Implantación y perfeccionamiento, mediante el entorno virtual ATENEA y nuevas metodologías docentes, de herramientas telemáticas y actividades útiles para la formación y evaluación de los estudiantes

Peer Reviewe

Vertical facing panel-joint gap analysis for steel-seinforced soil walls

This paper reports the results of a numerical parametric study focused on the prediction of vertical load distribution and vertical gap compression between precast concrete facing panel units in steel-reinforced soil walls ranging in height from 6 to 24 m. The vertical compression was accommodated by polymeric bearing pads placed at the horizontal joints between panels during construction. This paper demonstrates how gap compression and magnitude of vertical load transmitted between horizontal joints are influenced by joint location along the height of the wall, joint compressibility, and backfill and foundation soil stiffness. The summary plots in this study can be used to estimate the number and type (stiffness) of the bearing pads to ensure a target minimum gap thickness at the end of construction, to demonstrate the relative influence of wall height and different material component properties on vertical load levels and gap compression, or as a benchmark to test numerical models used for project-specific design. The paper also demonstrates that although the load factor (ratio of vertical load at a horizontal joint to weight of panels above the joint) and joint compression are relatively insensitive to foundation stiffness, the total settlement at the top of the wall facing is very sensitive to foundation stiffness. This paper examines the quantitative consequences of using a simple linear compressive stress–strain model for the bearing pads versus amultilinear model that is better able to capture the response of bearing pads taken to greater compression. The study demonstrates that qualitative trends in vertical load factor are preserved when a more advanced stress-dependent stiffness soil hardening model is used for the backfill soil as compared with the simpler linear elastic Mohr–Coulomb model. Although there were differences in vertical loads and gap compressionwith the use of both soilmodels for the backfill, the differenceswere small and not of practical concern.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

A bridge foundation analysis

This document presents the analysis with CODE_BRIGHT finite element program of a geotechnical case. The problem analyzed is related to a mechanical analysis of soil structure interaction considering different alternatives for the foundation of a bridge in El Prat de Llobregat (Highway A-2)i. The comparison of displacements shows that an alternative solution using shallow foundations can be considered in addition to the originally proposed, composed by sheet walls.Peer Reviewe

Environmental analysis of building shallow foundations: The influence of prefabrication, typology, and structural design codes

The design of building foundations has usually been based on tradition, local practice, experience, and structural design codes. Safety is invariably considered the main factor and environmental criteria (or, in general, sustainability) is seldom given due consideration. However, similar safety indicators can be achieved with different variables and a minimum safety factor must always be ensured. The main objective of this study is, from an environmental perspective, to assess the influence of the construction system (cast-in-situ or precast), foundation type (rigid or flexible), and structural code (EC-2 or EHE-08) in the case of a concrete shallow foundation (CSF), using Life Cycle Assessment (LCA). Applying this methodology, the materials (concrete and steel) yielded the highest impacts in all categories, at around 95% for cast-in-situ CSFs and at around 85% for precast CSFs, both in relation to global warming. Consequently, optimization of the amount of these materials is crucial when considering the particular variables selected in this study. The results showed that cast-in-situ and flexible CSFs at moderately shallow depths (and therefore with less steel reinforcement) and precast CSFs with considerable reductions in concrete volumes (due to sloped shapes) had lower environmental impacts. In addition, cast-in-situ CSFs constructed in accordance with the EHE-08 structural code showed lower impacts, while precast CSFs complying with the EC-2 code were environmentally preferable. However, a specific study might be required for specific factors in each case (loads, soil type, structural settlement, among others). Relevant environmental effects associated with the three variables should therefore be given specific consideration in the development of structural design codes and future constructions.Postprint (author's final draft

Com mesurar la sostenibilitat de les nostres estructures?

