Manual de càlcul geomètric de rotondes

Les administracions públiques decideixen cada cop més utilitzar rotondes per donar solució als nusos diàris. Al ser una tipologia de nus relativament nova, existeixen dubtes sobre el seu disseny. Aquesta tesina es presenta com un manual de càlcul geomètric de rotondes

Numerical and experimental investigation of spectral domain vibration based indicators for structural health monitoring

Structural health monitoring has been defined as the acquisition, validation and analysis of technical data to facilitate life- cycle management decisions. It is the result of a convergent path from many previous existing disciplines the two most influential being condition monitoring for rotary machinery and non-destructive testing. Vibration based testing presents the greatest stage of maturity of all non-destructive techniques applied to structural health monitoring. Although modal domain use is convention, spectral domain data is by nature more complete in information and requires less manipulation. The use of spectral-domain measurements brings the need to develop new damage detection indicators, as much of the literature existing is focused on modal derived damage indicators. In this work, an integrated methodology for the evaluation of some spectral domain vibration based indicators for structural health monitoring is proposed. These indicators, namely the CFDAC and SCIs, are based on the correlation between covariance matrices of frequency response functions obtained from experimental modal analysis. An extensive numerical campaign is performed on a simple structure (consisting on a 1-edge clamped square aluminium plate) over multiple structural alteration scenarios to assess the sensibility and stability of the proposed indexes in front of common acquisition parameters. The ability of the proposed indicators to assess structural alteration progression is also evaluated. This numerical analysis is used as well to observe the relationship between proposed indicators and the residual stiffness of the simple structure evaluated in terms of relative shift from the pristine condition. Finally, the numerical methodology proposed is applied to a different and more complex typology of structure, a 3d latticed and downscaled power transmission tower to investigate the validity of the methodology for other structural configurations. Some of the cases studied in the numeric campaign are later reproduced in experimental scenarios using two specimens of aluminium plates and a downscaled prototype of a power transmission tower. Stability analysis on the indicators are reproduced and confirmed. For the aluminium plates, the relationship between indicators and residual stiffness is also obtained, showing close agreement with numerical data. Sensibility of the indicators to detect different damage typologies is found to be very similar to the one obtained in the initial numerical analysis. Results for the downscaled prototype model tower shown more dispersion than the results observed in the numerical investigation due to the influence of the boundary conditions in the model. The research finally applies the structural damage alteration indexes studied to the detection of degradation in a real scale structure in an operational environment. An installation consisting of 3 full-scale medium-voltage power transmission towers is constructed. An experimental modal analysis campaign is performed on the central tower of the installation by introducing a series of intentionally made structural alterations on the structure. Spectral indicators developed are applied to the detection of those structural modifications with noticeable success. Cases involving changes in the structural components of the tower are successfully detected. Changes in the interface between power lines and their supports of the tower are hardly noticeable using this methodology. Results of this investigation show that spectral domain damage indicators present some advantages over modal domain and temporal domain based indicators such as convenient