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Cone penetration test in a virtual calibration chamber

  • Butlanska, Joanna
Cone penetration test (CPT) is a fast and reliable site investigation tool for exploring soils and soft ground. While the interpretation of the test results in clay has advanced considerably from a theoretical and numerical viewpoint that of tests in sands still relies largely on empirical correlations. A major source of such correlations comes from tests done in calibration chambers (CC), where soil state and properties might be tightly controlled. Calibration chambers are relatively large pieces of equipment, and calibration chamber testing is expensive and time consuming. Moreover, CC tests are performed on freshly reconstituted sands whose fabric may vary from that of natural sand deposits. Hence, correlations developed for one type of sand might not be suitable for another sand deposit. Numerical DEM-based calibration chambers might offer an interesting alternative to the more cumbersome physical tests. This study is the first attempt to perform a three-dimensional DEM-based simulation of cone penetration test. The three-dimensional commercial DEM code (PFC3D) is used to develop Virtual Calibration Chamber CPT (VCC CPT) model. To achieve that objective, several steps were necessary. First, calibration of an analogue discrete material to represent Ticino sand was performed using single-element tests. Afterwards, the mechanical response of the discrete material was further validated by performing additional triaxial tests with different initial conditions. The VCC CPT model was then constructed. Comprehensive dimensional analysis showed that the best option to balance computational efficiency and realism was to fill the chamber with a scaled-up calibrated discrete material. An original filtering technique was proposed to extract steady state cone resistances. A basic series of simulations was performed to explore the effect of initial stress and relative density in cone resistance. The results obtained from the simulations did fit closely the trends that had been previously established using physical chambers. That result was taken as a general validation of the proposed simulation approach. From the micromechanical point of view, the granular material is highly discontinuous and inhomogeneous. Obtaining a homogeneous initial state (especially in the zone of the penetrating cone) is crucial to obtain easily interpretable results. Specific procedures to assess initial state inhomogeneities were developed. DEM-based models can provide results at various level of resolution i.e. the microscale, the meso-scale and the macro-scale. A large series of VCC CPT has been performed. Simulations were performed for models with different horizontal servo-control walls, various sizes of chamber, cone and particles and two boundary conditions. The results were analyzed, focusing on aspects such as chamber size, particle size and boundary condition effects on steady state cone resistance values. A smaller number of tests have also been examined from the point of view of shaft resistance. Most trends and results obtained are shown to be in agreement with previous physical tests. When disagreements appear, the causes are identified: the most severe disagreements result from initial inhomogeneities in the discrete model. The work described in this thesis showed ease the burden of future CPT calibrations in granular materials., Los ensayos de penetración estática de cono (CPT) son una de las herramientas más importantes en el reconocimiento geotécnico. La interpretación de los resultados de ensayo en arcilla ha avanzado considerablemente desde un punto de vista teórico y numérico. Sin embargo la interpretación de los resultados en los materiales granulares por ejemplo arena) todavía está basada en correlaciones empíricas provenientes de las pruebas realizadas en cámaras de calibración (CC), donde el estado del suelo y sus propiedades pueden ser controlados. Las cámaras de calibración son equipos relativamente grandes, y los ensayos en ellas son bastante costosos en tiempo y recursos. Por otra parte, las pruebas se realizan en muestras de arenas reconstituidas cuyas propiedades varían respecto de los depósitos naturales de donde provienen. Por lo tanto, las correlaciones desarrolladas en un tipo de arena podrían no ser adecuadas para otro depósito distinto. Cámaras de calibración numéricas (virtuales) basadas en el método de elementos discretos (DEM) podrían ofrecer una alternativa interesante a los ensayos físicos. Este estudio es el primer intento de realizar una simulación basadas en el método de los elementos discretos tridimensionales de ensayos de penetración de cono. El código comercial tridimensional (PFC3D) ha sido usado para desarrollar el modelo de CPT de Cámara de Calibración Virtual (CPT VCC). Para alcanzar este objetivo fueron necesarios varios pasos. En primer lugar, se llevó acabo la calibración de un material discreto análogo a arena de Ticino mediante ensayos elementales. A continuación se construyó el modelo CPT VCC. Un análisis dimensional exhaustivo mostró que la mejor opción para crear un modelo eficiente y real era llenar la cámara con un material con el tamaño de grano 50 veces mayor que el de la arena de Ticino. Se propuso una técnica original de filtrado para extraer la resistencia de punta estacionaria. Se realizó una serie básica de simulaciones para explorar el efecto de la tensión inicial y la densidad relativa sobre la resistencia de cono. Los resultados obtenidos de las simulaciones se ajustan estrechamente a las tendencias establecidas previamente en cámaras físicas. Este resultado fue tomado como una validación general del programa de simulación propuesto. Desde el punto de vista de la micro-mecánica, el material granular es muy discontinuo y no homogéneo. La obtención de un estado inicial homogéneo (especialmente en la zona de penetración del cono) es crucial para obtener resultados fácilmente interpretables. Por lo tanto se han desarrollado procedimientos específicos para evaluar heterogeneidades del estado inicial. Los resultados manifestaron el papel clave del contorno de modelo (paredes rígidas), tanto pasivo como activo (servo-controlados), durante la formación del modelo. Los modelos basados en el DEM puede proporcionar resultados a varios niveles de la resolución, es decir del micro-, meso- y macro escala. Se ha realizado una gran serie de VCC CPT. Las simulaciones se realizaron para modelos con diferentes posiciones en las paredes horizontales de servo-control, varios tamaños de cámara, varios tamaños del cono y de las partículas y dos condiciones de contorno. Los resultados se analizaron centrándose en varios aspectos como el tamaño de la cámara, el tamaño de las partículas y los efectos de condiciones de contorno sobre el valor de la resistencia de punta. Un número limitado de los CPT fue examinado desde el punto de vista de la resistencia del fuste del cono. Se observó que la mayoría de las tendencias y los resultados obtenidos estaban de acuerdo con resultados previos obtenidos en ensayos físicos. El trabajo presentado en esta tesis debería facilitar futuras calibraciones CPT en materiales granulados.
Proyecto:


Influence of the subestructure irregularity in highway bridge seismic behaviour

  • Gómez Soberón, M. Consolació
  • Gómez Soberón, José Manuel Vicente
  • Alonso, J.M.
Most of preliminary evaluation methods to accomplish the seismic vulnerability of bridges consider as an evaluation parameter the substructure irregularity. This parameter is estimated by means of the difference in the length of piers or through the pier typology, but both evaluated by a subjective form. In this paper the evaluation of the influence of substructure irregularity is presented. First, a simple and regular bridge, with three piers of equal length and four spans, is considered as an original structure. Starting from this system, different irregular models were elaborated reducing or incrementing the length of the central or one of the external piers, in percentages of 25%, 50% and 75%. As a seismic action, a database of more than 50 earthquakes, registered in the Mexican Pacific Coast, the most seismic hazardous zone of México, were considered. The selected registers have magnitudes greater than six and important peak ground accelerations. By means of elastic analyses, the variation between regular and irregular maximum responses in displacements and internal forces are determined. Of the obtained responses, statistical values as mean and standard deviation are evaluated. With these values, percentages of difference in the response of irregular bridges were estimated; these percentages could be included as fragility weights of the irregularity degree in more rigorous preliminary methods to evaluate the seismic vulnerability of bridges.
Proyecto:


Meso-scale fracture simulation using an augmented Lagrangian approach

  • Labanda, Nicolás A.
  • Giusti, Sebastián M.
  • Luccioni, Bibiana M.
A cohesive zone model implemented in an augmented Lagrangian functional is used for simulation of meso-scale fracture problems in this paper. The method originally developed by Lorentz is first presented in a rigorous variational framework. The equivalence between the stationary point of the one-field problem and the saddle point of the mixed formulation is proved by solving the double inequality of the mixed functional. An adaptation to simulate fracture phenomena in the meso-scale via mesh modification is also presented as an algorithm to insert zero-thickness interface elements based on Lagrange multipliers, boarding the non-trivial task of the field interpolation for different crack paths (plain and tortuous). A suitable tool to study the matrix fracture and debonding phenomena in composites with strongly different component stiffnesses that avoids ill-conditioning matrices associated with intrinsic cohesive zone models is obtained. The method stability is discussed using a simple patch test. Some numerical applications to fracture problems taking into account the mesostructure and, particularly, the study of transverse failure of longitudinal fiber reinforced epoxy and the fracture in concrete specimens are included in the paper. Comparing the numerical results with the experimental results obtained by other researchers, the paper introduces a discussion about the influence of coarse aggregate volume in meso-scale fracture mechanisms in concrete L-shaped specimens., Peer Reviewed
Proyecto:


Optimization in supply chain management, the current state and future directions: a systematic review and bibliometric analysis

  • Movahedipour, Mahmood
  • Yang, Mengke
  • Zeng, Jianqiu
  • Wu, Xiankang
  • Shafaq, Salam
Purpose: The purpose of this paper is finding the current state of research and identifies high-potential area for future investigation in optimization in supply chain management. Design/methodology/approach: In this paper we present Bibliometric and Network analysis to examine current state research on optimization in supply chain management to identify established and emergent research field for future investigation. The systematic research review which we used in our study have not grasp or assess by other researchers on this topic. Firstly, based on our methodology Bibliometric analysis began by identifying 1610 publications raised from scientific journals, included literatures from 1994 to March of 2016. Secondly, we applied PageRank algorithm in our data for citation analysis to indicate the significance of a publication. Thirdly, the topological decision variables analysis is done based on Louvain method for network data clustering, for this proposes we used the rigorous tools. Finding: Based on our Network analysis result, the optimization in supply chain management research can be divided into four clusters/modules that introduced fundamental skill, knowledge, theory, application and method. Research limitations/implications: We presented some limitation in our research in some fields which could allow new researchers and practitioners conduct the future research to grow up in different dimensions. Practical implications: Practitioners or policy maker usually are not familiar with these type researches so this is why mush of these survey remain in theatrical and conceptual. Future investigation needs to play in practical application domain instead stop merely in opinion. Originality/value: Based on our research, the researchers have more attention to work in conceptual analysis due to other fields but we believe that in facility location problem there many remarkable rooms still exist for future research to development. We also contributed more details in the papers., Peer Reviewed
Proyecto:


Maintenance paln for a recreational boat of 47m in legth

  • Aguilar Ruiz, Ariadna
This thesis explains the maintenance plan of a 47m private yacht. The rules and regulations have been taken into consideration when building the maintenance plan. This specific boat does not need to comply with international regulations due to her size, but her construction and maintenance have been done in accordance with classification society rules. The maintenance has been done for the different machinery as well as the hull of the yacht. For the machinery, revisions, inspections and services have been set up following the manufacturersʹ specifications as well as the engineersʹ experience. For the hull, the treatment to avoid movement resistance has been studied. Lastly, different ways of keeping the maintenance schedule up to date have been explained. There is a specific chapter on spare parts and inventory systems and the importance of such.
Proyecto:


Estructura urbana y su relación con el proceso de segregación socio-espacial: un análisis de Maceió-Brasil

  • Batista Dória de Souza, Natália Júlia
El proceso de urbanización de las ciudades brasileñas está determinado por importantes características de segregación socio-espacial que excluye a una gran parte de la población de los servicios urbanos básicos, siendo el mercado inmobiliario y la ineficiencia en la gestión urbana del Estado uno de los principales factores que contribuyen con el crecimiento de este proceso. En este sentido, esta investigación ha tenido por objeto estudiar la relación del proceso de segregación socio‐espacial vinculado a la estructura urbanística de la ciudad de Maceió – Alagoas – Brasil, entendiendo por esta última el conjunto de características tipológicas de la vivienda y de servicios urbanísticos básicos. Mientras que por segregación socio‐espacial la desigual distribución en el territorio de los diferentes grupos sociales clasificados en función de su nivel de renta y formativo. Mediante el uso de técnicas de análisis cuantitativo basado en indicadores de segregación, especialización, diversidad, en la ecología factorial; acompañados por las herramientas de análisis espacial (SIG), encontramos una relación estrecha entre la calidad urbanística y el nivel de segregación socio‐espacial. Los resultados comprueban una estrecha relación entre estas dos esferas de la realidad urbana, sugiriendo además que las áreas dotadas de de servicios urbanísticos presentan la mayor diversidad socioeconómica, y por tanto, la menor segregación geográfica. Muy por el contrario, las zonas carentes de estos servicios denotan rasgos de híper-segregación. La investigación culmina proponiendo algunas posibles acciones sectoriales que podrían ayudar a minimizar no sólo el acceso a una ciudad con condiciones de habitabilidad mínima, sino sobre todo, reducir el aislamiento social.
Proyecto:


