Search

The paper presents this technology, that responds to the author’s initial idea of using tension advantages in footbridges. It begins with a brief analysis of the membrane structures and the challenges associated to this new application.Emphasis is made on a research project associated to the design, construction and testing of a membrane footbridge in Callús (Barcelona). Its global objective was making real the idea, materialising such a footbridge on the ground and thus verifying its functional, structural and constructive aptitude. There were also partial objectives linked to structural analysis (suitable formfi nding method for membrane and edge cables), design, construction process, environmental impact and serviceability behaviour, so leaving to specifi c conclusions.Of course, such research (due to an agreement between CSIC, FECYT and the Council of Callús) is described with some detail in all its stages:1, Footbridge design (mainly, the structural membrane). 2, Footbridge construction at Callús.3. Footbridge testing.The results were positive and the prototype fulfi lled its mission of making real an idea. Starting from it, the main conclusion was to continue the study of this membrane technology (something not at all obvious before the Callús project).Finally, after an evaluation of the technology, a brief discussion about continuity and prospective of such a work line is presented. In this way, the perspective of reaching long spans by using this technology (much improved) is pointed out.El artículo presenta esta tecnología, que responde a la idea inicial del autor de utilizar las ventajas de la tracción en pasarelas. Comienza con un breve análisis de las estructuras de membrana y los retos que supone esta nueva aplicación. Destaca en ello una investigación asociada al proyecto, la construcción y las pruebas de una pasarela con estructura de membrana en Callús (Barcelona). Su objetivo global fue hacer real la idea, materializando una sobre el terreno, y comprobar su aptitud funcional y su viabilidad estructural y constructiva. Hubo también objetivos parciales de análisis estructural (cálculo adecuado de forma de membrana y cables de borde), proyecto, proceso constructivo, implantación en el entorno y comportamiento en uso, para extraer conclusiones específicas. Por supuesto, tal investigación (realizada por acuerdo entre el CSIC, la FECYT y el Ayuntamiento de Callús) es descrita con cierto detalle en todas sus etapas: 1. Proyecto de la pasarela (especialmente, la estructura de membrana). 2. Construcción de la pasarela en Callús. 3. Pruebas en la pasarela. Los resultados fueron satisfactorios y el prototipo cumplió su misión de hacer real una idea. Con tal base de partida, se concluyó proseguir el estudio de esta tecnología de membranas para pasarelas (cosa nada obvia antes de Callús). En fin, tras efectuar una valoración de la tecnología, se habla de la continuidad y la proyección futura de esta línea de trabajo; apuntando ahí la perspectiva de poder llegar con dicha tecnología, muy perfeccionada, a vanos de gran luz.

This presentation shows a panoramic view of the current problems in the world of research for civil construction in Spain, as well as its lines of progress, from different points of view. The analysis is mainly focused to improve the social utility of this research, so fulfilling the strategic concept that research should contribute to social welfare and wealth, particularly of closer sectors, those more directly supporting its cost.Some matters are specially underlined, such as the difficulties for making research results useful for civil construction, the relationships between the sector and its research world, as well as the notion that society has about them.A series of conclusions and proposals are presented at the end in order to enhance the research for civil construction, so taking as the starting point a better understanding of this research from inside and outside.La presente ponencia muestra, en forma de panorama general, la problemática actual de la investigación sobre construcción de obra civil, así como de sus líneas de avance, desde distintos puntos de vista. El análisis se sustenta sobre la necesidad de potenciar la utilidad social de esta investigación, en línea con el concepto estratégico de que dicha actividad contribuya realmente a fomentar el bienestar y la riqueza sociales, en especial de la sociedad más cercana, la que más directamente la financia.Entre los asuntos tratados destacan las peculiaridades que dificultan la incorporación al sector de los resultados de la investigación, las relaciones entre el sector y el mundo que realiza investigación, y la percepción que del sector y su investigación tiene la sociedad.Como consecuencia del análisis efectuado, al final se presenta una serie de conclusiones y propuestas orientadas, a partir de una mejor comprensión de la actividad desde dentro y fuera del sector, hacia una investigación más potente para la construcción de obra civil.