condensing procedures without loss of information through the Fourier transform, added post-process simplicity and enhanced sensitivity to degradation that state of the art indexes.Es coneix com monitorització de la salut estructural a l'adquisició, validació i anàlisis de dades tècniques que faciliten la presa de decisions al llarg del cicle de vida d'un sistema. Aquesta tecnologia és resultat de la convergència tecnològica d'altres disciplines, com la monitorització operacional per màquines rotatòries i les tècniques d'assaig no destructiu. Els mètodes d'assaig basats en vibracions presenten el major grau de maduresa d'entre totes elles. Malgrat que la pràctica industrial sovint usa informació condensada en el domini modal, les dades en domini espectral son per naturalesa més completes i requereixen de menys post-procés. La utilització del domini espectral requereix desenvolupar nous indicadors d'alteració ja que la major part de la literatura existent se centra en indicadors basats en el domini modal. Es proposa una metodologia integrada per a la avaluació d'alguns indicadors d'alteració estructural en domini modal basats en vibració i aplicats a la monitorització de la salut estructural. Aquests indicadors, referits com a CFDAC i SCIs, estan basats en la correlació entre les matrius de covariància generades a partir de les funcions de resposta en freqüència obtingudes mitjançant anàlisi modal experimental. Es realitza una extensa campanya numèrica en una estructura senzilla (una placa d'alumini quadrada i encastada) a través d'una multitud d'estats estructuralment alterats per avaluar la sensibilitat i l'estabilitat dels indicadors enfront els paràmetres d?adquisició més comuns. En segon lloc, també s?avalua la capacitat dels indicadors per avaluar l'alteració estructural introduïda en cada cas. L'anàlisi numèrica s'utilitza a continuació per observar una possible relació entre els indicadors proposats i la rigidesa residual avaluada com a variació relativa respecte el seu valor intacte. Finalment, la metodologia numèric proposada s'aplica a una tipologia estructural diferent i més complexa, una estructura reticulada 3d que reprodueix una torre de transmissió d'energia elèctrica a escala per investigar la validesa de la metodologia en altres configuracions estructurals. Alguns dels casos estudiats a la campanya numèrica es reprodueixen experimentalment en un parell d?espècimens de placa d'alumini i en un prototip a escala de torre de transmissió elèctrica. Els anàlisis d'estabilitat numèrics sobre els indicadors es reprodueixen experimentalment, tot confirmant els resultats obtinguts. Per les plaques d'alumini, s'estudia la relació entre els indicadors i la rigidesa residual mostrant una correlació molt propera amb els resultats numèrics. La sensibilitat dels indicadors en la detecció de diferents tipologies de dany també s'observa molt similar als casos numèrics. Pere altra banda, els resultats experimentals sobre el prototip de torre a escala presenten més dispersió respecte a la corresponent campanya numèrica degut a la variabilitat en les condicions de contorn. Els indicadors proposats s'apliquen finalment en la detecció d'alteracions estructurals en una torre a escala real en condicions operacionals. Es construeix una línia que consisteix en tres torres de mitja tensió i s'executen anàlisis modals experimentals en la torre central de la mencionada instal·lació tot introduint una sèrie d'alteracions estructurals intencionals. Els indicadors espectrals presentats s'apliquen a la detecció de dites alteracions amb un èxit apreciable. Els casos que incorporen canvis en els membres de l'estructura son detectats amb èxit, mentre que la detecció en els casos que incorporen modificacions sobre les interfícies cable-estructura son més difusament detectables. Els resultats de la investigació mostren que els indicadors estructurals espectrals estudiats presenten algunes avantatges sobre els indicadors basats en domini com ara un procés de condensació més senzill sense pèrdua d'informació vibratòria (...)Postprint (published version

