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Análisis de la Promoción del Aprendizaje Autorregulado en la Enseñanza y Aprendizaje de las Matemáticas por Futuros Profesores de Secundaria
Get PDFPrograma de Doctorat en Didàctica de les Ciències, les Llengües, les Arts i les Humanitats[spa] El aprendizaje autorregulado es un proceso mediante el cual los estudiantes gestionan activamente su propio aprendizaje, estableciendo metas, monitoreando su progreso y ajustando sus estrategias. En matemáticas, esta competencia es especialmente relevante debido al carácter progresivo y desafiante de la disciplina. Los estudiantes autorregulados tienden a perseverar frente a problemas complejos, identificar errores, buscar soluciones y fortalecer su motivación y confianza al evidenciar mejoras en su desempeño. Por ello, fomentar el aprendizaje autorregulado es clave para mejorar tanto la comprensión como el rendimiento en matemáticas.
Esta investigación tiene como objetivo analizar cómo se promueve el aprendizaje autorregulado en la enseñanza y aprendizaje de las matemáticas por parte de futuros profesores del Máster en Formación del Profesorado de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato de las universidades catalanas.
El marco teórico de esta tesis se estructura en dos ejes. El primero aborda la competencia de aprendizaje autorregulado, el cual permite identificar estrategias para su promoción. El segundo se centra en el conocimiento profesional del profesor de matemáticas, específicamente el Enfoque Onto-Semiótico (EOS) del Conocimiento e Instrucción Matemática, para distinguir los diferentes aspectos que permiten caracterizar la práctica docente.
Con base en estos referentes teóricos y el establecimiento de relaciones, entre prácticas de autorregulación y el constructo de los criterios de idoneidad didáctica del EOS, se diseñó un instrumento para analizar y promover el aprendizaje autorregulado. Dicho instrumento fue aplicado para analizar los Trabajos de Fin de Máster (TFMs) de los cursos académicos 2020-2021 y 2021-2022, con el fin de identificar las prácticas de autorregulación promovidas por los futuros profesores (FP) durante sus prácticas en centros escolares. Además, se diseñó un cuestionario para conocer qué prácticas reportan haber promovido. Por último, para complementar y ampliar la información recabada con los instrumentos anteriores, se realizó una entrevista, centrada en caracterizar el conocimiento de los FP acerca de la competencia de aprendizaje autorregulado.
Entre los principales resultados, se observó que en los TFMs predominan prácticas de autorregulación vinculadas a aspectos interaccionales, y en menor medida, en aspectos afectivos. En los cuestionarios, los FP manifestaron fomentar prácticas epistémicas y
ecológicas con alta frecuencia, mientras que las prácticas mediacionales fueron escasamente promovidas. Por su parte, las entrevistas evidenciaron un conocimiento limitado sobre el aprendizaje autorregulado y cómo promoverlo, aunque los participantes reconocieron su importancia para el aprendizaje matemático y su formación docente.
En términos generales, se concluye que los FP, independientemente de su experiencia previa en la enseñanza, implementan diversas estrategias que favorecen el aprendizaje autorregulado en matemáticas. No obstante, muchas de estas prácticas emergen de manera intuitiva y sin una comprensión profunda del concepto, lo cual pone de manifiesto la necesidad de abordar explícitamente esta competencia en los programas de formación docente. Solo así será posible formar profesores que no solo enseñen matemáticas, sino que también enseñen la importancia de un aprendizaje autorregulado de las matemáticas y cómo es posible desarrollarlo.[cat] L'aprenentatge autoregulat és un procés mitjançant el qual els estudiants gestionen activament el seu propi aprenentatge, establint metes, monitoritzant-ne el progrés i ajustant-ne les estratègies. En matemàtiques, aquesta competència és especialment rellevant a causa del caràcter progressiu i desafiador de la disciplina. Els estudiants autoregulats tendeixen a perseverar davant de problemes complexos, identificar errors, buscar solucions i enfortir la seva motivació i confiança en evidenciar millores en el seu exercici. Per això, fomentar l'aprenentatge autoregulat és clau per millorar tant la comprensió com el rendiment en les matemàtiques.
Aquesta investigació té com a objectiu analitzar com es promou l'aprenentatge autoregulat en l'ensenyament i l'aprenentatge de les matemàtiques per part de futurs professors del Màster en Formació del Professorat d'Educació Secundària Obligatòria i Batxillerat de les universitats catalanes.
El marc teòric d’aquesta tesi s’estructura en dos eixos. El primer aborda la competència d’aprenentatge autoregulat, el qual permet identificar estratègies per a la seva promoció. El segon se centra en el coneixement professional del professor de matemàtiques, específicament l'Enfocament Onto-Semiòtic (EOS) del Coneixement i Instrucció Matemàtica, per distingir els diferents aspectes que permeten caracteritzar la pràctica docent.
En base a aquests referents teòrics i l'establiment de relacions entre pràctiques d'autoregulació i el constructe dels criteris d'idoneïtat didàctica de l'EOS, es va dissenyar un instrument per analitzar i promoure l'aprenentatge autoregulat. Aquest instrument va ser aplicat per analitzar els Treballs de Fi de Màster (TFMs) dels cursos acadèmics 2020- 2021 i 2021-2022, a fi d'identificar les pràctiques d'autoregulació promogudes pels futurs professors (FP) durant les pràctiques en centres escolars. A més a més, es va dissenyar un qüestionari per conèixer quines pràctiques reporten haver promogut. Finalment, per complementar i ampliar la informació recollida amb els instruments anteriors, es va fer una entrevista, centrada a caracteritzar el coneixement dels FP sobre la competència d'aprenentatge autoregulat
Recursos psicométricos para la evaluación del funcionamiento familiar y de la interacción de niños ecuatorianos con sus figuras de apego
Get PDFENG- This doctoral thesis focuses on the validation of psychometric instruments to assess family functioning and the quality of interaction between preschool-aged children and their attachment figures in the Ecuadorian context. The research stems from the need to have culturally adapted tools that enable the observation, analysis, and coding of these dimensions in the local population.
Three studies were conducted in the city of Machala. The first adapted the NCFAS scale with a sample of 470 families, showing good statistical fit and identifying three key dimensions: parenting capacities, environment, and child well-being. The second study developed and validated the new CIPAS scale using video recordings of 24 child–caregiver dyads, obtaining high interrater reliability (κ = 0.88), with medium scores in communication and emotional expression, and lower scores in play quality. The third study analyzed symbolic play using an existing observational scale and found that both children and caregivers performed below age-expected levels.
The findings highlight the importance of using locally validated instruments to better understand family and child dynamics and to promote more sensitive and enriching interactions in early childhoodCAT- Aquesta tesi doctoral se centra en la validació d’instruments psicomètrics per avaluar el funcionament familiar i la qualitat de la interacció entre infants en edat preescolar i les seves figures d’aferrament en el context equatorià. La recerca parteix de la necessitat de disposar d’eines adaptades culturalment que permetin observar, analitzar i codificar aquestes dimensions en la població local.
