Palma, 25 d’abril.- El passat 5 d’abril Joan Rius Gibert va defensar la seva tesi doctoral a la UIB “Active shear strengthening of reinforced concrete beams using Ni-Ti-Nb shape memory alloys”, tractant d’un tema molt innovador a cavall entre l’enginyeria civil i la ciència de materials. L’enginyer de camins, canals i ports va obtenir el “Cum Laude”.

Com has rebut el resultat de la Defensa de la Tesi i que vengui de la mà d’un Tribunal com el que has tengut? 
La veritat és que tot l’acte de defensa de la tesi ha estat molt emotiu, en el sentit que he exposat un treball que ha suposat molta feina durant més de 4 anys i he anat recapitulant les tasques realitzades en aquest temps amb el suport de molta gent: apart dels dos directors de tesi, un d’ells el nostre company Dr. Antoni Cladera, altra gent també molt qualificada amb la que he tingut la sort de col·laborar. Així, haver obtingut la màxima qualificació del tribunal és un fet que em fa estar molt orgullós, ja que es tracta d’un
tribunal molt expert en els tres diferents àmbits en els que la tesi es recolza: anàlisi d’estructures de formigó a tallant, reforç d’estructures i aliatges amb memòria de forma.

Quines expectatives d’investigació i professionals tens a partir d’ara?
Tot aquest període de temps, he estat compaginant aquest treball d’investigació amb la feina d’enginyer de camins a Carreteres del Consell de Mallorca, on continuo actualment desenvolupant aquesta tasca. Pel que fa a investigació, cal dir que tanco un
període de relació amb la UIB que va començar fa més de 10 anys com a docent i que va continuar com a doctorand. Del treball de la tesi encara queda la publicació d’articles i presentacions a congressos del treball i m’agradaria poder continuar la investigació en aquest àmbit, amb altres col·laboracions amb la UIB però de moment no hi ha res en ferm.

Quin tema tracta “Active shear strengthening of reinforced concrete beams using Ni-Ti-Nb shape memory alloys”? Què hi has demostrat?
Aquesta tesi presenta una investigació exhaustiva sobre la viabilitat de l’ús d’Aliatges amb Memòria de Forma per reforçar activament estructures crítiques a tallant. Cal dir que el trencament a tallant en estructures de formigó és de tipus fràgil i que, per tant, cal
evitar. Concretament, s’ha aplicat un aliatge (Ni-Ti-Nb) per al reforç extern actiu a tallant de bigues de formigó armat usant la propietat especial de l’Efecte de Memòria de Forma. Aquesta propietat, que ens indica que el material pot tornar a una forma prèvia després d’haver patit grans deformacions inelàstiques sota certes condicions de tensions i temperatura, s’ha utilitzat per desenvolupar tensions anomenades de recuperació en aquest material que, a més, s’ha demostrat estable en el rang habitual de temperatures de
l’enginyeria civil a l’aire lliure. Aquest fet no és així en molts d’aquests aliatges. Així, en aplicar aquest material com a reforç estructural i fent que desenvolupi tensions de recuperació, el que es coneix com a activació, s’ha desenvolupat un mètode de reforç a
tallant per pretensar elements de formigó per estructures existents.

Quina tecnologia proposes per reduir els riscs en les estructures que has estudiat?
La tecnologia desenvolupada, basada en el conceptes comentats anteriorment, consisteix en aplicar un reforç estructural extern en elements crítics a tallant mitjançant filferros de Ni-Ti-Nb que l’envolten formant espirals o altres configuracions. En activar-los
posteriorment i tenir les deformacions restringides desenvolupen tensions de recuperació que pretensen l’element de formigó incrementant la seva resistència a tallant.

Aquesta tecnologia s’ha assajat en bigues de formigó armat de petita escala i s’ha verificat la seva efectivitat. També s’ha comprovat que diversos models de predicció d’esforç tallant existents poden fer prediccions satisfactòries d’aquesta tecnologia.
Per tant, és una tecnologia plantejada pel reforç i reparació d’estructures de formigó armat existents. Cal dir que es tracta d’una metodologia que es pot executar de forma bastant senzilla en obra, ja que l’aplicació del reforç envoltant la biga formant una
espiral amb els filferros es pot fer a ma. El procés d’activació posterior, que en definitiva consisteix en aplicar calor fins que es desenvolupen les tensions de recuperació que confinen l’element, es fa també de forma senzilla mitjançant un decapador. Aquests aspectes són importants a tenir en compte en l’àmbit de reparació
d’estructures. A més, en els assajos realitzats s’ha comprovat que les condicions d’aplicació real en obra, amb certa imperfecció per instal·lació, es poden assumir per aquest material.

