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[ES] Esta investigación se centra en la caliza de Prada, una formación del Cretácico inferior ubicada en la zona sur pirenaica de Cataluña (España). Se tomaron muestras de roca de sondeos perforados durante la etapa de diseño del túnel de Tres Ponts. El trabajo aquí presentado explora diferentes aspectos relacionados con el comportamiento térmi-co de la caliza de Prada y las consecuencias derivadas en el túnel de Tres Ponts. En primer lugar, este trabajo describe la variación en las propiedades texturales, físicas y mecánicas de la caliza de Prada después de ser sometida a temperaturas de entre 105 y 600 ºC, y luego enfriada a un ritmo lento o mediante templado, y determina las tem-peraturas clave y los métodos de enfriamiento que afectan más la estabilidad en caso de incendio en el túnel de Tres Ponts. En segundo lugar, esta investigación se centra en las causas y mecanismos implicados en el comportamiento explosivo y la liberación de gas sulfuroso observado en una fracción gris oscuro de muestras de caliza de Prada. Las implicaciones de tales muestras de color gris oscuro son críticas en infraestructuras subterráneas y en minería, ya que el potencial explosivo de esas muestras conlleva el riesgo de fracturación masiva y de disminución brusca en la resistencia. Además, el gas sulfuroso liberado tiene efectos nocivos sobre la salud de las personas y el poten-cial de formar compuestos ácidos que corroen los materiales, acortando su durabilidad y aumentando los costes de mantenimiento. Posteriormente, este trabajo determina si el tratamiento térmico sobre la caliza de Prada tiene un efecto significativo en facilitar su perforabilidad. Comprender la variación en el rendimiento de perforación de la caliza de Prada tratada térmicamente ayudaría a mejorar la eficiencia de los medios mecánicos de excavación. Finalmente, se proponen algunas correlaciones para deter-minar indirectamente las características de resistencia, deformación y perforabilidad de la caliza de Prada tras ser tratada térmicamente, a partir de pruebas simples, rápidas y no destructivas., [CA] Aquesta investigació es centra en la calcària de Prada, una formació del Cretaci inferior situada a la zona sud pirinenca de Catalunya (Espanya). Es van prendre mostres de roca de sondejos perforats durant l'etapa de disseny del túnel de Tres Ponts. El treball aquí presentat explora diferents aspectes relacionats amb el comportament tèrmic de la calcària de Prada i les conseqüències derivades al túnel de Tres Ponts. En primer lloc, aquest treball descriu la variació en les propietats texturals, físiques i mecàniques de la calcària de Prada després de ser tractada a temperatures d'entre 105 i 600 ºC, i després refredada a un ritme lent o ràpid, i determina les temperatures clau i els mètodes de refredament que afecten més l'estabilitat en cas d'incendi al túnel de Tres Ponts. En segon lloc, aquesta investigació es centra en les causes i mecanismes implicats en el comportament explosiu i l'alliberament de gas sulfurós observat en una fracció gris fosc de mostres de calcària de Prada. Les implicacions de tals mostres de color gris fosc són crítiques en infraestructures subterrànies i en mineria, ja que el potencial explosiu d'aquestes mostres comporta el risc de fracturació massiva i de disminució brusca en la resistència. A més, el gas sulfurós alliberat té efectes nocius sobre la salut de les persones i el potencial de formar compostos àcids que corroeixen els materials, retallant la seua durabilitat i augmentant els costos de manteniment. Posteriorment, aquest treball determina si el tractament tèrmic sobre la calcària de Prada té un efecte significatiu en facilitar la seua perforabilitat. Comprendre la variació en el rendiment de perforació de la calcària de Prada tractada tèrmicament ajudaria a millorar l'eficièn-cia dels mitjans mecànics d'excavació. Finalment, es proposen algunes correlacions per determinar indirectament les característiques de resistència, deformació i perforabilitat de la calcària de Prada després de ser tractada tèrmicament, a partir de proves simples, ràpides i no destructives., [EN] This research is focused on Prada limestone, a lower Cretaceous formation located in the Catalan south Pyrenean zone (Spain). Rock samples were taken from boreholes drilled during the design stage of the Tres Ponts Tunnel. The work presented here explores different aspects related to the thermal behaviour of Prada limestone and the derived consequences on the Tres Ponts Tunnel. Firstly, this work reports the variation in the textural, physical, and mechanical properties of Prada limestone after being heated at temperatures