Es van dur a terme tres estudis a la ciutat de Machala. El primer va adaptar l’escala NCFAS amb una mostra de 470 famílies, mostrant un bon ajust estadístic i revelant tres dimensions clau: capacitats parentals, entorn i benestar infantil. El segon estudi va desenvolupar i validar la nova escala CIPAS a partir de videogravacions de 24 díades infant-cuidador, obtenint una alta fiabilitat entre observadors (κ = 0.88), amb puntuacions mitjanes en comunicació i expressió emocional, i més baixes en qualitat del joc. El tercer estudi va analitzar el joc simbòlic utilitzant una escala observacional ja existent, i va mostrar que tant els infants com les figures de cura es trobaven en nivells inferiors als esperats per a la seva edat.
Els resultats posen de manifest la importància d’utilitzar instruments validats localment per comprendre millor la dinàmica familiar i infantil i afavorir interaccions més sensibles i enriquidores en la primera infànciaPrograma de Doctorat en Psicologia, Salut i Qualitat de Vid
Impacto del consumo de cannabis y la variabilidad genética de los receptores cannabinoides en las características clínicas, la cognición y la neuroimagen funcional en primeros episodios psicóticos
Get PDFPrograma de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional[spa] Introducción: Diversos estudios de investigación han demostrado la implicación del sistema endocannabinoide en la etiología de los trastornos psicóticos, a través de sus funciones homeostáticas en diferentes sistemas de neurotransmisión. Además, se ha descrito que el consumo de cannabis se asocia con un incremento del riesgo para estos trastornos y que este efecto estaría modulado por la variabilidad genética. Sin embargo, el efecto de dicha modulación genética ha sido mucho menos explorado en relación fenotipos más específicos. Por esta razón, esta tesis se ha centrado en investigar el efecto del cannabis, la variabilidad polimórfica en los genes de los receptores endocannabinoides y su interacción sobre la severidad de los síntomas psicóticos, la función cognitiva y la actividad cerebral en pacientes con un primer episodio de psicosis (PEP). Hipótesis La hipótesis general de esta tesis ha sido que la exposición al cannabis y la variabilidad genética en el sistema endocannabinoide, específicamente de los receptores cannabinoides tipo 1 y 2 (CB1 y CB2), y, tendrán un efecto sobre la heterogeneidad clínica y neurobiológica observada en las primeras etapas del trastorno psicótico. Objetivos Los objetivos han sido investigar los efectos del consumo de cannabis, de la variabilidad común en genes de los receptores del sistema endocannabinoide y de su interacción sobre fenotipos clínicos, cognitivos y de actividad cerebral. Estos objetivos se han desarrollado en una muestra de pacientes con primer episodio psicótico, con el fin último de contribuir a la comprensión de las bases fisiopatológicas de la psicosis. Métodos Los objetivos se han desarrollado a través de un diseño de casos, en una muestra de 50 sujetos con un PEP (40 sujetos en el caso del estudio de neuroimagen funcional), divididos entre consumidores y no consumidores de cannabis. Se han genotipado dos polimorfismos de nucleótido único (‘Single Nucleotide Polymorphism’) en el gen del receptor cannabinoide tipo 1 (CNR1 rs1049353) y el gen del receptor cannabinoide tipo 2 (CNR2 rs2501431). La severidad de los síntomas y la funcionalidad se han evaluado con las escalas PANSS (Positive and Negative Syndrome Scale) y GAF (Global Assessment of Functioning), respectivamente. El rendimiento cognitivo general se ha evaluado con el cuatro subtests de la escala WAIS (Wechsler Adult Intelligence Scale) y las dimensiones de memoria y función ejecutiva con las escalas WMS (Wechsler Memory Scale) y BADS (Behavioural Assessment of Dysexecutive Syndrome), respectivamente. Además, mediante un protocolo de resonancia magnética funcional, se ha estimado la actividad cerebral durante la realización de una tarea de memoria de trabajo como es el n-back. Mediante modelos de regresión lineal, hemos analizado el efecto principal del consumo de cannabis y de las variantes polimórficas de los genes CNR1 y CNR2, y la interacción entre ellos, en los resultados clínicos y cognitivos, así como en la activación cerebral. Resultados principales En primer lugar, en lo que respecta a los efectos del cannabis, nuestros datos han mostrado una tendencia hacia una mayor severidad de síntomas positivos (PANSS) y un mejor rendimiento en habilidades manipulativas (test de matrices - WAIS) entre los consumidores de cannabis en comparación con los no consumidores. En segundo lugar, con relación a los efectos genotípicos, hemos observado la asociación del polimorfismo rs1049353 del gen CNR1 con la severidad de los síntomas desorganizados. Finalmente, los modelos de interacción han evidenciado que la asociación observada entre el cannabis y las habilidades manipulativas está modulada por el polimorfismo rs2501431 del gen CNR2. De manera similar, hemos encontrado también un efecto modulador de los genotipos CNR1 y CNR2 sobre el efecto del consumo de cannabis en la actividad cerebral en diferentes áreas cerebrales, como el núcleo caudado, la corteza cingulada y la corteza orbitofrontal. Conclusiones Los hallazgos de esta tesis indican que el cannabis influye de manera específica en ciertas dimensiones clínicas y cognitivas. En cambio, el gen CNR1 impacta principalmente en las dimensiones clínicas. Asimismo, se identifica que el gen CNR2 interacciona con el consumo de cannabis sobre algunas dimensiones cognitivas. Además, los resultados obtenidos destacan el papel modulador de la variabilidad genética de ambos receptores cannabinoides en la relación entre el consumo de cannabis y la función cerebral en los primeros episodios de psicosis. Este último efecto parece estar mediado por su influencia en áreas cerebrales clave del circuito de recompensa. Esto datos, a pesar de requerir replicación en muestras más amplias, resaltan la necesidad de una mejor caracterización del papel combinado de la variabilidad genética del sistema endocannabinoide y el consumo de cannabis en la comprensión de la fisiopatología de la psicosis. El avance en este conocimiento podría tener aplicaciones clínicas significativas, tanto en la prevención como en tratamiento de los trastornos psicóticos, mediante el diseño de estrategias personalizadas que integren ambos factores
Boosting the Artificial Intelligence solutions training phase by means of process simulation methods
Get PDFPrograma de Doctorat en Matemàtiques i Informàtica[eng] Despite the emergence of Industry 4.0 and the rise of a data-driven manufacturing paradigm, the acquisition of valuable data in a cost-efficient and sustainable manner for manufacturing processes remains a challenge for many companies. Conducting non-productive tests on the production line in an industrial plant result in a waste of raw materials, energy, human resources, and time. Furthermore, executing high fidelity manufacturing simulations entails a significant temporal and computational burden. Consequently, these drawbacks hinder the creation of knowledge in manufacturing processes and the development of technologies that aim to enhance and influence in the process performance, such as optimization or AI-based tools. This is especially critical for tools that benefit from the availability of large volumes of data and real-time responses, like Digital Twins and Reinforcement Learning agents. Therefore, it is necessary to provide methods that facilitate data generation in industrial environments.