En el tècnic és usual que en sentir parlar de sostenibilitat, adopti una actitud|postura de certa incredulitat, en basar-se amb freqüència els arguments en aspectes qualitatius (i en certs casos especulatius) sense una quantificació efectiva. Això li representa una certa incomoditat i, conseqüentment, un allunyament al tema o, si més no, a una no incorporació d'aquests conceptes en la seva quotidianitat. Ara bé, la sostenibilitat és un concepte mesurable. En aquesta comunicació, a part d'una reflexió general, es presenta una experiència pionera a nivell internacional com és la quantificació de la sostenibilitat en la nova versió de la Instrucció de l'EHE al denominat Índex de contribució de les estructures a la sostenibilitat (ICES). Aquesta experiència innovadora ha estat fortament impulsada des de la Secretaria Tècnica del Ministeri de Foment, posant de manifest l'existència de voluntat política. La metodologia emprada ha sigut el Model Integrat de Valor per Avaluacions Sostenibles - MIVES. Es tracta d'una metodologia que utilitza l'anàlisi de valor com a suport a la decisió mitjançant la valoració de diferents alternatives, amb l'objectiu, en particular, de valorar quantitativament la sostenibilitat. En el model de valoració realitzat, l’índex de sostenibilitat de les estructures de formigó depèn del compliment de diversos criteris com l'ús racional de l'energia emprada (tant per a l'elaboració dels productes de construcció, com per al desenvolupament de l'execució), l’ús de recursos renovables, l'ús de productes reciclats i la minimització dels impactes sobre la naturalesa com a conseqüència de l'execució i la creació de zones de treball saludables. A més, el projecte, l'execució i el manteniment de les estructures de formigó poden tenir en compte altres aspectes com l'amortització dels impactes inicials durant la vida útil de l'estructura, l'optimització dels costos de manteniment, la incorporació de tècniques innovadores resultat d'estratègies empresarials de R + D + i, la formació contínua del personal que participa en les diverses fases de l'estructura, o altres aspectes de caràcter econòmic o social. Des del punt de vista de la implantació pràctica, es proposen dues etapes de càlcul de l'índex. Una primera corresponent a l'etapa de projecte. Per verificar aquesta sensibilitat s'ha de complir necessàriament que les mesures, que després s'avaluaran, estiguin: a) Recollides al plec de condicions i altres documents de projecte; b) Valorades econòmicament en el pressupost. En el cas que no compleixin alguna d'aquestes dues condicions els indicadors posteriors no seran valorats o se situaran a l'esglaó inferior. Una segona etapa corresponent al final de l'obra en el moment de recepció de la mateixa. Amb el mateix es pretén que el grau de compliment en l'execució estigui d'acord amb les prescripcions de projecte. El grup de treball que ha redactat aquest Annex confia que, en un futur no molt llunyà, es resolguin les principals limitacions que existeixen avui en dia i es pugui realitzar un model de valoració de la sostenibilitat de l’ edificació completa. En tot cas, és necessari ser conscients que es necessita|precisa una important tasca d'investigació i desenvolupament en aquest camp.Peer Reviewe

Valoració de la sostenibilitat dels tubs de sanejament

Aquesta ponència presenta una síntesi del projecte desenvolupat a la UPC en relació a l'estudi de la sostenibilitat dels tubs de sanejament. Es va realitzar una anàlisi comparativa del grau de sostenibilitat dels tubs de formigó en front altres possibles alternatives, ja sigui per l'ús de diferents materials o per les diferències existents en el procés de fabricació e instal•lacions. La metodologia emprada va ser el Model Integrat de Valor per Avaluacions Sostenibles – MIVES (Aguado, Manga y Ormazábal 2006). Es tracta d'una metodologia que utilitza l'anàlisi de valor com a suport a la decisió mitjançant la valoració de diferents alternatives, amb l'objectiu, en particular, de valorar quantitativament la sostenibilitat. Després d'una lectura de la literatura actual, es van realitzar entrevistes a experts en temes d’ aigua, obres públiques i sanejament per trobar aquells aspectes més representatius i discriminants. També es van realitzar dos seminaris, un a la UPC i un altre a Saragossa durant els anys 2007 i 2008. L’objectiu del primer seminari fou l’ ordenació en forma ramificada de tots aquells aspectes que tenien que ser valorats. L’ objectiu del segon seminari fou la presentació de resultats per fer una posterior discussió i anàlisi de sensibilitat. La metodologia s’aplica a vuit alternatives de tubs plàstics i de formigó, amb quatre diàmetres diferents (400 mm., 800 mm., 1200 mm. i 2000 mm.). Els requeriments considerats (aspectes considerats en la primera ramificació) han sigut: el funcional, l'econòmic, el social i el mediambiental. Aquests requeriments es desglossen en 10 criteris i en 14 indicadors totals que mesuren aspectes com la capacitat mecànica afegida, les emissions de CO2, el consum de matèries primeres, l'energia requerida, els riscos d’ accidents laborals en producció i execució, entre d'altres. Els resultats indiquen que, quan els diàmetres són petits, els tubs amb menor resistència poden arribar a funcionar de forma molt correcta. Degut a això, les valoracions d'alternatives de formigó o plàstiques són molt semblants. Però quan els diàmetres comencen a ser grans, els tubs de formigó tenen una millor valoració. Així es comprova que per a diàmetres més grans de 800 mm., les alternatives de formigó són, pel moment, les més sostenibles. També cal tenir en compte el fet que els materials plàstics tenen una gran pèrdua del mòdul d'elasticitat. Això fa que la valoració del grau de sostenibilitat va baixant a mesura que passa el temps. Es conclou que el model creat representa un avanç en termes d'estudis de valoració, ja que imprimeix al mètode gran objectivitat i claredat dels procediments. Això promou major legitimitat de la valoració, a la vegada que permet que qualsevol persona pugui estudiar la sostenibilitat de la seva alternativa partint del mateix model. Els resultats i conclusions d'aquest estudi poden servir per establir les bases de posteriors anàlisis d'altres productes realitzats en la mateixa empresa, així com recolzar decisions per part de l'administració pública.Peer Reviewe