of between 105 and 600 ºC and then cooled at a slow rate or by quenching and determines key temperatures and cooling methods that would most affect stability in case of a fire in the Tres Ponts Tunnel. Secondly, this research fo-cuses on the causes and mechanisms involved in the explosive behaviour and release of sulphurous gas observed on a dark grey fraction of samples from Prada limestone. Implications of such dark grey samples are critical in underground infrastructure and mining engineering works, as the explosive potential of that sample represents risk of mass fracturing and dramatic strength decay. Moreover, the sulphurous gas released has harmful health effects and may form acid compounds that corrode materials, shorten their durability, and increase maintenance costs. Later, this work determines if thermal treatment on Prada limestone has a significant effect on improving its drilla-bility. Understanding the variation in the drilling performance of the thermally treated Prada limestone would help improve the efficiency of mechanical excavation means. Finally, some correlations are proposed to indirectly determine the strength, deformational, and drillability features of Prada limestone after being thermally treated from simple, quick and non-destructive tests., This research was partially supported by the Spanish Government [grant number RTI2018-099052-B-I00], also the Vice-Rectorate of Research and Knowledge Transfer at the University of Alicante through projects UAUSTI19-25 and UAUSTI20-20, and by the Departamento de Ingeniería del Terreno at the Universitat Politècnica de València.

Este documento se llevó a cabo con el objetivo de realizar una revisión del estado del arte y la práctica de tecnologías autoreparantes en concretos y pavimentos existentes, con el fin de establecer las bases para futuras investigaciones. Es relevante mencionar que esta es una investigación cualitativa en donde se hizo la recolección del análisis documental de los diferentes métodos que han surgido para ayudar a concretos y pavimentos a curarse por sí mismos recuperando las propiedades mecánicas del material o incluso mejorándolas. La importancia de conocer estas nuevas tecnologías radica en que los costos por mantenimiento y sus costos derivados son demasiado altos, y se podrían mitigar si los materiales pudieran prolongar su vida útil, curándose microscópicamente para evitar daños macroscópicos que comprometan el desempeño de los materiales en conjunto y de las estructuras en sí. Esto se puede lograr de diversas formas, distintos autores han desarrollado tecnologías, unas más eficientes que otras, en cuanto al concreto estas tecnologías se pueden agrupar en tres; natural, química y biológica. La natural se debe principalmente por la formación de hidróxido de calcio y carbonato de calcio, la química comprende el curado artificial debido a la inyección de componentes químicos en las grietas de la estructura, estos componentes químicos pueden ir encapsulados o en tubos capilares dentro de la matriz de concreto, y la biológica usa también microcápsulas, pero el agente curativo usado son esporas bacterianas. En el asfalto existen tres tecnologías, incorporación de nanopartículas, calentamiento por inducción y rejuvenecedores. Las nanopartículas abarcan dos materiales distintos, la nanoarcilla y el nanocaucho, estos se usan como modificadores para mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los aglutinantes ayudando al rendimiento insitu del pavimento asfáltico. El calentamiento por inducción consiste en aditivos conductores que se puedan calentar y ayuden a la reaglomeración de los componentes del asfalto ayudando a cerrar microgrietas, los principales aditivos usados fueron lana de acero, fibras de acero y fibras de carbono. Y finalmente los rejuvenecedores, estos también se emplearon en microcápsulas que iban en conjunto con la mezcla bituminosa, el propósito de los rejuvenecedores es difundirse en el aglutinante envejecido y ayudar a restaurar la estructura molecular original para extender la vida útil del pavimento. Al final se puede evidenciar que los costos de inversión iniciales al incluir tecnologías autorreparables son más altos, pero estos se compensan con la extensión de la vida útil de las estructuras, reduciendo costos en mantenimiento y reparación, que si se ponen en contraste con una estructura común se puede lograr entender el beneficio de los pavimentos y concretos que emplean tecnologías autoreparantes. This document was carried out with the objective of conducting a review of the state of the art and the implementation of self-healing technologies in existing concrete and pavements, in order to establish the bases