This dissertation is devoted to present a set of general methods to companies and manufacturers to boost the data generation phase in the industrial context. Concretely, we focus on a fast and efficient way to model manufacturing processes through the development of Machine Learning-based Surrogate Models. We propose different general theoretical frameworks implementing or combining machine learning techniques for surrogate modeling applicable in distinct manufacturing process. The thesis demonstrates that the proposed methods enable significant cost and time reductions in different practical manufacturing applications while maintaining high accuracy in modeling and predicting process variables. We investigate the importance of the data chosen to construct the Surrogate Models and the transfer of the knowledge in the Surrogate Models from simulation to real plants by means of Trans fer Learning. Overall, this supposes an improvement of the presented surrogate modeling methods and it facilitates the deployment of Surrogate Models in real-world industrial plants. The developed models during the thesis are a valuable asset in other studies, acting as a virtual environment to train Reinforcement Learning agents in hot stamping or supporting a Digital Twin of the high pressure die casting process. The thesis helps to advance towards the innovation of data-driven manufacturing by providing practical and efficient solutions in the direction of a better understanding of the manufacturing processes, leading to an enhancement in their performance and sustainability.[cat] Malgrat l’aparició recent de la Indústria 4.0 i l’auge d’un paradigma industrial basat en la fabricació en dades, l’adquisició de dades de valor de manera eficient en costos i sostenible en processos de fabricació continua sent un repte per a moltes empreses. La realització de proves no productives a la línia de producció d’una planta industrial comporta un malbaratament de matèries primeres, energia, recursos humans i temps. A més, executar simulacions de fabricació d’alta fidelitat suposa un cost temporal i computacional important. En conseqüència, aquestes limitacions dificulten la creació de coneixement en els processos de fabricació i el desenvolupament de tecnologies que tenen com a objectiu millorar i influir en el rendiment del procés, com l’optimització o eines basades en IA. Això és especialment crític per a eines que es beneficien de la disponibilitat de grans volums de dades i respostes en temps real, com ara els bessons digitals i els agents d’aprenentatge per reforç. Per tant, és necessari proporcionar mètodes que facilitin la generació de dades en entorns industrials.
Aquesta tesi està dedicada a presentar un conjunt de mètodes generals a empreses i fabricants per impulsar la fase de generació de dades en el context industrial. Concretament, ens centrem modelar els processos de fabricació d’una manera una manera ràpida i eficient mitjançant el desenvolupament de models substituts basats en l’aprenentatge automàtic. Proposem diferents marcs teòrics generals que implementen o combinen tècniques d’aprenentatge automàtic per al modelatge substitut aplicables en diferents processos de fabricació. La tesi demostra que els mètodes proposats permeten reduccions significatives de costos i temps en diferents aplicacions pràctiques de fabricació, mantenint una alta precisió en la modelització i predicció de variables de procés. Investiguem la importància de les dades escollides per construir els models substituts i la transferència del coneixement en els models substituts des de la simulació a les plantes reals a través del Transfer Learning. En conjunt, això suposa una millora dels mètodes de modelització substituts presentats i facilita el desplegament de models substitutius en plantes industrials reals. Els models desenvolupats durant la tesi són un actiu valuós en altres estudis, actuant com un entorn virtual per formar agents d’aprenentatge de reforç en l’estampació en calent o donant suport a un bessó digital del procés injecció d’alumini fos a alta pressió. La tesi ajuda a avançar cap a la innovació de la fabricació basada en dades aportant solucions pràctiques i eficients en la direcció d’una mi llor comprensió dels processos de fabricació, permetent una millora en el seu rendiment i la sostenibilitat
Eines emergents en el tractament de l'ambliopia anisometròpica i/o estràbica en infants: videojocs d'acció i pel·lícules 3D
Get PDFTesi en modalitat de compendi de publicacions(English) This doctoral thesis investigates novel therapeutic strategies for the treatment of anisometropic and/or strabismic amblyopia in children. The research focuses on the use of emerging digital interventions, including action video games, virtual reality, and immersive three-dimensional (3D) films. The five studies comprising this thesis address, from multiple perspectives, the clinical efficacy, adherence, and functional characterization of these emerging tools.
The first study demonstrates that combining action video games with monocular occlusion leads to a more rapid and significant improvement in visual acuity compared to passive occlusion alone. The second study provides evidence that brief exposure to a 3D film with large disparities can foster improvements in stereoacuity, as well as in visual acuity, in both children with residual amblyopia and those with normal binocular vision. The third study presents an objective, functional classification of commercial video games based on their perceptual, motor, and cognitive demands, with the aim of guiding their clinical and therapeutic application. The fourth study, based on a systematic review and meta-analysis, reveals that emerging home-based digital interventions achieve higher adherence rates than conventional treatments, and that increased adherence is positively correlated with improvements in visual acuity. Finally, the fifth study, also a systematic review and meta-analysis, evaluates the effectiveness of these emerging therapies in enhancing stereopsis, with particular emphasis on the potential of virtual reality, although without demonstrating consistent superiority over traditional therapies.
Collectively, the findings of this thesis provide robust empirical evidence supporting the value of digital tools as viable and effective adjuncts in the treatment of amblyopia. They underscore the importance of developing personalized, evidence-based strategies to optimize therapeutic outcomes.(Català) Aquesta tesi doctoral explora noves estratègies terapèutiques per al tractament de l’ambliopia anisometròpica i/o estràbica en infants. El treball es centra en l’ús d’intervencions digitals innovadores, com els videojocs d’acció, la realitat virtual i pel·lícules immersives en tres dimensions (3D). Els cinc estudis que conformen aquest treball aborden, des de diferents perspectives, l’eficàcia clínica, l’adherència i la caracterització funcional d’aquestes eines emergents.
El primer estudi demostra que la combinació de videojocs d’acció amb l’oclusió monocular genera una millora més ràpida i significativa de l’agudesa visual respecte l’oclusió passiva sola. El segon estudi posa en evidència que l’exposició puntual a una pel·lícula en 3D amb grans disparitats pot afavorir millores en l’ST i, també en l’agudesa visual, tant en infants amb ambliopia residual com en nens amb visió binocular normal. El tercer treball desenvolupa una classificació objectiva funcional de videojocs comercials segons les seves demandes perceptives, motores i cognitives, amb l’objectiu de guiar-ne la selecció per a usos clínics i terapèutics. El quart estudi, basat en una revisió sistemàtica i una metaanàlisi, revela que les intervencions digitals emergents a casa obtenen índexs d’adherència superiors als tractaments convencionals, i que una major adherència correlaciona positivament amb la millora de l’agudesa visual. Finalment, el cinquè estudi, també una revisió sistemàtica i una metaanàlisi, avalua l’eficàcia d’aquestes teràpies emergents en la millora de l’estereòpsia, destacant especialment el potencial de la realitat virtual, encara que sense mostrar una superioritat consistent en comparació directa amb les teràpies tradicionals.
En conjunt, els resultats d’aquesta tesi aporten evidència empírica sòlida sobre el valor d’aquestes eines digitals com a complements viables i efectius en el tractament de l’ambliopia, destacant la necessitat de dissenyar estratègies personalitzades i fonamentades en l’evidència per tal de maximitzar els beneficis terapèutics.(Español) Esta tesis doctoral investiga nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de la ambliopía anisometrópica y/o estrábica en niños. La investigación se centra en el uso de intervenciones digitales innovadoras, como los videojuegos de acción, la realidad virtual y las películas inmersivas en tres dimensiones (3D). Los cinco estudios que conforman esta tesis abordan, desde distintas perspectivas, la eficacia clínica, la adherencia y la caracterización funcional de estas herramientas emergentes.