Numerical and experimental investigation of spectral domain vibration based indicators for structural health monitoring

Structural health monitoring has been defined as the acquisition, validation and analysis of technical data to facilitate life- cycle management decisions. It is the result of a convergent path from many previous existing disciplines the two most influential being condition monitoring for rotary machinery and non-destructive testing. Vibration based testing presents the greatest stage of maturity of all non-destructive techniques applied to structural health monitoring. Although modal domain use is convention, spectral domain data is by nature more complete in information and requires less manipulation. The use of spectral-domain measurements brings the need to develop new damage detection indicators, as much of the literature existing is focused on modal derived damage indicators. In this work, an integrated methodology for the evaluation of some spectral domain vibration based indicators for structural health monitoring is proposed. These indicators, namely the CFDAC and SCIs, are based on the correlation between covariance matrices of frequency response functions obtained from experimental modal analysis. An extensive numerical campaign is performed on a simple structure (consisting on a 1-edge clamped square aluminium plate) over multiple structural alteration scenarios to assess the sensibility and stability of the proposed indexes in front of common acquisition parameters. The ability of the proposed indicators to assess structural alteration progression is also evaluated. This numerical analysis is used as well to observe the relationship between proposed indicators and the residual stiffness of the simple structure evaluated in terms of relative shift from the pristine condition. Finally, the numerical methodology proposed is applied to a different and more complex typology of structure, a 3d latticed and downscaled power transmission tower to investigate the validity of the methodology for other structural configurations. Some of the cases studied in the numeric campaign are later reproduced in experimental scenarios using two specimens of aluminium plates and a downscaled prototype of a power transmission tower. Stability analysis on the indicators are reproduced and confirmed. For the aluminium plates, the relationship between indicators and residual stiffness is also obtained, showing close agreement with numerical data. Sensibility of the indicators to detect different damage typologies is found to be very similar to the one obtained in the initial numerical analysis. Results for the downscaled prototype model tower shown more dispersion than the results observed in the numerical investigation due to the influence of the boundary conditions in the model. The research finally applies the structural damage alteration indexes studied to the detection of degradation in a real scale structure in an operational environment. An installation consisting of 3 full-scale medium-voltage power transmission towers is constructed. An experimental modal analysis campaign is performed on the central tower of the installation by introducing a series of intentionally made structural alterations on the structure. Spectral indicators developed are applied to the detection of those structural modifications with noticeable success. Cases involving changes in the structural components of the tower are successfully detected. Changes in the interface between power lines and their supports of the tower are hardly noticeable using this methodology. Results of this investigation show that spectral domain damage indicators present some advantages over modal domain and temporal domain based indicators such as convenient condensing procedures without loss of information through the Fourier transform, added post-process simplicity and enhanced sensitivity to degradation that state of the art indexes.Es coneix com monitorització de la salut estructural a l'adquisició, validació i anàlisis de dades tècniques que faciliten la presa de decisions al llarg del cicle de vida d'un sistema. Aquesta tecnologia és resultat de la convergència tecnològica d'altres disciplines, com la monitorització operacional per màquines rotatòries i les tècniques d'assaig no destructiu. Els mètodes d'assaig basats en vibracions presenten el major grau de maduresa d'entre totes elles. Malgrat que la pràctica industrial sovint usa informació condensada en el domini modal, les dades en domini espectral son per naturalesa més completes i requereixen de menys post-procés. La utilització del domini espectral requereix desenvolupar nous indicadors d'alteració ja que la major part de la literatura existent se centra en indicadors basats en el domini modal. Es proposa una metodologia integrada per a la avaluació d'alguns indicadors d'alteració estructural en domini modal basats en vibració i aplicats a la monitorització de la salut estructural. Aquests indicadors, referits com a CFDAC i SCIs, estan basats en la correlació entre les matrius de covariància generades a partir de les funcions de resposta en freqüència obtingudes mitjançant anàlisi modal experimental. Es realitza una extensa campanya numèrica en una estructura senzilla (una placa d'alumini quadrada i encastada) a través d'una multitud d'estats estructuralment alterats per avaluar la sensibilitat i l'estabilitat dels indicadors enfront els paràmetres d?adquisició més comuns. En segon lloc, també s?avalua la capacitat dels indicadors per avaluar l'alteració estructural introduïda en cada cas. L'anàlisi numèrica s'utilitza a continuació per observar una possible relació entre els indicadors proposats i la rigidesa residual avaluada com a variació relativa respecte el seu valor intacte. Finalment, la metodologia numèric proposada s'aplica a una tipologia estructural diferent i més complexa, una estructura reticulada 3d que reprodueix una torre de transmissió d'energia elèctrica a escala per investigar la validesa de la metodologia en altres configuracions estructurals. Alguns dels casos estudiats a la campanya numèrica es reprodueixen experimentalment en un parell d?espècimens de placa d'alumini i en un prototip a escala de torre de transmissió elèctrica. Els anàlisis d'estabilitat numèrics sobre els indicadors es reprodueixen experimentalment, tot confirmant els resultats obtinguts. Per les plaques d'alumini, s'estudia la relació entre els indicadors i la rigidesa residual mostrant una correlació molt propera amb els resultats numèrics. La sensibilitat dels indicadors en la detecció de diferents tipologies de dany també s'observa molt similar als casos numèrics. Pere altra banda, els resultats experimentals sobre el prototip de torre a escala presenten més dispersió respecte a la corresponent campanya numèrica degut a la variabilitat en les condicions de contorn. Els indicadors proposats s'apliquen finalment en la detecció d'alteracions estructurals en una torre a escala real en condicions operacionals. Es construeix una línia que consisteix en tres torres de mitja tensió i s'executen anàlisis modals experimentals en la torre central de la mencionada instal·lació tot introduint una sèrie d'alteracions estructurals intencionals. Els indicadors espectrals presentats s'apliquen a la detecció de dites alteracions amb un èxit apreciable. Els casos que incorporen canvis en els membres de l'estructura son detectats amb èxit, mentre que la detecció en els casos que incorporen modificacions sobre les interfícies cable-estructura son més difusament detectables. Els resultats de la investigació mostren que els indicadors estructurals espectrals estudiats presenten algunes avantatges sobre els indicadors basats en domini com ara un procés de condensació més senzill sense pèrdua d'informació vibratòria (...