En quines actuacions i situacions es pot aplicar?
Aquests tipus de materials no són d’ús habitual en l’àmbit de les estructures ja que són cars. En altres àmbits com la medicina, aeronàutica, etc. són més habituals. Donades les condicions d’aplicació del material utilitzat en la tecnologia desenvolupada, podria ser competitiu en aplicacions específiques de reforç puntual a tallant d’estructures. En tot cas, la metodologia de reforç desenvolupada, que s’ha patentat a nivell nacional, ha
servit de base a altres investigacions que s’estan realitzant actualment a la UIB mitjançant l’aplicació de reforç amb la utilització d’un altre tipus d’aliatge amb memòria de forma, concretament en base ferro que podran ser més competitius.

Com trobes que hauria de ser el futur de l’enginyeria civil i l’ús de la tecnologia?
Com comentava, actualment es segueix investigant en aquest àmbit a la UIB, on hi ha un grup d’investigació en estructures, liderat pel company nostre Antoni Cladera. Aquest grup està implicat en projectes de recerca que obtenen finançament, tant a nivell ministerial com de fons europeus. En aquests projectes hi ha, a més, altres grups d’investigació nacionals molt potents. Crec que, en aquest sentit, es podrà arribar a desenvolupar aplicacions que siguin d’us habitual en reforç d’estructures existents. I aquí és per on pot anar el futur, en l’àmbit del reforç d’estructures, en el
desenvolupament de noves tècniques de reforç competitives amb les existents, tant en sentit econòmic com en simplicitat en l’aplicació real en reparació i reforç d’estructures existents.

En la imatge: D’esquerra a dreta, Carlos Ribas, codirector de tesi. Dr. Arquitecte; Antonio Marí, president del tribunal, Dr. Enginyer de Camins; Ruben Santamarta, secretari del tribunal, Dr. en Física;
Joan M. Rius, autor de la tesi; Cristina Barris, Dra. Enginyera Industrial, vocal del tribunal, i Antoni Cladera, codirector de tesi. Dr. Enginyer de Camins.

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Versión en español

“La tesis muestra cómo reforzar estructuras críticas a cortante”

Palma, 25 de abril.- El pasado 5 de abril Joan Rius Gibert defendió su tesis doctoral en la UIB “Active shear strengtheningof reinforced concreto beams using Ni-Ti-*Nb shape memoryalloys”, tratando de un tema muy innovador a caballo entre la ingeniería civil y la ciencia de materiales. El ingeniero de caminos, canales y puertos obtuvo el “Cum laude”.

¿Cómo has recibido el resultado de la Defensa de la Tesis y que venga de la mano de un Tribunal como el que has tenido? 
Bien es verdad que todo el acto de defensa de la tesis ha sido muy emotivo, en el sentido que he expuesto un trabajo que ha supuesto mucho trabajo durante más de 4 años y he ido recapitulando las tareas realizadas en este tiempo con el apoyo de mucha gente: aparte de los dos directores de tesis, uno de ellos nuestro compañero Dr. Antoni Cladera, otra gente también muy calificada con la que he tenido la suerte de colaborar. Así, haber obtenido la máxima calificación del tribunal es un hecho que me hace estar muy orgulloso, puesto que se trata de un tribunal muy experto en los tres diferentes ámbitos en los que la tesis se apoya: análisis de estructuras de hormigón a cortante, refuerzo de estructuras y aleaciones con memoria de forma.

¿Qué expectativas de investigación y profesionales tienes a partir de ahora?
Durante todo este periodo de tiempo, he estado compaginando este trabajo de investigación con el de ingeniero de caminos en Carreteras del Consell de Mallorca, donde continúo actualmente desarrollando esta tarea. En cuanto a investigación, hay que decir que cierro un periodo de relación con la UIB que empezó hace más de 10 años como docente y que continuó como doctorando. Del trabajo de la tesis todavía queda la publicación de artículos y presentaciones a congresos del trabajo y me gustaría poder continuar la investigación en este ámbito, con otras colaboraciones con la UIB pero de momento no hay nada en firme.

¿Qué tema trata “Active shear strengthening of reinforced concrete beams using Ni-Ti-*Nb shape memory alloys”? ¿Qué has demostrado?