for future researches. It is relevant to mention that this is a qualitative investigation where a documentary analysis was made of the different methods that have emerged to help concrete and pavements heal themselves, recovering the mechanical properties of the material or even improving them. The importance of knowing these new technologies is that the maintenance costs and their derived costs are too expensive, and could be mitigated if the materials could extend their life - cycle, being cured microscopically to avoid macroscopic damages that compromise the performance of the materials and the structures themselves. This can be achieved in various ways. Different authors have developed technologies, some more effectively than others. In terms of concrete, these technologies can be grouped into three; natural, chemical and biological. The natural is mainly due to the formation of calcium hydroxide and calcium carbonate, chemical one includes artificial curing due to the injection of chemical components into the cracks of the structure, these chemical components can be either encapsulated in microcapsules or in capillary tubes inside the concrete matrix, and the biological one also uses microcapsules, but the healing agent used is bacterial spores. In asphalt there are three technologies, incorporation of nanoparticles, induction heating and rejuvenators. Nanoparticles has two different materials, nanoclay and nanorubber, these are used as modifiers to improve the physical and mechanical properties of the binders, helping the in-situ performance of the asphalt pavement. Induction heating consists of conductive additives that can heat and help re-agglomerate asphalt components helping to close microcracks, the main ones used were steel wool, steel fibers and carbon fibers. And the last one; the rejuvenators, these were also used in microcapsules that went together with the bituminous mixture, the purpose of the rejuvenators is to diffuse into the aged binder and help restore the original molecular structure to extend the life - cycle of the pavement. In the end, it can be seen that the initial investment costs by including self-repairing technologies are higher, but these are offset by the extension of the useful life of the structures, reducing maintenance and repair costs, which if it is contrasted with a regular structure, it is possible to understand the benefit of pavements and concretes that use self-healing technologies. http://unidadinvestigacion.usta.edu.co Pregrado

Different hydrogen-induced cracking patterns have been observed on two construction steels belonging to the same strength grade for mooring offshore structures, when tested in a Slow Strain Rate Tensile test (SSRT) condition. A scenario is hypothesized, in which this behaviour arises from differences in hydrogen trapping capacity between the two steels. A novel finite difference modelling approach is proposed to assess the plausibility of this hypothesis. The model is designed to resemble the effect of the diffusible and the trapped hydrogen in the nucleation and growth of cracks during SSRT, and consequently in life service. The effect of different hydrogen trapping capacities has been simulated employing the proposed stress-diffusion-strength model. A higher content in traps led to fewer cracks; while the absence of traps led to a higher number of cracks. These results fit with the hypothesis, as variations in trapping capacity lead to variations in the number of cracks. Se han observado distintos patrones de agrietamiento inducido por hidrógeno en dos aceros pertenecientes al mismo grado para el fondeo de estructuras offshore, cuando son ensayados a tracción a baja velocidad de deformación. Se plantea la hipótesis de que este comportamiento se debe a diferencias en la capacidad de atrape de hidrógeno de ambos aceros. De cara a evaluar la factibilidad de esta hipótesis se propone utilizar una nueva estrategia de modelización mediante diferencias finitas. El modelo está diseñado para emular el efecto del hidrógeno difusible y el hidrógeno atrapado en la nucleación y el crecimiento de grietas durante los ensayos referidos y, en consecuencia, durante la vida en servicio. El efecto de las diferencias en la capacidad de atrape de hidrógeno se ha simulado utilizando el modelo de tensión-difusión-resistencia propuesto. En las simulaciones, un mayor contenido en trampas de hidrógeno ha dado lugar a una menor densidad de grietas, mientras que la ausencia de trampas ha dado lugar a una menor densidad de grietas. Estos resultados se alienan con la hipótesis de partida, dado que las variaciones en capacidad de atrape han modificado el número de grietas nucleadas.