El Máster ‘habilitante’ en arquitectura, una oportunidad para un aprendizaje experiencial

Schools of architecture have recently converted the former Final Degree Project into a one-year ‘enabling’ master’s degree. This is a collateral effect of adapting Spanish university studies to the European legislative framework. Faced with this challenge, the Escola Tècnica Superior d’Arquitectura del Vallès (ETSAV) proposed the implementation of a teaching model that would allow students to learn based on the experience of interaction with ‘the people’ and construction experimentation. On a methodological level, the article reviews the theoretical basis related to this model based on the condition of an open process, physical experimentation and social return. It also makes a critical approach of the three first years of the master’s degree to identify and review the teaching tools implemented, the subjects being researched and the contradictions that emerge. It concludes by evaluating the results obtained and identifying the need to balance learning between psychosocial competences and construction and technological competences, representing the main challenge and potential complexity of the service-learning projects conducted by the ETSAV’s ‘enabling’ master’s degree.Peer ReviewedPostprint (published version

A subspace fitting method based on finite elements for fast identification of damages in vibrating mechanical systems

International audienceIn this paper, a method based on subspace fitting is proposed for identification of faults in mechanical systems. The method uses the modal information from an observability matrix, provided by a stochastic subspace identification. It is used for updating a Finite Element Model through the Variable Projection algorithm. Experimental example aims to demonstrate the ability and the efficiency of the method for diagnosis of structural faults in a mechanical system

A Subspace Fitting Method based on Finite Elements for Identification and Localization of Damage in Mechanical Systems

International audienceIn this work, a subspace fitting method based on finite elements for identification of modal parameters of a mechanical system is proposed. The technique uses prior knowledge resulting from a coarse finite element model (FEM) of the structure. The proposed technique is applied to identify the parameters of several mechanical systems under deterministic and stochastic excitations. Numerical experiments highlight the relevance of the technique compared to the conventional identification techniques. Identification, localization and estimation of severity of damages are carried out

Training future architects through professional responsibility: working with real cases in the master’s degree in architecture at Vallès School of Architecture

Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Analyse vibratoire d'une opération de tournage

Au cours d'une opération de tournage, l'ensemble Pièce-Outil-Machine (POM) participe à la coupe. Cet ensemble a des caractéristiques dynamiques particulièrement complexes. Afin d'évaluer l'influence de chacun de ces éléments, des simulations numériques de la pièce et de l'outil, une analyse modale expérimentale ainsi que des essais d'usinage ont été réalisés dans différentes conditions. Finalement, il s'avère important que le choix des conditions d'usinage prenne en compte la dynamique du système global et l'interaction entre ces paramètres

