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Tesis:

Metodología con técnicas no destructivas para la evaluación in situ de propiedades físicas y mecánicas de piezas estructurales de madera de coníferas

  • Autor: OSUNA SEQUERA, Carlos

  • Título: Metodología con técnicas no destructivas para la evaluación in situ de propiedades físicas y mecánicas de piezas estructurales de madera de coníferas

  • Fecha: 2023

  • Materia:

  • Escuela: E.T.S.I. DE MONTES, FORESTAL Y DEL MEDIO NATURAL

  • Departamentos: INGENIERIA Y GESTION FORESTAL Y AMBIENTAL

  • Acceso electrónico: https://oa.upm.es/77691/

  • Director/a 1º: ARRIAGA MARTITEGUI, Francisco

  • Resumen: El objetivo principal de esta tesis es mejorar la evaluación de las propiedades mecánicas en estructuras de madera existentes in-situ, a través de la consideración de diferentes objetivos específicos. Se utiliza como material de ensayo un conjunto de 21 pares de madera y 4 piezas adicionales obtenidas de la cubierta del Teatro Real Carlos III de Aranjuez, Madrid. Las dimensiones nominales de las piezas son de 150 x 200 mm2 de sección transversal y hasta 11 m de longitud. En primer lugar, se investiga la influencia de la variabilidad geométrica de la sección transversal en la estimación del módulo de elasticidad, resistencia y densidad de la madera. Se analiza la variación de estas propiedades en función de la posición en el árbol y su localización en la estructura en obra. En segundo lugar, se estudia el efecto de la distancia entre los sensores en las mediciones acústicas utilizando equipos comunes de ultrasonidos y ondas de impacto. Se busca encontrar un equilibrio entre el número de mediciones y la precisión de los modelos de predicción, tanto para las mediciones acústicas como para la estimación de la densidad, con el objetivo de reducir costos y mejorar los resultados. Además, se examina la viabilidad del método de vibración longitudinal en estructuras existentes, comparando diferentes métodos geométricos y evaluándolos en comparación con la clasificación visual aplicada a madera de edificios históricos según la normativa actual para madera aserrada nueva. Por último, se realiza el estudio de un caso práctico aplicando los procedimientos desarrollados en la presente tesis en un edificio histórico y se propone un esquema abreviado para estimar las propiedades físico-mecánicas en estructuras de madera in-situ. Los resultados de esta investigación contribuyen al conocimiento y la mejora de la evaluación de estructuras de madera en el contexto histórico y patrimonial. ABSTRACT The main objective of this thesis is to enhance the assessment of mechanical properties in existing in-situ timber structures by considering specific objectives. A batch of 21 rafters of timber and 4 additional pieces obtained from the roof of the Royal Theatre Carlos III in Aranjuez, Madrid, are used as test material. The nominal dimensions of the pieces are 150 x 200 mm2 in cross-section and up to 11 m in length. Firstly, the influence of geometric variability in the cross-section is investigated to estimate the modulus of elasticity, strength, and density of the timber. The variation of these properties is analysed based on the position within the tree and their location within the structure in-situ. Secondly, the effect of sensor distance in acoustic measurements using commonly used ultrasonic and impact wave devices is studied. The aim is to find a balance between the number of measurements and the accuracy of prediction models for acoustic measurements and density estimation, with the objective of reducing costs and improving results. Additionally, the viability of the longitudinal vibration method in existing structures is examined by comparing different geometric methods and evaluating them in relation to visual strength grading applied to timber in historical buildings according to current regulations for new sawn timber. Finally, a practical case study is conducted by applying the developed procedures in this thesis to a historical building, and an abbreviated framework for estimating physical-mechanical properties in in-situ timber structures is proposed. The outcomes of this research contribute to the knowledge and improvement of the evaluation of timber structures within the historical and heritage context.