Poco se conoce sobre las condiciones operacionales, la microestructura y propiedades de los recubrimientos fabricados por doble inmersión en caliente. Este trabajo tiene como objetivo evaluar propiedades mecánicas de recubrimientos Zn/Zn-5%Al aplicados por la técnica de doble inmersión en caliente, variando los tiempos de inmersión en los baños líquidos. Para la evaluación se realizaron perfiles de microdureza Vickers y ensayos de doblez. Los perfiles de microdureza para diferentes tiempos de inmersión presentan similitudes, mostrando gran heterogeneidad debido a las características microestructurales. Se observa que al aumentar el tiempo de inmersión disminuye el ángulo crítico y el tiempo de inmersión no influye significativamente en la densidad de grietas confinadas y no confinadas. Se concluye que la ductilidad de los recubrimientos se ve influenciada por el espesor total de los mismos, y posiblemente por el espesor de las diferentes zonas y esfuerzos residuales, siendo las muestras recubiertas con tiempo de inmersión de 60 segundos, las que presentan mejor comportamiento ante el ensayo de doblez.//Few is known about the operational conditions, the microstructure and properties of the coatings manufactured by double-dip hot. The objective of this work is to evaluate mechanical properties of Zn / Zn-5%Al coatings applied by the double-dip hot technique, varying the immersion times in liquid baths. For the evaluation Vickers microhardness profiles and bending tests were made. The microhardness profiles for different immersion times show similarities, showing great heterogeneity due to the microstructural characteristics. It is observed that increasing the immersion time decreases the critical angle and the immersion time does not significantly influence the density of confined and unconfined cracks. It is concluded that the ductility of the coatings is influenced by the total thickness of the same, and possibly by the thickness of the different areas and residual stresses, the samples being coated with a 60 s immersion time, which present better behavior the bending test.

[EN] In this final master thesis, the results from 3-point bending tests on cortical tissue samples of small dimensions are presented, together with its correlation modeled by finite elements. Some of the most relevant elastic and toughness material properties have been inferred from experimental tests and simulations. Further, the initiation and growth of microcracks in the tested samples is simulated by using a damage model based on the maximum principal strain. Simulations show a good correlation with the experimental results. Experimental tests have been carried out on sheep tibia cortical bone, using prepared microsamples of about 20 mm long and 1 mm thick in order to test them on 3-point bending test conditions. Microsamples have been dyed for its observation under optic microscope in order to distinguish the micro scale morphology. Experimentally, it is observed that microcracks evolve along the cement lines, through the interstitial material but without crossing osteons, as the finite elements models predicted. Sample geometries have been considered using finite elements to calibrate the elastic and toughness properties of the FE model so that its response corresponds to the force-displacement experimental results. This way, by inverse analysis, it is possible to estimate propierties poorly documented in the literature., [ES] En la presente tesina final de máster, se presentan los resultados de ensayos a flexión en 3 puntos en muestras de tejido óseo cortical de pequeñas dimensiones, junto con su correlación modelada con elementos finitos. Algunas de las propiedades elásticas y resistentes del material han sido inferidas mediante ensayos experimentales y simulaciones. Es más, se ha simulado la iniciación y crecimiento de microgrietas en las probetas ensayadas usando un modelo de daño basado en la deformación máxima principal. Las simulaciones muestran una buena correlación con los resultados experimentales. Los ensayos experimentales se han llevado a cabo en hueso cortical de tibia de oveja, usando microprobetas preparadas de alrededor de 20 mm de largo y 1 mm de grosor con la finalidad de ensayarlas en un test a flexión en 3 puntos. Las