de las ondas; un equipo de análisis dinámico de vibraciones (Portable Lumber Grader de Fakopp) para la determinación de la frecuencia propia longitudinal, utilizada para deducir la velocidad de transmisión de la onda. A partir de la velocidad y la densidad se obtiene el módulo de elasticidad dinámico. A través de los resultados obtenidos con un ensayo a flexión y ensayos no destructivos se realiza un análisis estadístico de las variables y las relaciones entre ellas. Respecto a la geometría de las piezas, se observó una mayor variación de la anchura que del canto de la sección. Además, se obtuvo una buena correlación entre el módulo de elasticidad estático y dinámico lo que permite predecir el módulo de elasticidad estático con técnicas no destructivas. El coeficiente de determinación alcanzaba valores elevados (entre 11 y 80 %) dependiendo del equipo y del método de medición. Finalmente, respecto a los métodos de medición planteados, para el equipo de vibración el método B alcanzaba el mayor coeficiente de determinación y el menor error. Sin embargo, para los sistemas de medición de tiempo de vuelo de la onda, el método A daba lugar a mayor coeficiente de determinación y menores errores

Particularidades de la aplicación de las técnicas no destructivas en la estimación de propiedades mecánicas en piezas de madera de gran longitud procedentes de estructuras existentes.

En este proyecto fin de carrera se analizan las singularidades de la aplicación de las técnicas no destructivas en piezas de madera de gran longitud procedentes de estructuras existentes. Este trabajo es una parte de un proyecto de investigación (BIA2014-55089-P) con un enfoque más amplio. El objetivo es estimar las propiedades mecánicas de las piezas de madera mediante la utilización de técnicas no destructivas. Se han analizado las dimensiones de las piezas estudiando tres métodos de medición de la sección transversal A, B, y C, de mayor a menor número de medidas registradas, simulando la dificultad que supone en ocasiones medir en obras. Se plantea si se admite un margen de error asumible en la estimación de las propiedades mecánicas a través de ensayos no destructivos aplicando un número menor de medidas de la sección transversal. El material de ensayo consta de 21 piezas de madera procedentes de la rehabilitación del Teatro Real Coliseo Carlos III de Aranjuez, Madrid, sus dimensiones aproximadas son 16 x 20 x 1100 cm. Hay que tener en cuenta que esas piezas tienen unas características específicas que las diferencian de otras piezas de menor escuadría en las que las dimensiones de la sección transversal varían significativamente a lo largo de la longitud, la relevancia de las fendas y daños es grande, la presencia del duramen es frecuente, existen diferentes relaciones entre nudos comparadas con las piezas de pequeña escuadría, y las dimensiones de las secciones transversales y las condiciones in situ limitan la clasificación visual. Se han utilizado dos equipos de ultrasonidos (Sylvatest Duo de Concept Bois Structure y USLab de Agricef) y un equipo de ondas de impacto (Microsecond Timer de Fakopp) para la determinación de la velocidad de transmisión de las ondas; un equipo de análisis dinámico de vibraciones (Portable Lumber Grader de Fakopp) para la determinación de la frecuencia propia longitudinal, utilizada para deducir la velocidad de transmisión de la onda. A partir de la velocidad y la densidad se obtiene el módulo de elasticidad dinámico. A través de los resultados obtenidos con un ensayo a flexión y ensayos no destructivos se realiza un análisis estadístico de las variables y las relaciones entre ellas. Respecto a la geometría de las piezas, se observó una mayor variación de la anchura que del canto de la sección. Además, se obtuvo una buena correlación entre el módulo de elasticidad estático y dinámico lo que permite predecir el módulo de elasticidad estático con técnicas no destructivas. El coeficiente de determinación alcanzaba valores elevados (entre 11 y 80 %) dependiendo del equipo y del método de medición. Finalmente, respecto a los métodos de medición planteados, para el equipo de vibración el método B alcanzaba el mayor coeficiente de determinación y el menor error. Sin embargo, para los sistemas de medición de tiempo de vuelo de la onda, el método A daba lugar a mayor coeficiente de determinación y menores errores

Prediction of the mechanical properties of timber members in existing structures using the dynamic modulus of elasticity and visual grading parameters

The modulus of elasticity and bending strength of 45 structural Salzmann pine timber pieces with nominal dimensions of 150x200x5400 mm3 from an existing 18th century structure were estimated by semi-destructive density estimation probing method (drilling chips extraction) and acoustic wave velocity (stress and ultrasound wave). Bending strength, modulus of elasticity and density were obtained according to the EN 408 European standard, and visual grading singularities were recorded. Visual grading methods are highly ineffective for existing timber structures. Sample mechanical properties show a typical profile of material from existing structures, and this was compared with the results of similar works. MOE and MOR predictive models were proposed with determination coefficients r2 of 66–68% and 51–52%, respectively, using dynamic MOE, relative edge knot diameter and slope of grain as independent variables. MOR prediction improved when these grading parameters were included

Acoustic wave velocity in long pieces of Salzmann pine for in-situ structural assessment