[EN] This paper presents the equilibrium analysis of a membrane with rigid and cable boundaries for the so called prestressing phase. The idea of using membranes in Civil Engineering applications such as footbridges, a new technology being developed in Spain, implies higher structural responsibility and more accurate analysis procedure. The membrane and its boundary are respectively identified to a regular and negative gaussian curvature surface and a set of regular curves whose curvature depends on the structural elements, rigid or cable. Equilibrium is directly expressed by means of boundary differential problems, in terms of the membrane shape and its stress tensor. We must outline that membrane-cable interface equilibrium leads to take into account a singular condition that makes the problem more difficult. Therefore, starting from the equilibrium equations, two dual problems can be considered namely direct problem and dual problem. Both problems will be defined and analyzed, studying their principal qualitative aspects. Particularly, for the direct problem a numerical resolution procedure is proposed, in order to obtain practical results., [ES] Este trabajo aborda el análisis del equilibrio de una membrana con bordes rígidos y cables de borde para la fase de pretensado. La idea de utilizar las membranas en aplicaciones como las pasarelas, una nueva tecnología que está siendo desarrollada en España, implica niveles más altos de responsabilidad y de esfuerzos, requiriendo así un análisis estructural ajustado. La membrana y sus bordes se identifican, respectivamente, a una superficie con curvatura de Gauss negativa y a curvas cuya curvatura depende de las características estructurales de los bordes. El equilibrio se expresa mediante problemas de contorno con ecuaciones en derivadas parciales, en términos de la forma de la membrana y de su tensor de esfuerzos, así como de la forma y las cargas de los bordes. En particular, el equilibrio asociado a un cable de borde lleva a una condición de frontera muy singular que dificulta un tanto el análisis. A partir de ello, caben dos enfoques complementarios, llamados problema directo y problema dual. Se definen y analizan ambos problemas de contorno, estudiando sus principales aspectos cualitativos. Asimismo, con el objetivo de obtener resultados prácticos, se propone un procedimiento general de resolución numérica para el problema directo.

This paper presents recent work by the authors along the domain of coupled chemo-mechanical problems in concrete. External sulfate attack is analyzed from a mesoscale point of view, in which the main heterogeneities of the material are explicitly introduced. Zero-thickness interface elements are introduced a priori in order to consider cracking phenomena. The distribution of sulfate ions and ettringite are obtained from a non-linear diffusion-reaction analysis. The results include the analysis of the influence of coupling on the crack patterns and on the sulfate ions and ettringite distribution of within the cracked material.

Publicado en: Informes de la Construcción Vol 57, No 498 (2005), pp. 31-40., [ES] La presente ponencia muestra, en forma de panorama general, la problemática actual de la investigación sobre construcción de obra civil, así como de sus líneas de avance, desde distintos puntos de vista. El análisis se sustenta sobre la necesidad de potenciar la utilidad social de esta investigación, en línea con el concepto estratégico de que dicha actividad contribuya realmente a fomentar el bienestar y la riqueza sociales, en especial de la sociedad más cercana, la que más directamente la financia. Entre los asuntos tratados destacan las peculiaridades que dificultan la incorporación al sector de los resultados de la investigación, las relaciones entre el sector y el mundo que realiza investigación, y la percepción que del sector y su investigación tiene la sociedad. Como consecuencia del análisis efectuado, al final se presenta una serie de conclusiones y propuestas orientadas, a partir de una mejor comprensión de la actividad desde dentro y fuera del sector, hacia una investigación más potente para la construcción de obra civil., [EN] This presentation shows a panoramic view of the current problems in the world of research for civil construction in Spain, as well as its lines of progress, from different points of view. The analysis is mainly focused to improve the social utility of this research, so fulfilling the strategic concept that research should contribute to social welfare and wealth, particularly of closer sectors, those more directly supporting its cost. Some matters are specially underlined, such as the difficulties for making research results useful for civil construction, the relationships between the sector and its research world, as well as the notion that society has about them. A series of conclusions and proposals are presented at the end in order to enhance the research for civil construction, so taking as the starting point a better understanding of this research from inside and outside., Edición financiada por el Ministerio de Educación y Ciencia con cargo al "Plan Nacional de I+D+I 2004-2007".