LCM in urban planning for diminishing GHG: case study on concrete sidewalks

The Kyoto protocol, signed by 160 countries, pledges greenhouse gas (GHG) emissions reductions of at least 5% relative to 1990 levels [1]. Besides the global concern and action to mitigate GHG emissions, national-level policies are increasingly being supplemented with city-scale actions to mitigate climate change [2]. Marshall [3] makes us notice that although much attention on mitigating climate change has focused on alternative fuels, energy consumption in vehicles, and electricity generation, better urban design represents an important yet undervalued opportunity. The built environment is responsible for huge amounts of pollution and waste generation [4] at millions of different locations worldwide. And one of the major construction materials is concrete.Postprint (published version

Fatigue behavior of polymer-modified porous concretes

Highly permeable materials provide drainage and noise absorption properties that are useful in pavement top-layers. In such porous concretes, the voids reduce the mechanical integrity, which may have to be compensated by the incorporation of non-conventional components, such as polymers. A basic property needed for the design of pavements is the fatigue behavior of the material, which has not been studied thoroughly for polymer modified porous concretes. The paper presents experimental results of fatigue tests in compression in terms of Wöhler curves for four porous concretes (two of them with polymer). It is seen that the polymer modified porous concretes exhibit better fatigue behavior than those without polymer. However, the improvement decreases for low values of the stress level, S, and appears to be negligible for the case of traffic loads in main roads or highways (number of load cycles, N >106). Additionally, the deformation and internal temperature evolutions have been monitored, and it is concluded that their trends are similar to those of conventional concrete, with temperature increases significantly higher than in conventional concretes.Peer Reviewe

Negative skin friction on piles: a simplified analysis and prediction procedure

In order to describe the interaction between a single pile and a consolidating soil a stress transfer approach at the interface is proposed. The non-linear, plastic character of the shear stress acting on the pile shaft and the adequate modelling of unloading and cyclic behaviour are properly incorporated through a ‘shooting’ solution procedure of the equilibrium equations. The whole problem is formulated in dimensionless terms both for external uniform loading conditions and for changes in piezometric levels. The formulation and the computational procedure developed are fairly general and may accommodate arbitrary layering and complicated loading sequences. In many practical situations the whole length of the shaft-soil interface has reached a limiting shear stress state except for a narrow zone around the neutral point. It is then possible to derive analytical solutions for the main design parameters. Their usefulness has been checked through several well-documented case records.Peer Reviewe

A constitutive model for partially saturated soils

The Paper presents a constitutive model for describing the stress-strain behaviour of partially saturated soils. The model is formulated within the framework of hardening plasticity using two imdependent sets of stress variables: the excess of total stress over air pressure and the suction. The model is able to represent, in a consistent and unified manner, many of the fundamental features of the behaviour of partially saturated soils which had been treated separately by previously proposed models. On reaching saturation, the model becomes a conventional critical state model. Because experimental evidence is still limited, the model has been kept as simple as possible in order to provide a basic framework from which extensions are possible. Tbe mode1 is intended for partially saturated soils which are slightly or moderately expansive. After formulating the model for isotropic and biaxial stress states, typical predictions are described and compared, in a qualitative way, with characteristic trends of the behaviour of partially saturated soils. Afterwards, the results of a number of suction-controlled laboratory tests on compacted kaolin and a sandy clay are used to evaluate the ability of the model to reproduce, quantitatively, observed behaviour. The agreement between observed and computed results is considered satisfactory and confirms the possibilities of reproducing the most important features of partially saturated soil behaviour using a simple general framework.Peer Reviewe