El primer estudio demuestra que la combinación de videojuegos de acción con la oclusión monocular conduce a una mejora más rápida y significativa de la agudeza visual en comparación con la oclusión pasiva por sí sola. El segundo estudio evidencia que la exposición puntual a una película en 3D con grandes disparidades puede favorecer mejoras en la estereopsis, así como en la agudeza visual, tanto en niños con ambliopía residual como en aquellos con visión binocular normal. El tercer estudio presenta una clasificación funcional y objetiva de videojuegos comerciales basada en sus demandas perceptivas, motoras y cognitivas, con el objetivo de orientar su selección para usos clínicos y terapéuticos. El cuarto estudio, basado en una revisión sistemática y un metaanálisis, revela que las intervenciones digitales emergentes en el ámbito domiciliario logran mayores índices de adherencia que los tratamientos convencionales, y que una mayor adherencia se correlaciona positivamente con la mejora de la agudeza visual. Finalmente, el quinto estudio, también una revisión sistemática y un metaanálisis, evalúa la eficacia de estas terapias emergentes en la mejora de la estereopsis, destacando especialmente el potencial de la realidad virtual, aunque sin mostrar una superioridad constante en comparación directa con las terapias tradicionales.
En conjunto, los resultados de esta tesis aportan evidencia empírica sólida sobre el valor de estas herramientas digitales como complementos viables y eficaces en el tratamiento de la ambliopía, subrayando la necesidad de diseñar estrategias personalizadas y fundamentadas en la evidencia con el fin de maximizar los beneficios terapéuticos.DOCTORAT EN ENGINYERIA ÒPTICA (Pla 2013
Optimization of Omnidirectional Mobility in Mobile Robotic Applications
Get PDFEls robots mòbils omnidireccionals ofereixen propietats de navegació excel·lents en aplicacions exigents. La tesi titulada “Optimization of Omnidirectional Mobility in Mobile Robotic Applications” té per objectiu la millora de la mobilitat omnidireccional i de la seva comprensió.
La comprensió de la mobilitat omnidireccional es promou amb nous mètodes que faciliten l’anàlisi de sistemes omnidireccionals. Concretament, es proposa una tècnica simplificada per calcular i interpretar les velocitats angulars de les rodes d’un robot en funció de l’ordre de moviment corresponent. En aquest context, també es defineix un paràmetre que representa la velocitat màxima assolible per una plataforma omnidireccional independentment de la direcció del moviment.
L’optimització de la mobilitat omnidireccional se centra en la millora de l’aproximació de les trajectòries executades a les de consigna. Així doncs, s’analitzen els errors sistemàtics que afecten l’estimació de la posició d’un robot i es proposen dos mètodes de calibratge per tal de reduir-los.
La combinació dels treballs presentats contribueix a entendre i optimitzar la mobilitat omnidireccional pel futur desenvolupament d’aplicacions basades en robòtica mòbil.Los robots móviles omnidireccionales ofrecen propiedades de navegación excelentes en aplicaciones exigentes. La tesis titulada “Optimization of Omnidirectional Mobility in Mobile Robotic Applications” tiene como objetivo la mejora de la movilidad omnidireccional y de su comprensión.
La comprensión de la movilidad omnidireccional se promueve mediante nuevos métodos que facilitan el análisis de sistemas omnidireccionales. Concretamente, se propone una técnica simplificada para calcular e interpretar las velocidades angulares de las ruedas de un robot en función de la orden de movimiento correspondiente. En este contexto, también se define un parámetro que representa la velocidad máxima alcanzable por una plataforma omnidireccional con independencia de su dirección de movimiento.
La optimización de la movilidad omnidireccional se centra en mejorar el ajuste entre las trayectorias ejecutadas y las de consigna. Así pues, se analizan los errores sistemáticos que afectan al cálculo de la posición de un robot y se proponen dos métodos de calibración para reducirlos.
La combinación de los trabajos presentados contribuye a entender y optimizar la movilidad omnidireccional para el futuro desarrollo de aplicaciones basadas en robótica móvil.Omnidirectional mobile robots offer superior navigation properties in demanding applications. The thesis entitled “Optimization of Omnidirectional Mobility in Mobile Robotic Applications” aims to enhance omnidirectional mobility and its comprehension.
Comprehension of omnidirectional mobility is fostered by new methods that facilitate the analysis of omnidirectional systems. Specifically, a simplified technique is proposed to compute and interpret the angular velocities of the wheels of a robot as a function of their associated motion command. Additionally, a new parameter is presented to define the maximum velocity of an omnidirectional platform attainable regardless of the motion direction.
The optimization of omnidirectional mobility is focused on improving the accomplishment of target trajectories. Therefore, systematic errors affecting robot position estimation are analyzed and two calibration methods are proposed to reduce them.
The combination of the works presented contributes to understanding and optimizing omnidirectional mobility for future deployment of mobile robotic applications
Influencia del IMC y estado inflamatorio en los resultados postoperatorios del Carcinoma de Pulmón: Análisis de la Cirugía Robótica como contribución al tratamiento
Get PDFPrograma de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional / Tesi realitzada a l'Hospital Universitari de Bellvitge[spa] El cáncer de pulmón de célula no pequeña (CPNCP) es una de las neoplasias más prevalentes y mortales a nivel mundial. A pesar de los avances en el diagnóstico y el tratamiento, las tasas de supervivencia a cinco años siguen siendo bajas, lo que evidencia la complejidad de su abordaje. En estadios iniciales, la resección pulmonar radical y la linfadenectomía mediastínica sistemática representan el estándar terapéutico, ya que ofrecen los mejores resultados oncológicos y tasas de supervivencia más altas a largo plazo. Diversos factores preoperatorios, como el índice de masa corporal (IMC) y el estado inflamatorio, así como la técnica quirúrgica utilizada, pueden influir de manera significativa en los resultados perioperatorios. En este contexto, la cirugía asistida por robot (RATS) ha emergido como una alternativa avanzada y prometedora dentro de las técnicas quirúrgicas mínimamente invasivas. Esta tesis tiene como objetivo explorar y analizar dos aspectos fundamentales en la gestión quirúrgica del CPNCP mediante RATS: la influencia de factores preoperatorios como el IMC y el estado inflamatorio en los resultados quirúrgicos, y la eficacia de la linfadenectomía mediastínica comparada con la toracoscopia pura (TT). En el primer estudio, se evaluó el impacto del IMC en los resultados quirúrgicos y postoperatorios. Los resultados mostraron que un IMC elevado no se asoció con un mayor riesgo de complicaciones postoperatorias ni con diferencias significativas en parámetros intraoperatorios como el sangrado o el tiempo quirúrgico, ni en resultados postoperatorios como los días de drenaje o la estancia hospitalaria. Estos resultados ponen de relieve que las ventajas técnicas de la RATS, como la maniobrabilidad avanzada y la visión tridimensional, podrían mitigar las dificultades técnicas asociadas a pacientes con obesidad, contribuyendo a optimizar los resultados quirúrgicos en esta población cada vez más prevalente. En cuanto al estado inflamatorio, el estudio identificó que una relación neutrófilos/linfocitos (NLR) preoperatoria elevada podría ser