microprobetas se han teñido para su observación con microscopio óptico para distinguir su morfología microestructural. Experimentalmente, se ha observado que las microgrietas evolucionan a lo largo de las líneas cementantes y através del material intersticial pero sin cruzar las osteonas, tal como el modelo de elementos finitos ha predicho. La geometría de las muestras se ha considerado usando elementos finitos. Se han calibrado las propiedas elásticas y resistentes del modelo numérico de manera que su respuesta se corresponda con los resultados experimentales de fuerza-desplazamiento. De la misma manera, mediante análisis inverso, es posible estimar propiedades pobremente documentadas en la literatura., [CA] Aquesta tesina final de màster, els resultats d’un assaig a flexió en 3 punts en mostres òssies corticals de xicotetes dimensions son presentats, junt amb la seua correlació modelada amb elements finits. Algunes de les propietats elàstiques i resistents més importants han sigut inferides a partir dels assajos experimentals i les simulacions. A més, se simulen la iniciació i creixement de les microesquerdes en les mostres emprant un model de dany basat en la deformació principal máxima. Les simulacions evidencien una bona correlaciò amb els resultats experimentals. Els assajos experimentals s’han dut a terme en os cortical de tíbia d’ovella, usant micromostres de, aproximadament, 20 mm de largària i 1 mm de grosor amb la finalitat d’ensajar-los en condicions de flexiò a 3 punts. Les micromostres s’han tenyit per a la seua observació amb microscopi òptic per a distingir la morfología microestructural. Experimentalment, s’observa que que les microesquerdes evolucionen al llarg de les línies cementants i a través del material intersticial però sense creuar les osteones, tal como el model d’elements finits ha predit. La geometria de les probetes s’ha considerat usant elements finits per a calibrar les propietats elásticas i resistents del model numèric de manera que la seua resposta corresponga amb els resultats experimentals de forçadesplaçament. De la mateixa manera, per anàlisi invers, es posible estimar propietats poc documentades en la literatura.

En este trabajo, se estudia como generar de manera acelerada fenómenos expansivos en el interior de materiales cementicios compuestos considerando la posibilidad de utilizar como elementos de adicción tanto cenizas volantes como escorias. Se presentan resultados de la monitorización de estos procesos desde su etapa inicial y se caracterizan química, microestructural y cristalográficamente mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de electrones retrodispersados, energías dispersivas de rayos X y porosimetría de mercurio. Estos datos se complementan con valores de comportamiento mecánico de los materiales para determinar su funcionalidad. Como resultado de estos estudios, se propone un modelo de generación y progresión de microgrietas para cada uno de los procesos de alteración estudiado

Resumen Este artículo estudia los diferentes modelos de crecimiento de grietas por fatiga, exponiendo una breve descripción histórica. Siguiendo la línea cronológica en el desarrollo de la investigación, hace especial énfasis en la ley de Paris y luego estudia algunos modelos específicos que, en general, corresponden a investigaciones de punta realizadas por diversos grupos, en el ámbito internacional. El objetivo principal es analizar y discutir las ventajas y desventajas de los diferentes modelos, teniendo en cuenta condiciones como la facilidad de aplicación, la disponibilidad de datos y la validez con respecto a los resultados experimentales. Abstract In this work, different models of fatigue crack growth are studied; a brief historical description on this subject is also provided. The research on this topic is described chronologically; however, emphasis is made on the model proposed by Paris. Then, a number of models that, in general, correspond to cutting-edge research conducted by various international research groups are studied. The main aim of this work is to analyze and discuss the advantages and disadvantages of the different models, taking into account criteria such as ease of application, data availability, and correlation with experimental results.