Fecha de solicitud:25.03.2003.- Titular: Consejo Superior de Investigaciones Cieníficas (CSIC)., [EN]The invention consists in using a tension membrane (1) in order to construct a walkway or bridge (or any other element which is subjected to a useful load and which is used to cross a bay). For this purpose, the aforementioned membrane is a load-bearing element, i.e. the membrane supports gravitational loads as well as loads associated with the deployment thereof, with limited deformability. More specifically, said membrane acts as a passage (or load) area or deck (4) and, thus, comprises lateral zones (2) which are used to transmit the load from the aforementioned deck to lateral support elements (6-7), the lateral edges of the membrane (1) and the high points (3) of said edges being fixed to the lateral support elements. In this way, the membrane is provided with a downward concave longitudinal profile and an upward concave transverse profile, i.e. two opposing curves in orthogonal directions. The membrane is adequately prestressed in order to allow circulation (or simple loading) thereon without significant deformations being produced. [ES]La invención consiste en utilizar una membrana a tracción (1) para construir una pasarela o un puente (u otro elemento sometido a carga útil con el que deba salvarse un vano), a cuyo efecto dicha membrana es portante, es decir soporta las cargas gravitatorias de uso además de las cargas asociadas a su propio despliegue, haciéndolo con una deformabilidad limitada. Concretamente actúa como tablero o zona de paso (o carga) (4) e incorpora asimismo en ella zonas laterales (2) de transmisión de carga desde dicho tablero a elementos laterales y de soporte (6-7) a los que se fijan los bordes laterales de la membrana (1) y los puntos altos (3) de éstos, de manera que la membrana presenta un perfil longitudinal curvo de concavidad orientada hacia abajo, y un perfil transversal también curvo, pero de concavidad orientada hacia arribaes decir dos curvaturas contrarias en direcciones ortogonales. El adecuado pretensado de la membrana (1) permite la circulación (o la simple carga) sobre ella sin deformaciones importantes.

In this paper we propose a second order method to analyse concrete frames based on the imposed deformations method. The geometrical nonlinearity is introduced by using imposed curvatures associated to the "second order isostatic forces" defined in this paper. In the same way material nonlinearity is introduced by means of imposed curvatures obtained from the axial rorce-moment-curvature diagram of each cross section by compatibility of material properties requirements. The proposed nethod can be considered to fall within the "General method" proposed by the C.E.B. Several structures are analysed comparing the results with those obtained by other dnalytical methods and conclusions are drown both relative to the method's proper ties and the structural behaviour.