un marcador relevante para predecir complicaciones postoperatorias en pacientes sometidos a RATS. Aunque esta asociación perdió significancia en el análisis multivariante, los resultados destacan la importancia del estado inflamatorio como un factor a tener en cuenta en la evaluación preoperatoria. El segundo estudio abordó la linfadenectomía mediastínica, comparando la efectividad de la RATS con la TT. Los resultados demostraron que la linfadenectomía realizada mediante RATS permite una disección más exhaustiva, con mayor número de ganglios y estaciones ganglionares disecadas, sin un aumento en las complicaciones postoperatorias. Este resultado resalta la capacidad de la RATS para proporcionar una estadificación más precisa y completa. Sin embargo, no se encontraron diferencias significativas en el upstaging ganglionar entre ambas técnicas. Este hecho refuerza la necesidad de realizar estudios adicionales con un seguimiento más prolongado para determinar si la superioridad técnica de la linfadenectomía robótica se traduce en beneficios clínicos tangibles para los pacientes, como una supervivencia más larga o un intervalo libre de enfermedad más prolongado. En conclusión, esta tesis aporta evidencia relevante sobre el impacto de factores preoperatorios y la eficacia de la linfadenectomía mediastínica en el contexto de la cirugía robótica, consolidándola como una técnica segura, eficaz y en notable crecimiento para el tratamiento quirúrgico del CPNCP. Los resultados presentados ponen las bases para futuras investigaciones orientadas a optimizar los resultados quirúrgicos y la gestión integral de esta enfermedad.[cat] El càncer de pulmó de cèl·lula no petita (CPNCP) és una de les neoplàsies més prevalents i mortals a nivell mundial. Malgrat els avenços en el diagnòstic i el tractament, les taxes de supervivència a cinc anys continuen sent baixes, fet que evidencia la complexitat del seu abordatge. En estadis inicials, la resecció pulmonar radical i la linfadenectomia mediastínica sistemàtica representen l’estàndard terapèutic, ja que ofereixen els millors resultats oncològics i taxes de supervivència més altes a llarg termini. Diversos factors preoperatoris, com l’índex de massa corporal (IMC) i l’estat inflamatori, així com la tècnica quirúrgica emprada, poden influir de manera significativa en els resultats perioperatoris. En aquest context, la cirurgia assistida per robot (RATS) ha emergit com una alternativa avançada i prometedora dins de les tècniques quirúrgiques mínimament invasives. Aquesta tesi té com a objectiu explorar i analitzar dos aspectes fonamentals en la gestió quirúrgica del CPNCP mitjançant RATS: la influència de factors preoperatoris com l’IMC i l’estat inflamatori en els resultats quirúrgics, i l’eficàcia de la linfadenectomia mediastínica comparada amb la toracoscòpia pura (TT). En el primer estudi, es va avaluar l’impacte de l’IMC en els resultats quirúrgics i postoperatoris. Els resultats van mostrar que un IMC elevat no es va associar amb un risc més gran de complicacions postoperatòries ni amb diferències significatives en paràmetres intraoperatoris com el sagnat o el temps quirúrgic, ni en resultats postoperatoris com els dies de drenatge o l’estada hospitalària. Aquests resultats posen en relleu que els avantatges tècnics de la RATS, com la maniobrabilitat avançada i la visió tridimensional, podrien mitigar les dificultats tècniques associades a pacients amb obesitat, contribuint a optimitzar els resultats quirúrgics en aquesta població cada cop més prevalent. Pel que fa a l’estat inflamatori, l’estudi va identificar que una relació neutròfils/limfòcits (NLR) preoperatòria elevada podria ser un marcador rellevant per predir complicacions postoperatòries en pacients sotmesos a RATS. Tot i que aquesta associació va perdre significança en l’anàlisi multivariant, els resultats destaquen la importància de l’estat inflamatori com un factor a tenir en compte en l’avaluació preoperatòria. El segon estudi va abordar la linfadenectomia mediastínica, comparant l’efectivitat de la RATS amb la TT. Els resultats van demostrar que la linfadenectomia realitzada mitjançant RATS permet una dissecció més exhaustiva, amb un nombre més gran de ganglis i estacions ganglionars dissecades, sense un augment en les complicacions postoperatòries. Aquest resultat ressalta la capacitat de la RATS per proporcionar una estadificació més precisa i completa. No obstant això, no es van trobar diferències significatives en l’upstaging ganglionar entre ambdues tècniques. Aquest fet reforça la necessitat de realitzar estudis addicionals amb un seguiment més prolongat per determinar si la superioritat tècnica de la linfadenectomia robòtica es tradueix en beneficis clínics tangibles per als pacients, com una supervivència més llarga o un interval lliure de malaltia més prolongat. En conclusió, aquesta tesi aporta evidència rellevant sobre l’impacte de factors preoperatoris i l’eficàcia de la linfadenectomia mediastínica en el context de la cirurgia robòtica, consolidant-la com una tècnica segura, eficaç i en notable creixement per al tractament quirúrgic del CPNCP. Els resultats presentats posen les bases per a futures investigacions orientades a optimitzar els resultats quirúrgics i la gestió integral d’aquesta malaltia
An advanced control strategy for optimizing HVAC system performance in non-residential buildings
No full text(English) This PhD research addresses the scientific and practical challenges in implementing advanced control systems (ACS) for HVAC optimization in non-residential buildings. While adaptive and predictive strategies, especially model predictive control (MPC) and neural network (NN)-based methods, have shown promise in research, real-world deployment remains limited. Barriers include insufficient building historical data, technical limitations of HVAC systems, lack of building energy management systems (BEMS) standardization, and low institutional readiness. To address these, this thesis uses a dual-method approach combining empirical analysis and simulation-based experimentation.
First, a survey of 676 non-residential buildings evaluates BEMS practices, focusing on HVAC control, data storage, and predictive control adoption. While smart metering and sensors are increasingly common, predictive control is reported in only 0.6% of buildings. Key barriers identified include a lack of environmental data logging, obsolete HVAC systems that do not support integration with predictive control technologies, limited technical expertise among building operators, and insufficient investment frameworks, particularly in the public sector.
To respond to data and implementation challenges, the second part develops and evaluates NN-based predictive controllers using a calibrated building energy model. Eight NN models are trained on varying amounts of historical data to assess impacts on prediction accuracy and HVAC performance. Validations use consistent KPIs for thermal comfort and energy efficiency. Results show that 1–4 months of data are needed for acceptable performance, reaching a performance threshold after two years. Data preprocessing helps in data-limited cases (<100 instances), but adds little value with larger datasets, suggesting a context-specific role.
Further analysis explores operational and climatic sensitivities. In cold climates and post-HVAC shutdown periods (e.g., Monday mornings), models struggle due to sparse training data. Performance improves mid-week and in warm zones, highlighting the need for diverse and climate-adapted training data. Compared to rule-based scheduling, NN controllers consistently improve energy use and comfort, especially when supported by adequate data and system configuration.
