Análisis experimental del comportamiento mecánico de la tierra como material de construcción

• Autores: José Daniel Rodríguez Mariscal
• Directores de la Tesis: Mario Solís Muñiz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Número de páginas: 161
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen
  • español

    Esta tesis tiene como objetivo proporcionar datos experimentales para el desarrollo de metodologías consistentes para la caracterización mecánica de la tierra como material constructivo. La tierra es un material de construcción tradicional utilizado a lo largo de la Historia en muchas zonas del mundo. En la actualidad, hay un importante resurgimiento de su uso por su valor ecológico y sus prestaciones arquitectónicas. Esta tesis presenta diferentes estudios sobre el comportamiento estructural de la manpostería tradicional de tierra cruda (adobe) y la tierra apisonada (tapia). Los suelos fueron recogidos en la ribera del río Guadalquivir en Sevilla (Andalucía, España) para el adobe y en las cercanías de Valverde de Burguillos (Extremadura, España) para la tierra apisonada (tapia). Estas fueron seleccionadas por un experto local en construcciones de tierra. Se llevó a cabo una caracterización mecánica basada en ensayos de compresión, ensayos de compresión diagonal, ensayos de tracción indirecta y ensayos no destructivos (ensayos sónicos y ultrasónicos). En esta Tesis se obtienen y analizan las propiedades mecánicas de resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, módulo de Young, módulo de cizalladura, módulo de Poisson y la ley constitutiva de tensión-deformación. La tesis analiza el significado y la utilidad de diferentes estimaciones del módulo de Young y de cizalladura. Además, se propone un método simplificado para estimar las relaciones tensión-deformación. La suposición de un estado de deformación a cortante puro en los ensayos de compresión diagonal de muretes es validada a partir del análisis del campo de deformación completo medido a través del sistema DIC. Por otra parte, para los ensayos no destructivos, se desarrolla un procedimiento automatizado para el análisis de los registros experimentales y la identificación del tiempo de despegue de las ondas sónicas y ultrasónicas para facilitar la aplicabilidad de estas técnicas. Este nuevo procedimiento consiste en un sencillo algoritmo de análisis de señales que evita la laboriosa tarea de inspección manual de las señales y reduce la incertidumbre en los resultados finales. Por último, se extraen conclusiones y se discute la dirección de posibles trabajos futuros para cerrar la tesis.

  • English

    This thesis is aimed at providing experimental data for the development of consistent methodologies for the mechanical characterization of earthen building materials. Earth is a traditional building material used through History in many areas around the world. Nowadays, there is also a significant revival ofits use because ofits ecological value and architectural performance. This thesis presents different studies on the structural behavior of traditional raw earthen masonry (adobe) and rammed earth. The soils were collected from the riverbank of Guadalquivir River in Seville (Andalusian, Spain) for adobe and from the vicinity of Valverde de Burguillos (Extremadura, Spain) for rammed earth. These were selected by a local mason experienced in earthen constructions. A mechanical characterization based on compression tests, diagonal compression tests, splitting tests and non-destructive tests (sonic and ultrasonic tests) were carried out. The mechanical properties of compressive strength, tensile strength, Young modulus, shear modulus, Poisson’s modulus and the stress strain constitutive law are obtained and analyzed. The thesis analyzes the meaning and usefulness of different estimates of the Young and shear modulus. In addition, this studies proposes a simplified method for estimating stress-strain relationships. The assumption of a pure shear strain state in diagonal compression tests is validated from the analysis of the full strain field measured by using the DIC system. On the other hand, for non-destructive tests, an automated procedure for the analysis of the experimental recordings and the identification of the time-of-flight of sonic and ultrasonic waves is developed to facilitate the applicability of these techniques. This new procedure consists of a simple signal analysis algorithm that avoids the time-consuming task of manual inspection of the signals and reduces uncertainty in the final results. Finally, conclusions are drawn and the direction of possible future work is discussed to close the thesis.