Las membranas son estructuras (sin rigidez a flexión) que conforman una superficie en el espacio, con espesor mínimo. Se aproximan a una superficie geométrica y trabajan sólo mediante esfuerzos de membrana (de tracción) y tangentes a la superficie.La tesis se centra en el análisis matemático de las membranas portantes (abiertas y con bordes), con miras a extender sus aplicaciones en el campo de la ingeniería civil, concretamente a las pasarelas de peatones. Esto implica esfuerzos mayores, no sólo por los efectos de las cargas de uso de tales estructuras, sino porque requieren mayor pretensado para mantener la rigidez.La tesis se centra en el análisis matemático de membranas a tracción en la fase de pretensado, en la que, como resultado de aplicar el pretensado a una forma potencial o virtual de la membrana, correspondiente a esfuerzos nulos, se llega ya a una forma real. El problema de introducir y mantener el pretensado está relacionado con los bordes de la membrana, definidos por curvas en el espacio. Los mismos pueden tener curvatura o no tenerla (elementos rectos). Si los elementos de borde son rectos, para equilibrar el pretensado de la membrana, deben tener rigidez a flexión.Entre los elementos de borde curvos, revisten notable importancia los cables a tracción, elementos sin rigidez a flexión cuya disposición permite distribuir los esfuerzos de tracción en toda la membrana.Se aprecia, así, que ha de buscarse cierto equilibrio entre forma y pretensado tanto en el interior de la membrana como en su borde.Matemáticamente, el planteamiento más general, y más complejo, corresponde al caso en que los elementos de borde son cables a tracción. Lo dicho lleva a dos problemas de contorno.El primero consiste en encontrar, una vez fijada la forma de membrana, los esfuerzos de pretensado que verifiquen el equilibrio (planteamiento directo) y el segundo en encontrar, una vez fijados los esfuerzos de tracción, la forma de la membrana que verifique el equilibrio (planteamiento dual).Ambos problemas se complican sensiblemente en el caso en que el borde esté compuesto por cables a tracción.El resultado principal del problema directo es que, en cualquier caso (esto es, independientemente de que el borde sea rígido o no), se obtiene un problema diferencial hiperbólico con condición de contorno de tipo Dirichlet.Si a esto se le añade que, en el caso en que se consideren cables de borde éstos coinciden con las curvas características, el problema directo está en general mal definido.El resultado principal del problema dual es que, en cualquier caso (esto es, independientemente de que el borde sea rígido o no) se obtiene un problema diferencial elíptico con condición de contorno de tipo Dirichlet, esto es un problema diferencial en general bien definido.Siempre que no se consideren cables, el problema dual devuelve una única forma de membrana por cada distribución de esfuerzos de tracción (problema elíptico con condición de Dirichlet). Al revés, el problema dual completo (con cables) tiene una formulación "no clásica" visto que, a largo del cable, su incógnita ha de verificar contemporáneamente dos condiciones: una de tipo Dirichlet y otra (no estándar) sobre las derivadas segundas de la forma de membrana.En la tesis se describe un método numérico para el cálculo de la solución. Éste se basa en la definición de un "vector residual" que, al ser "minimizado", devuelve el valor nodal de la membrana a lo largo del cable., Membranes are structures (without bending stiffness) identified with space surfaces with minimal thickness. They are approximated by geometrical surfaces and its stress tensor is defined by tension vectors in the tangent plane.The PhD thesis is based on the mathematical analysis of membrane structures (opened and with boundaries) with the idea of applying them in Civil Engineering, more precisely to a new technology such as bridgefoots. It implies taking in account greater tensions, not only due to the loads that structures are subjected to, but because the same structures need more prestressed to preserve rigidity.The report is based on mathematical analysis of tension membranes in the prestressed phase. In this phase, starting from a virtual shape for the membrane, with all tensions zeros, you obtain, due to the application of the prestressed, a real form.The problem in introducing and preserving the prestressed is related to the boundaries of the membrane, defined by regular space curves. The boundaries can be curved or not (straight elements). If boundary elements are straight, to verify the equilibrium with the prestressed of membrane, they must have bending stiffness.On the other hand, cables are very important curved boundary elements. They have no bending stiffness (work in tension, do not resist to compression) and its shape and placement is such that they can administer tensions all over the membrane.In this way you can notice that is important looking for an equilibrium between shape and prestressed both in the interior of membrane and on its boundaries.Mathematically the general approach, which is more difficult, concerns the case in which boundary elements are cables.What has been said leads to two boundary problems. The first one consists in finding, given the shape of the membrane, its prestressed stress tensor that verifies the equilibrium (direct approach). The second one concerns in finding, given the prestressed stress tensor of the membrane, its shape that verifies the equilibrium (dual approach).If a boundary with tension cables is considered both problems make more difficult.The principal result about the direct problem is that, in any case (that is, regardless of the kind of boundary used), a hyperbolic differential problem with Dirichlet boundary conditions is obtained.Moreover if you consider that, in case that cables boundary elements are taken in account they are characteristic curves for the differential equation, the direct problem is generally ill posed.The principal result about the dual problem is that, in any case (that is, regardless of the kind of boundary used), an elliptical differential problem with Dirichlet boundary conditions is obtained; it means considering a problem generally well posed.To be more precise, if no cable is taken in account on membrane boundary, dual problem always returns an unique shape of membrane for each given tensions stress tensor (elliptical Dirichlet problem).On the other hand the general dual problem (with cables) has a "no classical" formulation. In fact along the cable the unknown of the problem has contemporaneously to verify two conditions: one Dirichlet condition and other one (not standard) on the second derivatives of the membrane shape.In the report a numerical method of resolution is presented. It consists on defining a "residual vector" that, once minimized, returns the nodal values of the membrane along the cables.