This thesis offers novel insights into deploying intelligent HVAC control systems. It identifies data thresholds for effective predictive control, clarifies preprocessing roles, and provides guidance on model adaptation to climate and operations. It also highlights broader needs such as standardizing data acquisition, training energy professionals, and fostering public-private collaboration to reduce implementation risk. The findings support scalable predictive control in practice and contribute to the goals of energy efficiency, smart building management, and decarbonization.(Català) Aquesta tesi doctoral aborda els reptes científics i pràctics en la implementació de sistemes de control avançats (ACS) per optimitzar la climatització (HVAC) en edificis no residencials. Tot i que estratègies com el control predictiu basat en models (MPC) i les xarxes neuronals (NN) han donat bons resultats en recerca, l'aplicació pràctica és encara molt limitada. Les barreres inclouen la manca de dades històriques, limitacions tècniques dels sistemes HVAC, absència d’estàndards en els sistemes de gestió energètica (BEMS) i poca preparació institucional. Per abordar-ho, la tesi adopta un enfocament dual que combina anàlisi empírica i experimentació amb simulació.
Primer, es realitza una enquesta a 676 edificis no residencials per avaluar les pràctiques BEMS, centrant-se en el control HVAC, l'emmagatzematge de dades i l'adopció del control predictiu. Tot i que els sensors i comptadors intel·ligents són habituals, només el 0,6 % fa servir control predictiu. Es detecten barreres com la manca de registre ambiental, sistemes HVAC obsolets, poca formació tècnica i manca d'inversió, sobretot al sector públic.
Com a resposta, la segona part desenvolupa i avalua controladors predictius basats en NN amb un model energètic calibrat. S’entrenen vuit models amb diferents volums de dades per avaluar-ne la precisió i el rendiment HVAC. Es fan servir indicadors clau (KPIs) sobre confort tèrmic i eficiència energètica. Els resultats indiquen que calen entre 1 i 4 mesos de dades per a un rendiment acceptable, amb un llindar de millora limitada al cap de dos anys. El preprocessament és útil amb pocs casos (<100), però aporta poc amb conjunts grans, indicant un valor condicionat al context. L’anàlisi identifica sensibilitats operatives i climàtiques. En climes freds i després de pauses (com els dilluns), els models fallen per manca de dades similars. El rendiment millora a mitja setmana i en climes càlids, mostrant la importància de dades variades i adaptades al clima. En comparació amb la programació tradicional, els controladors NN milloren de forma consistent el consum i el confort, si disposen de dades i configuració adequada.
Aquesta tesi aporta coneixement pràctic per aplicar sistemes intel·ligents de control HVAC. Defineix llindars mínims de dades, aclareix el rol del preprocessament i ofereix guies per adaptar els models al clima i funcionament real. També destaca la necessitat d’estandarditzar la recollida de dades, formar tècnics i impulsar la col·laboració públic-privada. Les conclusions donen suport a la implantació escalable del control predictiu, contribuint a l’eficiència energètica, la gestió intel·ligent i la descarbonització dels edificis.(Español) Esta tesis doctoral aborda los retos científicos y prácticos en la implementación de sistemas de control avanzados (ACS) para optimizar la climatización (HVAC) en edificios no residenciales. Aunque estrategias como el control predictivo basado en modelos (MPC) y redes neuronales (NN) han mostrado buenos resultados en investigación, su aplicación práctica sigue siendo limitada. Las barreras incluyen la falta de datos históricos, limitaciones técnicas en los sistemas HVAC, ausencia de estandarización en sistemas de gestión energética (BEMS) y baja preparación institucional. Para abordarlas, esta tesis emplea un enfoque dual que combina análisis empírico y experimentación por simulación.
Primero, se analiza una encuesta a 676 edificios no residenciales para evaluar las prácticas BEMS, centrándose en control HVAC, almacenamiento de datos y adopción de control predictivo. Aunque sensores y medición inteligente son comunes, solo el 0,6 % usa control predictivo. Se identifican barreras como falta de registro ambiental, sistemas HVAC obsoletos, escasa formación técnica y falta de inversión, especialmente en el sector público.
En respuesta, la segunda parte desarrolla y evalúa controladores predictivos basados en NN usando un modelo energético calibrado. Se entrenan ocho modelos con distintos volúmenes de datos históricos para evaluar su impacto en la precisión de predicción y el rendimiento HVAC. Se usan indicadores clave (KPIs) sobre confort térmico y eficiencia energética. Los resultados muestran que entre 1 y 4 meses de datos son necesarios para un rendimiento aceptable, y tras dos años se alcanza un margen de mejora limitada. El preprocesamiento de datos ayuda con pocos datos (<100), pero aporta poco en conjuntos mayores, sugiriendo una utilidad según contexto.
El análisis identifica sensibilidades operativas y climáticas. En climas fríos y tras pausas (como lunes), los modelos fallan por falta de datos similares. El rendimiento mejora a mitad de semana y en zonas cálidas, destacando la importancia de datos diversos y adaptados al clima. Comparado con la programación tradicional, los controladores NN mejoran de forma consistente el uso energético y el confort, si hay datos y configuración adecuados.
Esta tesis aporta nuevos conocimientos sobre el uso práctico de sistemas inteligentes de control HVAC. Define umbrales mínimos de datos, clarifica el rol del preprocesamiento y ofrece pautas para adaptar los modelos a condiciones climáticas y operativas. También resalta la necesidad de estandarizar la recogida de datos, formar técnicos energéticos y promover la colaboración público-privada. Los hallazgos apoyan la implementación escalable del control predictivo, contribuyendo a la eficiencia energética, la gestión inteligente y la descarbonización de edificios.DOCTORAT EN ENGINYERIA AMBIENTAL (Pla 2012
Un panel de control de aprendizaje para mejorar la toma de decisiones de matriculación de estudiantes y asesores
No full textEsta tesis investiga cómo mejorar los procesos de toma de decisiones de matriculación en contextos flexibles de educación superior mediante el desarrollo de un panel de control de aprendizaje. El estudio se lleva a cabo en la Universitat Oberta de Catalunya (UOC), una universidad en línea y abierta que ofrece a los estudiantes flexibilidad para matricularse, especialmente en el grado de Ingeniería Informática. Si bien esta flexibilidad se considera generalmente una ventaja, también presenta importantes desafíos, ya que puede derivar en decisiones de matriculación poco acertadas, mayor frustración y tasas de abandono elevadas. Además, los estudiantes deben gestionar con frecuencia un gran volumen de información académica compleja procedente de diversas fuentes. Esta investigación tiene como objetivo identificar las necesidades de información de estudiantes y tutores durante el proceso de matriculación y desarrollar un sistema que facilite una planificación académica más informada y basada en datos. Para lograrlo, el estudio propone y evalúa un prototipo de panel de control de aprendizaje que integra un sistema de recomendaciones diseñado específicamente para facilitar la selección y planificación de asignaturas. La metodología utilizada combina la investigación en diseño y creación con métodos cualitativos y cuantitativos. El proceso de investigación implicó diversas estrategias de recolección de datos, incluyendo analítica web, cuestionarios para estudiantes y tutores, entrevistas, simulaciones y evaluaciones heurísticas. La naturaleza iterativa del proyecto permitió la mejora continua del panel de control de aprendizaje para adaptarlo a las necesidades de los usuarios y a los resultados de cada fase de validación. El prototipo desarrollado incluye diversas funcionalidades para optimizar la toma de decisiones en el momento de matricularse. Entre ellas destacan una representación visual interactiva del plan de estudios (mapa curricular), recomendaciones personalizadas de asignaturas basadas en datos históricos de matrícula y un calendario semestral que ayuda a los estudiantes a estimar mejor la carga de trabajo. El sistema se diseñó teniendo en cuenta a dos actores principales: los estudiantes, que son los usuarios que toman decisiones sobre las asignaturas cada semestre, y los tutores, que apoyan dichas decisiones y se benefician de herramientas de comunicación e información mejoradas. La validación del prototipo se realizó con usuarios reales de la UOC. Los resultados indican que el panel de control de aprendizaje mejora de manera eficaz el acceso a información académica relevante y favorece decisiones de matriculación. Los