Esta tesis presenta una investigación exhaustiva sobre la viabilidad del uso de Aleaciones con Memoria de Forma para reforzar activamente estructuras críticas a cortante. Hay que decir que la rotura a cortante en estructuras de hormigón es de tipo frágil y que, por lo tanto, hay que evitar. Concretamente, se ha aplicado una aleación (Ni-Ti-*Nb)para el refuerzo externo activo a cortante de vigas de hormigón armado usando la propiedad especial del Efecto de Memoria de Forma. Esta propiedad, que nos indica que el material puede volver a una forma previa después de haber sufrido grandes deformaciones inelásticas bajo ciertas condiciones de tensiones y temperatura, se ha utilizado para desarrollar tensiones llamadas de recuperación en este material que, además, se ha demostrado estable en el rango habitual de temperaturas de la
ingeniería civil al aire libre. Este hecho no es así en muchos de estas aleaciones. Así, al aplicar este material como refuerzo estructural y haciendo que desarrolle tensiones de recuperación, el que se conoce como activación, se ha desarrollado un método de refuerzo a cortante por pretensar elementos de hormigón por estructuras existentes.

¿Qué tecnología propones para reducir los riesgos en las estructuras que has estudiado?

La tecnología desarrollada, basada en el conceptos comentados anteriormente, consiste al aplicar un refuerzo estructural externo en elementos críticos a cortante mediante alambres de Ni-Ti-*Nb que lo rodean formando espirales u otras configuraciones. Al activarlos
posteriormente y tener las deformaciones restringidas desarrollan tensiones de recuperación que pretensen el elemento de hormigón incrementando su resistencia a cortante.

Esta tecnología se ha ensayado en vigas de hormigón armado de pequeña escala y se ha verificado su efectividad. También se ha comprobado que varios modelos de predicción de esfuerzo cortante existentes pueden hacer predicciones satisfactorias de esta tecnología.
Por lo tanto, es una tecnología planteada por el refuerzo y reparación de estructuras de hormigón armado existentes. Hay que decir que se trata de una metodología que se puede ejecutar de forma bastante sencilla en obra, puesto que la aplicación del refuerzo rodeando la viga formando una
espiral con los alambres se puede hacer a mi. El proceso de activación posterior, que en definitiva consiste al aplicar calor hasta que se desarrollan las tensiones de recuperación que confinan el elemento, se hace también de forma sencilla mediante un decapador. Estos aspectos son importantes a tener en cuenta en el ámbito de reparación de estructuras. Además, en los ensayos realizados se ha comprobado que las condiciones de aplicación real en obra, con cierta imperfección por instalación, se pueden asumir por este material.

¿En qué actuaciones y situaciones se puede aplicar?
Estos tipos de materiales no son de uso habitual en el ámbito de las estructuras puesto que son caros. En otros ámbitos como la medicina, aeronáutica, etc. son más habituales. Dadas las condiciones de aplicación del material utilizado en la tecnología desarrollada, podría ser competitivo en aplicaciones específicas de refuerzo puntual a cortante de estructuras. En todo caso, la metodología de refuerzo desarrollada, que se ha patentado a nivel nacional, ha servido de base a otras investigaciones que se están realizando actualmente a la UIB mediante la aplicación de refuerzo con la utilización de otro tipo de aleación con memoria de forma, concretamente base hierro que podrán ser más competitivos.

¿Cómo encuentras que tendría que ser el futuro de la ingeniería civil y el uso de la tecnología?
Cómo comentaba, actualmente se sigue investigando en este ámbito a la UIB, donde hay un grupo de investigación en estructuras, liderado por el compañero nuestro Antoni Cladera. Este grupo está implicado en proyectos de investigación que obtienen financiación, tanto a nivel ministerial como de fondos europeos. En estos proyectos hay, además, otros grupos de investigación nacionales muy potentes. Creo que, en este sentido, se podrá llegar a desarrollar aplicaciones que sean de os habitual en refuerzo de estructuras existentes. Y aquí es por donde puede ir el futuro, en el ámbito del refuerzo de estructuras, en
el desarrollo de nuevas técnicas de refuerzo competitivas con las existentes, tanto en sentido económico como en simplicidad en la aplicación real en reparación y refuerzo de estructuras existentes.

En la imagen: De izquierda a derecha, Carlos Ribas, codirector de tesis. Dr. Arquitecto; Antonio Marí, presidente del tribunal, Dr. Ingeniero de Caminos; Rubén Santamarta, secretario del tribunal, Dr. en Física; Joan M. Rius, autor de la tesis; Cristina Barris, Dra. Ingeniera Industrial, vocal del tribunal, y Antoni Cladera, co director de la tesis. Dr. Ingeniero de Caminos.