Durante el proceso de elaboración de las porcelanas feldespáticas se producen en su interior micro rajaduras las cuales se propagan a través de la matriz vítrea aumentando la fragilidad del material cuando se lo expone a los esfuerzos mecánicos. Las restauraciones rígidas de porcelanas feldespáticas son sometidas a distintos tratamientos en su superficie para aumentar la adhesión a las estructuras dentarias cuando son cementadas. Estos tratamientos son acondicionamiento con ácido fluorhídrico y microarenado. Objetivos de este trabajo: 1. Evaluar la resistencia flexural de este material mediante ensayo mecánico en máquina Instron, previo tratamiento en su superficie con ácido fluorhídrico y microarenado. 2. Observar al MEB las alteraciones de superficie producidas por el microarenado y el ácido fluorhídrico. Los resultados obtenidos demostraron que el tratamiento de microarenado produjo una reducción de la resistencia flexural. El MEB confirmó la presencia de mayor cantidad de microgrietas que podrían ser responsables de la disminución de la resistencia flexural. In the preparation of feldspathic porcelains occur within microcracks, which propagate through the glass matrix making them very fragile when they are required mechanically. The aim of this study was to evaluate the flexural strength of feldspathic porcelain after being treated with sandblasting and hydrofluoric acid. The samples were viewed with SEM to observe that these two treatments altered form the porcelain surface. Ceramic samples were prepared on which surface treatment is performed with hydrofluoric acid and sandblasting. The samples thus prepared were subjected to an Instron to determine the flexural strength. The result was that the sandblasting treatment produced a highly significant reduction in flexural strength. SEM confirmed the presence of as many microgrietas responsible for the decrease in flexural strength. Fil: Barrionuevo, María Eugenia Alejandra. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Odontología

El proceso biológico de remodelamiento óseo ocurre naturalmente todos los días como un proceso de optimización. El algoritmo de autómatas celulares híbridos fue desarrollado para simular ese proceso funcional adaptativo en el hueso a nivel de tejido. En el algoritmo de autómatas celulares híbridos, los osteocitos se representan por un autómata que detecta estímulo mecánico. Esta metodología se ha utilizado para predecir la adaptación de hueso trabecular a los cambios en su ambiente físico. Adicionalmente a este algoritmo se incorporaron factores a los que se encuentra sometido el hueso, como las microgrietas, apoptosis y envejecimiento celular. Para incorporar estos últimos factores se toman estudios preliminares de otros autores donde las microgrietas se analizan con las leyes de la mecánica de fractura, así como también un análisis del esfuerzo cortante en cada autómata se usó para obtener la simulación de la apoptosis, y para el envejecimiento se empleó una función escalonada de la variación de la densidad promedio. En los resultados obtenidos se encuentran incrementos en la energía de deformación y decrementos en la masa, que son consecuencia directa de la concentración de esfuerzos. Igualmente, se observa que la estructura puede reponerse a los factores mencionados, lo que concuerda con estudios experimentales de algunos autores. A biological process of bone remodeling happens everyday naturally like an optimization process. Hybrid cellular automaton algorithm was developed to simulate this adaptative functional process at tissue level. In the hybrid cellular automaton algorithm, osteocytes are represented by an automaton that senses the mechanical stimulus. This methodology has been used to predict trabecular bone adaptation according to changes in the physic environment. Natural factors like microcracks, apoptosis, and cell aging are incorporated to the algorithm. To incorporate these last factors, preliminary studies of other authors are taken where microcracks are analyzed by fracture mechanics laws, also shear stress analysis to get apoptosis simulation and for the ageing is used a step function of the media density variation. Results show increments in strain energy and decrements in mass that is direct consequence of the stress concentration. In the same way, is observed that the structure can recover to the effects described, that agrees with the experimental studies of some authors.

ResumenEn este trabajo se estudian diferentes tipos de causas de la degradación de materiales estructurales, y mediante la utilización de cerámicas piezoeléctricas se analizan el tipo, la magnitud y la distribución de microgrietas asociados a cada una de ellas. Los resultados se complementan con estudios adicionales (SEM, EDX, resistencia mecánica, etc.) que permiten relacionar las respuestas del análisis no destructivo que planteamos junto con el grado real de deterioro del materialAbstractIn this work different types of causes of degradation of structural materials are studied, and using piezoelectric ceramics, the type, size and distribution of microcracks associated with each degradation process is analyzed. The results are complemented by additional studies (SEM, EDX, mechanical strength, etc.) that allow to relate responses nondestructive analysis we propose together with the actual degree of deterioration of the material.