9 Pág. Instituto de Ciencias Forestales (ICIFOR)In-situ assessment of timber members by acoustic measurement usually requires specific procedures (indirect and semidirect measurement) compared with those used in the laboratory (direct) and over longer distances. This research aims to determine which procedure is the most suitable. Acoustic Non-Destructive Testing measurements were taken in 21 150 × 200 mm2 nominal cross-section Salzmann pine structural timber pieces from 9.5 to 11.0 m long from a 1768 structure. Wave velocity was obtained from ToF measured with different sensor arrangements (direct, indirect and semidirect) in different lengths using stress wave and ultrasound. The direct velocity value was very close to non-direct measurements (0.4% higher), while previous research works with shorter pieces (3–4 m) showed larger differences (3.3–5.4%). There were no significant differences between indirect and semidirect measurements when using the same device or between devices, although a steady ratio was observed in the last case. The most predictive velocity procedure was determined by the correlation between static and dynamic modulus of elasticity. The most reliable stiffness prediction was obtained with the global velocity method, taking ToF measurements at distances from 1 to 10 m. A second method was proposed, consisting of taking only 2 measurements, and it achieved practically the same predictive capacity.Ministerio de Economía y Competitividad [Spanish Ministry of Economy and Competitiveness]. Plan Nacional I + D 2013-2016.Proj.: BIA 2014-55089-P. Mr. Antonio Arce from Intrama S.A. for the free supply of timber. Partial financial support 2020 by Timber Construction Research Group, Universidad Politécnica de Madrid, SpainPeer reviewe

In situ assessment of the timber structure of an 18th century building in Madrid, Spain

The timber structural members of a seven-story building from the end of the 18th century were evaluated following a procedure based on previous research works. The structure consisted of timber-framed brick walls and heavy timber floors with mortar filling. Non-destructive measurements were taken in 13 sampling areas of the floors and framed walls. Detailed measurements of at least 3 pieces in each sample were taken (stress wave Time-of-Flight and probing tests). Mean density and modulus of elasticity values and characteristic values of bending and compression strength were estimated. On-site load tests were carried out on three floor slabs to deduce their actual bending stiffness and compare it with estimation by NDT. They behaved more rigidly than expected, which is explained by floor screed stiffness, the transverse stiffness effect and possible semi-rigid connection behaviour at the supports. Structural verification determined the required strength of the critical members to compare this with the estimated strengths, showing a correct safety level

Considerations on variability in acoustic measurements in timber property assessment

Reliability of measurement with acoustic NDT applied to timber structures improves in-situ assessments. The aim of this research is to carry out simulated in-situ measurements with acoustic NDT devices in order to analyse the influence of different sensor positions, repeatability and measurement lengths. Time-of-Flight and dynamic modulus of elasticity (MOEdyn) variability were quantified on the faces and edges of Scots pine timber from a sawmill. A comparison was also made of the models obtained at different distances between the sensors and a mean model independent of the distance between the sensors. Linear regressions between the static modulus of elasticity (MOEsta) and MOEdyn or wave velocity depending on the distance between sensors yielded coefficients of determination (R2) from 0.59 to 0.86 and residual standard errors (StE) from 737 to 1232 N mm−2. It was found that measurements taken at 1 m distance did not represent the piece as a whole, and that mean statistical models provided a better relationship, increasing by up to 14% in R2 and decreasing StE by up to 11%. It is concluded that in order to obtain a reliable model (MOEsta vs. MOEdyn) at least 2 measurements are required at different positions on each piece of the batch.</p

Use of sera cell free DNA (cfDNA) and exovesicle-DNA for the molecular diagnosis of chronic Chagas disease.

Chagas disease, a neglected tropical disease, is now considered a worldwide health concern as a result of migratory movements from Central and South America to other regions that were considered free of the disease, and where the epidemiological risk is limited to transplacental transmission or blood or organ donations from infected persons. Parasite detection in chronically ill patients is restricted to serological tests that only determine infection by previous infection and not the presence of the parasite, especially in patients undergoing treatment evaluation or in newborns. We have evaluated the use of nucleic acids from both circulating exovesicles and cell-free DNA (cfDNA) from 50 samples twice randomly selected from a total of 448 serum samples from immunologically diagnosed patients in whom the presence of the parasite was confirmed by nested PCR on amplicons resulting from amplification with kinetoplastid DNA-specific primers 121F-122R. Six samples were randomly selected to quantify the limit of detection by qPCR in serum exovesicles. When the nucleic acids thus purified were assayed as a template and amplified with kinetoplastid DNA and nuclear satellite DNA primers, a 100% positivity rate was obtained for all positive samples assayed with kDNA-specific primers and 96% when SAT primers were used. However, isolation of cfDNA for Trypanosoma cruzi and amplification with SAT also showed 100% positivity. The results demonstrate that serum exovesicles contain DNA of mitochondrial and nuclear origin, which can be considered a mixed population of exovesicles of parasitic origin. The results obtained with serum samples prove that both cfDNA and Exovesicle DNA can be used to confirm parasitaemia in chronically ill patients or in samples where it is necessary to demonstrate the active presence of the parasite. The results confirm for the first time the existence of exovesicles of mitochondrial origin of the parasite in the serum of those affected by Chagas disease