Un Estado Del Arte Del Análisis Estructural De Edificios Históricos De Mampostería. Parte I: Comportamiento Mecánico Y Modelos Constitutivos

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UN ESTADO DEL ARTE DEL ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE EDIFICIOS HISTÓRICOS DE MAMPOSTERÍA. PARTE I: COMPORTAMIENTO MECÁNICO Y MODELOS CONSTITUTIVOS
Agustín Orduña Bustamante1, Fernando Peña Mondragón2 y Guillermo Roeder Carbo3
RESUMEN
Este artículo, que consta de dos partes, presenta un estado del arte del modeladonumérico de edificios históricos de mampostería. En esta primera parte se discuten los aspectos más importantes del comportamiento mecánico de la mampostería, donde se enfatiza aquellos que representan un reto al modelado numérico. Asimismo; se comenta una serie de procedimientos de análisis que se han propuesto para describir la respuesta mecánica de este tipo de material.
ABSTRACT
This paper hastwo parts and presents a state of the art about the numerical modeling of historical masonry buildings. This first part discusses the most important aspects related to the mechanical behavior of masonry, mainly those representing a challenge to the numerical modeling. The paper comments also a series of analysis models that have been proposed for masonry.
INTRODUCCIÓN
En distintas partes del mundose conserva un gran número de monumentos antiguos de mampostería que han sobrevivido a diversas solicitaciones a lo largo de los años, de los siglos y, en el caso de algunas construcciones, de los milenios. Históricamente, el empleo de la mampostería ha sido muy importante para las culturas que la empleaban como material de construcción (figuras 1 y 2). La construcción de estos monumentos fueposible gracias a la acumulación de conocimientos empíricos que generalmente fueron transmitidos en secreto de generación en generación.
En la actualidad se cuenta con conocimientos y técnicas avanzadas de análisis que permiten modelar numéricamente, y con gran precisión, el comportamiento de estructuras complejas. Sin embargo, el análisis estructural de edificios históricos de mampostería continúasiendo un desafío debido a una serie de factores. Uno de ellos es la gran heterogeneidad generalmente presente en estas construcciones que dificulta asignar propiedades mecánicas globales al modelo del material. La mampostería es un material compuesto y esto también representa un reto; las características de este tipo de construcciones ha llevado a establecer dos niveles de análisis delcomportamiento mecánico de las estructuras: el nivel microscópico y el nivel macroscópico. En el primero se discrimina el comportamiento mecánico de las piezas, de las juntas de mortero y de las interfaces entre ellas. En el segundo nivel de análisis, el estudio se enfoca en el comportamiento de elementos estructurales como muros, arcos y bóvedas, entre otros. La falla por corte en la mampostería secaracteriza por un ángulo de dilatancia diferente del ángulo de fricción interna, este hecho
1 Profesor e investigador, Facultad de Ingeniería Civil, Universidad de Colima, km 9 carretera Colima-Coquimatlán, 28400, Coquimatlán, Colima. Teléfono: (312)316-1167; Fax: (312)316-1167; aord@ucol.mx
2 Investigador de Postdoctorado, Instituto de Ingeniería, UNAM, Apdo: 70-642. México D.F. 04510 Teléfono:(55)562-23471; Fax: (55)562-23468; fpem@pumas.iingen.unam.mx
3 Investigador de Postdoctorado, Instituto de Ingeniería, UNAM, Apdo: 70-642. México D.F. 04510 Teléfono: (55)5665-9784; Fax: (55)5528-5975; groederc@iingen.unam.mx
XIV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Acapulco, Gro., 2004
lleva a la necesidad de utilizar modelos de flujo no asociado que representan otra seria dificultad desdeel punto de vista del análisis numérico.
Figura 1 Pirámides de Egipto
Figura 2 Jeroglífico encontrado en la tumba de Rekhmara en Tebas (1500 a. C) donde se describe la fabricación de ladrillos
En los últimos años y en diversos países, el interés por conservar el patrimonio construido ha llevado a diferentes grupos de investigación al desarrollo de una cantidad apreciable de modelos de...