Modelitzacio estocàstica en temps continu. Aplicació a les dinàmiques de calor d’un edifici

En l actual context d emergència climàtica, és necessari analitzar l eficiència energètica dels edificis, incloent les dinàmiques de calor. A més, també cal determinar quins elements poden modificar la temperatura interna de l edifici i quines relacions poden existir. Basat en aquesta situació, l estudi següent pretén descriure un mètode per obtenir informació detallada de les dinàmiques de calor utilitzant modelització grey-box, que combina una part teòrica amb dades mesurades per obtenir el mode. S usarà modelització estocàstica en temps continu i residus Gaussians, així com el filtre de Kalman i l estimació màxim versemblant com a processos d estimació de paràmetres. A més, s aplicaran dades reals d un edifici per obtenir, validar i analitzar la millor representació de la seva dinàmica de calor i ensenyar les diferències entre la modelització determinista i l estocàstica

Generació d’arbres d’escenaris per a problemes d’oferta òptima en mercats d’electricitat

Treballs Finals de Grau en Estadística UB-UPC, Facultat d'Economia i Empresa (UB) i Facultat de Matemàtiques i Estadística (UPC), Curs: 2018-2019, Tutor: F. Javier Heredia; Marlyn D. Cuadrado(cat) El sistema de Mercats d’Electricitat (EM) es creà amb la finalitat de generar, transportar i distribuir energia elèctrica per satisfer la demanda a nivell nacional en cada moment. Aquest organisme inclou diferents mercats que interaccionen amb les plantes eòliques, les quals venen l’energia a aquests mercats. En aquets context, l’ús d’arbres d’escenaris ha de permetre a les plantes obtenir informació útil del comportament dels mercats per aconseguir el màxim de guanys en la venda d’energia. L’objectiu principal d’aquest projecte és l’obtenció d’arbres d’escenaris mitjançant algorismes de generació dinàmica per tal de satisfer la necessitat de resoldre, en un temps raonable, problemes complexos d’optimització d’oferta òptima de plantes eòliques en mercats elèctrics.(eng) The electricity markets (EM) is a regulated system which allows producers and consumers to sell and buy energy at a given price that is fixed through an auction mechanism. Thanks to the tasks done by this system, the safe generation, transportation and distribution of electricity needed to satisfy the demand of the national population is assured. The electricity markets is made up of several markets, that can be considered either spot markets (day-ahead and intraday markets, whose trading commodity is energy) or ancillary services markets (the commodity negotiated is energy used to assure the stability of the energy delivering). On the other hand, interacting with the EM there is a wind power plant (WPP) which is in charge of the wind power energy production. A battery energy storage system (BESS) is usually associated to the WPP. The union of the WPP and the BESS is called virtual power plant (VPP). In this context, an optimization model can be presented: the WBVPP model (WPP+BESS Virtual Power Plant). The aim of this optimization model is the maximization of the expected value of the total profit of the VPP. To calculate this value, it is necessary to quantify the amount of wind power energy that fluctuates between the VPP and the EM, as well as the clearing prices of the auctions. The main purpose of this project is to obtain scenario trees using a dynamic generation algorithm in order to satisfy the need to solve, in a reasonable period of time, complex optimization problems of optimal supply of wind power plants in electricity markets. The scenarios trees that are going to be obtained include information regarding the production of wind power energy and the clearing prices of the auctions of the different studied electricity markets. In this study a scenario tree generation algorithm is presented, together with all the theoretical background needed to understand and assure a correct implementation of it, as well as the definition of the different agents that perform in the context of electricity markets. In addition to that, some data will be applied to this algorithm in order to obtain a representation of the scenario trees and to understand the interpretation of them