hallazgos confirman que los paneles de control de aprendizaje personalizados, interactivos y basados en datos pueden apoyar los procesos de matriculación en universidades abiertas y en línea. Si bien el estudio se centra en una única institución y programa de grado, sus resultados sugieren una aplicabilidad más amplia a modelos educativos similares.Futuros trabajos podrían centrarse en la implementación institucional de estos paneles de control de aprendizaje, la evaluación de su impacto en el rendimiento académico a largo plazo y su adaptación a otras titulaciones o universidades con modelos de matriculación flexibles. Los conocimientos aportados en esta investigación establecen una base sólida para el desarrollo de herramientas tecnológicas educativas centradas en el estudiante en contextos de educación superior en línea.This thesis investigates how to improve enrollment decision-making processes in flexible higher education contexts through the development of a learning dashboard. The study is situated within the Universitat Oberta de Catalunya (UOC), an open online university offering students flexibility when enrolling, particularly in the Computer Science degree program. While this flexibility is generally considered an advantage, it also presents significant challenges as it can result in poor enrollment decisions, increased frustration, and higher dropout rates. Furthermore, students are often required to navigate a large volume of complex academic information from different sources. This research aims to identify the information needs of students and advisors during the enrollment process and to develop a system that supports more informed, data-driven academic planning. To achieve this, the study proposes and evaluates a learning dashboard prototype, integrating a recommendation system designed specifically to assist with subject selection and planning. The methodological approach combines design and creation research with both qualitative and quantitative methods. The research process involved multiple data gathering strategies, including web analytics, student and advisor questionnaires, interviews, simulations and heuristic evaluations. The iterative nature of the project allowed for continuous refinement of the learning dashboard based on user feedback and validation outcomes. The developed dashboard includes several features aimed at enhanced decision-making when enrolling. These include an interactive visual representation of the curriculum (curriculum map), personalized subject recommendations based on historical enrollment data, and a semester calendar to help students better estimate workload. The system was designed with two main stakeholders in mind: students, who are the primary users making subject decisions each semester, and advisors, who support those decisions and can benefit from enhanced communication tools and aggregated academic data. Validation of the prototype was conducted with real users at the UOC. Results indicate that the dashboard effectively improves access to relevant academic information and enhances enrollment decisions. The findings confirm that tailored, interactive, and data-driven learning dashboards can address existing gaps in enrollment support at open and online universities. While the study focuses on a single institution and degree program, its outcomes suggest broader applicability to similar educational models. Future work should focus on the institutional implementation of the dashboard within live enrollment systems, longitudinal evaluation of its impact on academic performance and retention, and adaptation to other degrees or universities with flexible enrollment models. The insights provided in this research establish a foundation for student-centered solutions in online and open higher education environments.Aquesta tesi investiga com millorar els processos de presa de decisions de matriculació en contextos flexibles d'educació superior mitjançant el desenvolupament d'un quadre de comandament d'aprenentatge. L'estudi es duu a terme a la Universitat Oberta de Catalunya (UOC), una universitat en línia i oberta que ofereix als estudiants flexibilitat a l'hora de matricular-se, especialment en el grau d'Enginyeria Informàtica. Si bé aquesta flexibilitat es considera generalment un avantatge, també presenta importants reptes, ja que pot derivar en decisions de matriculació poc encertades, més frustració i un augment de les taxes d'abandonament. A més, els estudiants sovint han de gestionar un volum considerable d'informació acadèmica complexa procedent de diverses fonts. Aquesta recerca té com a objectiu identificar les necessitats d'informació dels estudiants i dels tutors durant el procés de matriculació i desenvolupar un sistema que faciliti una planificació acadèmica més informada i basada en dades. Per assolir aquest objectiu, s'ha dissenyat i avaluat un prototip de quadre de comandament d'aprenentatge que integra un sistema de recomanació pensat específicament per facilitar la selecció i planificació d'assignatures. La metodologia emprada combina la recerca en disseny i creació amb mètodes qualitatius i quantitatius. El procés de recerca ha inclòs diverses estratègies de recollida de dades, com ara analítica web, qüestionaris per a estudiants i tutors, entrevistes, simulacions i avaluacions heurístiques. La naturalesa iterativa del projecte ha permès la millora contínua del quadre de comandament d'aprenentatge per adaptar-lo a les necessitats dels usuaris i als resultats de cada fase de validació. El prototip desenvolupat incorpora diverses funcionalitats per optimitzar la presa de decisions de matriculació. Entre aquestes, destaca una representació visual interactiva del pla d'estudis (mapa curricular), recomanacions personalitzades d'assignatures basades en dades històriques de matrícula i una visualització del calendari semestral per ajudar els estudiants a estimar millor la càrrega de treball. El sistema s'ha dissenyat pensant en dos actors principals: els estudiants, com a usuaris principals que prenen decisions sobre les assignatures cada semestre, i els tutors, que donen suport a aquestes decisions i es beneficien d'eines de comunicació i informació millorades. La validació del prototip s'ha dut a terme amb usuaris reals de la UOC. Els resultats indiquen que el quadre de comandament d'aprenentatge millora de manera efectiva l'accés a informació acadèmica rellevant i afavoreix decisions de matriculació més estratègiques. Les conclusions confirmen que els quadres de comandament d'aprenentatge personalitzats, interactius i basats en dades poden donar suport als processos de matriculació en entorns universitaris oberts i en línia. Tot i que l'estudi se centra en una sola institució i programa, els resultats apunten a una possible aplicació en altres models educatius similars. Futures línies de treball podrien incloure la implementació institucional d'aquests quadres de comandament d'aprenentatge, l'avaluació del seu impacte a llarg termini sobre el rendiment acadèmic i la seva adaptació a altres titulacions o universitats amb models de matriculació flexibles. Els coneixements aportats en aquesta recerca estableixen una base sòlida per al desenvolupament d'eines tecnològiques educatives centrades en l'estudiant en entorns d'educació superior en línia.Tecnologies de la informació i de xarxe
Analysis of cantilever construction of concrete cable-stayed bridges with time-dependent phenomena
No full textTesi amb menció de Doctorat Industrial (Generalitat de Catalunya)(English) This work presents a study on the construction analysis of cable-stayed bridges built by the cantilever method, with a particular focus on the effects of time-dependent phenomena such as creep and shrinkage. In the design of these structures, construction analysis is essential, as the highest stresses and deflections typically occur during the erection process, rather than in service. Therefore, accurately simulating the construction sequence is necessary to ensure structural safety and reliability. However, many existing analysis tools have limitations, such as difficulties in isolating and evaluating individual construction stages, high computational time and storage requirements, and the dependence on global iterative procedures to reach the final target state. These challenges make the construction simulation process both time-consuming and restrictive.
To address these limitations, this research proposes and develops efficient computational methods for simulating the construction process of cable-stayed bridges. A first method, referred to as the Direct Algorithm, is presented for use in cases where time-dependent effects are neglected. This algorithm allows for the independent simulation of each construction stage without relying on the superposition principle or on information from previous or subsequent stages.