Sistema de gestió d'interferències per a xarxes LTE-A amb desplegament de femtocel·les, Interference management system for LTE-A networks with femtocell deployment, Sistema de gestión de interferencias para redes LTE-A con despliegue de femtoceldas

  • Molina Pena, Marc
Es proposa un sistema de gestió d'interferències per a xarxes LTE amb femtocel·les, basat en un nou algoritme de detecció que s'integra en la capa física dels terminals mòbils., [ANGLÈS] Femtocells are low-power cellular base stations designed to serve homes, businesses or other scenarios with low coverage needs. These stations reuse the same frequency bands assigned to the outer 4G network in order to increase the transmission rate per area unit. This technology significantly improves the capacity and efficiency of 4G networks, since a greater number of users can potentially access the same set of radio resources. To ensure peaceful coexistence between conventional femtocells and 4G networks, it is necessary to develop new techniques for dynamic resource and interference management to ensure a certain level of quality of service (QoS). This project proposes a new interference detection mechanism, which would be the key to develop new interference management systems. Specifically, the project focuses on minimizing the impact of femtocells on primary transmissions (between macrocells and terminals under its coverage). The proposed mechanism is incorporated into the physical layer (PHY) of mobile terminals, allowing the network to collect real-time information about the terminals which are suffering interferences. With this information, the network can inform the nearby femtocells to change their transmission strategy, ceasing to transmit in the bands where they are interfering., [CASTELLÀ] Las femtoceldas son estaciones base de telefonía móvil de baja potencia, pensadas para dar servicio a domicilios particulares, negocios u otros escenarios con necesidades de cobertura reducidas. Estas estaciones reutilizan las mismas bandas frecuenciales asignadas a las redes 4G exteriores con el objetivo de incrementar la velocidad de transmisión por unidad de área. Esta tecnología mejora significativamente la capacidad y la eficiencia de las redes 4G, ya que un mayor número de usuarios pueden acceder potencialmente al mismo conjunto de recursos radio. Para garantizar la convivencia entre femtoceldas y redes 4G convencionales, es necesario el desarrollo de nuevas técnicas de gestión dinámica de recursos e interferencias que garanticen un determinado nivel de calidad de servicio (QoS). En este proyecto se propone un nuevo mecanismo de detección de señal interferente, que sería la pieza clave para desarrollar nuevos sistemas de gestión de interferencias. Concretamente, el proyecto se centra en minimizar el impacto de las femtoceldas sobre las transmisiones primarias (entre macroceldas y terminales que se encuentran bajo su cobertura). El mecanismo propuesto se incorpora en la capa física (PHY) de los terminales móviles, permitiendo a la red recopilar información en tiempo real sobre los terminales que están sufriendo interferencias en recepción. Con esta información, la red puede informar a las femtoceldas próximas para que cambien su estrategia de transmisión, dejando de transmitir por las bandas donde están interfiriendo., [CATALÀ] Les femtocel·les són estacions base de telefonia mòbil de baixa potència, pensades per donar servei a domicilis particulars, negocis o altres escenaris amb necessitats de cobertura reduïdes. Aquestes estacions reutilitzen les mateixes bandes freqüencials assignades a les xarxes 4G exteriors amb l'objectiu d'incrementar la velocitat de transmissió per unitat d'àrea. Aquesta tecnologia millora significativament la capacitat i l'eficiència de les xarxes 4G, ja que un major número d'usuaris poden accedir potencialment al mateix conjunt de recursos ràdio. Per garantir la convivència entre femtocel·les i xarxes 4G convencionals, és necessari el desenvolupament de noves tècniques de gestió dinàmica de recursos i interferències que garanteixin un determinat nivell de qualitat de servei (QoS). En aquest projecte es proposa un nou mecanisme de detecció de senyal interferent, que seria la peça clau per desenvolupar nous sistemes de gestió d'interferències. Concretament, el projecte se centra en minimitzar l'impacte de les femtocel·les sobre les transmissions primàries (entre macrocel·les i terminals que es troben sota la seva cobertura). El mecanisme proposat s'incorpora en la capa física (PHY) dels terminals mòbils, permetent a la xarxa recopilar informació en temps real sobre els terminals que estan patint interferències en recepció. Amb aquesta informació, la xarxa pot informar a les femtocel·les properes per a que canviïn la seva estratègia de transmissió, deixant de transmetre per les bandes on estan interferint.
Proyecto:


Proyecto de factibilidad para la conexión nodal entre las estaciones de Rubí de RENFE Cercanías (R8) y Hospital General de FGC (S1)

  • Moreno Benito, Jordi
En el presente proyecto final del máster de logística, transporte y movilidad se analiza la conexión nodal entre las líneas R8 de Cercanías RENFE y S1 de FGC con el objetivo de plantear tres soluciones para su conexión nodal en su intersección geográfica. Para ello se proponen tres alternativas: conexión mediante pasarela/paseo peatonal, conexión mediante bus lanzadera y conexión mediante la ampliación de la estación Hospital General. Para cada una de las alternativas se realiza un prediseño, descripción orientativa del proceso constructivo, afectaciones y plazos de ejecución así como un análisis costebeneficio y cualitativo con la finalidad de obtener resultados realistas que faciliten a la administración la toma de decisiones para la conexión nodal objeto de estudio. Cada una de las alternativas tiene características bien diferenciadas. La conexión mediante pasarela supone una alternativa con una elevada inversión inicial por las características del emplazamiento pero los costes de mantenimiento y explotación resultan bajos. La conexión mediante bus lanzadera no ofrece una inversión inicial elevada mientras que los gastos de explotación suponen el mayor peso económico de la alternativa y la conexión mediante la ampliación de la estación Hospital General para convertirla en una estación tipo intercambiador supone una elevada inversión inicial pero sus beneficios suponen muy elevados. Una vez analizadas y comparadas las alternativas, la solución con mejores resultados es la conexión mediante la ampliación de la estación Hospital General a causa de la eficiencia de intercambio y los beneficios socioeconómicos que ofrece la solución.
Proyecto:


Contributions on joint modeling of sequential times to event with longitudinal information

  • Pallarès Fontanet, Natàlia
In longitudinal studies it is often of interest to measure the association between a longitudinal marker repeatedly measured in time and the risk for an event. By postulating a model for the joint distribution, we acknowledge this link and we can assess the association between the longitudinal and the survival processes. In this work, we present the joint modeling approach and focus on the extension of the established methodology to include sequential survival times and more than one longitudinal variable. Thus, on the one hand, the purpose of the present work is to introduce the methodology for the joint models (comparing the frequentist and Bayesian approaches) and to develop a new theory to include more than one survival time and more than one longitudinal variable. On the other hand, we study in depth the structure of the R packages that fit joint models (JM and JMbayes) for one survival time and for one longitudinal variable in order to give some hints on how they should be modified to implement the problem we have theoretically formulated.
Proyecto:


Caracterització de l'eficiència d'eliminació d'un sistema híbrid d'aiguamolls construïts de tres etapes

  • Roca Vallès, Andreu
El present treball es basa en la utilització d’aiguamolls construïts per al tractament d’aigües residuals. L’objectiu principal del treball és avaluar el comportament d’una planta híbrida d’aiguamolls construïts de tres fases (vertical, horitzontal i flux lliure) i un tractament primari (reactor HUSB) per al tractament d’aigües residuals a escala pilot. En el marc d’aquest treball es va monitoritzar la planta des d’octubre de 2013 fins abril de 2014. La planta pilot ha mostrat ser un bon sistema de tractament d’aigües residuals. Els valors mitjans d’eliminació de contaminants són elevats (major del 70% en tots els contaminants principals). S’ha pogut observar que l’ eficiència d’eliminació de la planta es veu afectada per la temperatura ambient, arribant a reduir en un 14% l’eficiència d’eliminació de l’amoni durant la temporada freda. Es va comprovar també que el rendiment d’eliminació de sòlids en suspensió del HUSB era negatiu (-38%). Es va realitzar un estudi comparatiu del funcionament de la planta amb HUSB i sense, per a comprovar la influència en el seu funcionament. En operar sense tractament primari s’ha comprovat que l’eliminació de contaminants del sistema és elevada (major del 80% en tots els contaminants principals) en condiciona ambientals càlides. Finalment, és va realitzat una assaig de traçadors que mostra un temps de retenció hidràulica de la planta, és de 36 hores. La durada de l’assaig de pluja extrema (10 hores) realitzat prèviament (Donoso 2013) està molt per sota d’aquest temps. Per aquest motiu, seria interessant fer una simulació de pluja extrema amb una durada de l’assaig més elevada.
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