When time-dependent effects such as creep and shrinkage must be considered, the Forward-Direct Algorithm is proposed. This method enables the simulation of the construction process while accounting for long-term concrete behavior, and does so without requiring iterative procedures to adjust the tensioning forces.
One of the main contributions of this work is the definition of new criteria for the Objective Service Stage, understood as the target geometry and stress state of the bridge at a specific time. These criteria consider both the cantilever construction process and the influence of time-dependent phenomena. The aim is to establish a tensioning strategy that requires only a single prestressing operation for each stay cable, thereby avoiding costly and complex tuning operations either at the end of construction or during the service life of the structure.
The proposed algorithms and criteria are validated through a case study based on the geometry of a real bridge design, analyzed under different construction scenarios. The results confirm the accuracy and reliability of the Direct Algorithm and the Forward-Direct Algorithm in predicting structural behavior during both construction and service. Comparisons with traditional analysis methods from the literature highlight the advantages of the proposed approaches in terms of both precision and computational efficiency. This research offers practical tools and strategies for improving the design and construction of cable-stayed bridges, particularly those built with cast-in-place concrete and erected using the cantilever method, where time-dependent effects play a significant role.(Català) Aquest treball d'investigació presenta un estudi de l’anàlisi del procés constructiu de ponts atirantats construïts mitjançant el mètode de voladissos successius, amb un enfocament particular en els efectes dels fenòmens dependents del temps, com la fluència i la retracció. En el disseny d’aquestes estructures, l’anàlisi del procés constructiu és essencial, ja que els màxims esforços i deformacions solen produir-se durant la fase de construcció i no pas en servei. Per tant, simular amb precisió el procés constructiu del pont és necessari per garantir la seguretat estructural i la fiabilitat del disseny. Tanmateix, moltes eines d’anàlisi existents presenten limitacions, com ara dificultats per aïllar i avaluar individualment etapes constructives, elevats temps de càlcul i alts requisits d’emmagatzematge, així com la dependència de procediments iteratius per assolir l’estat final desitjat de l'estructura. Aquests reptes fan que la simulació del procés constructiu sigui complexa i costosa en termes de temps computacional.
Per tal de superar aquestes limitacions, aquesta recerca proposa i desenvolupa mètodes computacionals eficients per simular el procés constructiu de ponts atirantats. Es presenta un primer mètode, anomenat Direct Algorithm, que s’aplica en casos en què no es consideren els efectes dependents del temps. Aquest algoritme permet simular cada etapa de construcció de manera independent, sense dependre del principi de superposició ni de la informació de les etapes anteriors o posteriors.
Quan cal considerar els efectes dependents del temps, com la fluència i la retracció, es proposa el Forward-Direct Algorithm. Aquest mètode permet simular el procés constructiu tenint en compte el comportament del formigó a llarg termini, sense requerir procediments iteratius per ajustar les forces de tesat.
Una de les principals contribucions d’aquest treball és la formulació de nous criteris per a definir l’Estat de Servei Objectiu (OSS), entès com la geometria i l’estat tensional desitjat del pont en un instant específic. Aquests criteris tenen en compte tant el procés constructiu per voladissos successius com la influència dels fenòmens dependents del temps. L’objectiu és establir una estratègia de tesat que només requereixi una única operació de pretensat per tirant, evitant així operacions d’ajust costoses i complexes tant al final de la construcció com durant la vida útil de l’estructura.
Els algoritmes i criteris proposats es validen mitjançant un cas d’estudi basat en la geometria d’un pont real, analitzat sota diferents escenaris constructius. Els resultats confirmen la precisió i la fiabilitat del Direct Algorithm i del Forward-Direct Algorithm per predir el comportament estructural tant durant la construcció com en servei. Les comparacions amb mètodes d’anàlisi tradicionals trobats a la literatura posen de manifest els avantatges dels enfocaments proposats en termes de precisió i eficiència computacional. Aquesta recerca ofereix eines i estratègies pràctiques per millorar el disseny i la construcció de ponts atirantats, especialment aquells construïts amb formigó executat in situ i mitjançant el mètode de voladissos successius, on els efectes dependents del temps són significatius.(Español) Este trabajo de investigación presenta un estudio del análisis del proceso constructivo de puentes atirantados construidos mediante el método de voladizos sucesivos, con un enfoque particular en los efectos de los fenómenos dependientes del tiempo, como la fluencia y la retracción. En el diseño de estas estructuras, el análisis del proceso constructivo es esencial, ya que los mayores esfuerzos y deformaciones suelen alcanzarse durante la fase de construcción y no en servicio. Por lo tanto, simular con precisión el proceso constructivo del puente es necesario para garantizar la seguridad estructural y la fiabilidad del diseño. Sin embargo, muchas herramientas de análisis existentes presentan limitaciones, como dificultades para aislar y evaluar individualmente etapas constructivas, elevados tiempos de cálculo y requisitos de almacenamiento, así como la dependencia de procedimientos iterativos para alcanzar el estado final deseado del puente. Estos desafíos hacen que la simulación del proceso constructivo sea compleja y costosa en cuanto a tiempo computacional.
Para abordar estas limitaciones, esta investigación propone y desarrolla métodos computacionales eficientes para simular el proceso constructivo de puentes atirantados. Se presenta un primer método, denominado Direct Algorithm, que se aplica en casos en los que no se consideran los efectos dependientes del tiempo. Este algoritmo permite simular cada etapa de construcción de forma independiente, sin depender del principio de superposición ni de la información de etapas anteriores o posteriores.
Cuando se deben considerar los efectos dependientes del tiempo, como la fluencia y la retracción, se propone el Forward-Direct Algorithm. Este método permite simular el proceso constructivo considerando el comportamiento del hormigón a largo plazo, sin requerir procedimientos iterativos para ajustar las fuerzas de tesado.
Una de las principales contribuciones de este trabajo es la formulación de nuevos criterios para definir el Estado de Servicio Objetivo (OSS), entendido como la geometría y el estado tensional deseado del puente en un instante específico. Estos criterios consideran tanto el proceso constructivo por voladizos sucesivos como la influencia de los fenómenos dependientes del tiempo. El objetivo es establecer una estrategia de tesado que requiera solo una única operación de pretensado por tirante, evitando así operaciones de ajuste costosas y complejas tanto al final de la construcción como durante la vida útil de la estructura.
Los algoritmos y criterios propuestos se validan mediante un caso de estudio basado en la geometría de un puente real, analizado bajo diferentes escenarios constructivos. Los resultados confirman la precisión y fiabilidad del Direct Algorithm y del Forward-Direct Algorithm para predecir el comportamiento estructural tanto durante la construcción como en servicio. Las comparaciones con métodos tradicionales de análisis encontrados en la literatura destacan las ventajas de los enfoques propuestos en términos de precisión y eficiencia computacional. Esta investigación ofrece herramientas y estrategias prácticas para mejorar el diseño y la construcción de puentes atirantados, especialmente aquellos construidos con hormigón ejecutado in situ y mediante el método de voladizos sucesivos, donde los efectos dependientes del tiempo son significativos.DOCTORAT EN ENGINYERIA DE LA CONSTRUCCIÓ (Pla 2012