la geometría analítica como herramienta de análisis estructural de fábricas históricas

382 Pages·2017·16.42 MB·Spanish

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA
LA GEOMETRÍA ANALÍTICA COMO
HERRAMIENTA DE ANÁLISIS
ESTRUCTURAL DE FÁBRICAS HISTÓRICAS
TESIS DOCTORAL
David Mencías Carrizosa
Arquitecto
2017

DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA ARQUITECTÓNICAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA DE MADRID
LA GEOMETRÍA ANALÍTICA COMO HERRAMIENTA DE
ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE FÁBRICAS HISTÓRICAS
Autor:
David Mencías Carrizosa
Arquitecto
Directores:
Dña. Pepa Cassinello Plaza
Dra. Arquitecto
D. Ignacio Payá Zaforteza
Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
2017

Tribunal nombrado por el Sr. Rector Magfco. de la Universidad Politécnica de Madrid, el
día ............... de ............................. de 20....
Presidente: _______________________________________________________
Vocal: ___________________________________________________________
Vocal: ___________________________________________________________
Vocal: ___________________________________________________________
Secretario: _______________________________________________________
Suplente: _________________________________________________________
Suplente: _________________________________________________________
Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día.......... de........................ de 20… en la
E.T.S.I. /Facultad ....................................................
Calificación ....................................................
EL PRESIDENTE LOS VOCALES
EL SECRETARIO

A mis niñas Eli, Daniela e Irene
A mis padres

RESUMEN La primera etapa en cualquier evaluación o actuación en un edificio histórico,
entre ellos los que se encuentran construidos con fábricas, pasa por realizar un
levantamiento geométrico y constructivo, para posteriormente volcar la informa-
ción obtenida en un ordenador y realizar un modelo informático del mismo. Esta
información se codifica computacionalmente mediante una serie de técnicas de
modelado y sirven de base a futuros trabajos, entre ellos, el análisis estructural,
que permitirá bien entender el comportamiento estructural bien determinar el
nivel de seguridad actual o futuro.
Esta tesis tiene por objetivo diseñar un método de análisis estructural computeri-
zable que, a partir de la información analítica contenida en los modelos geométri-
cos y constructivos informáticos, permita la evaluación del equilibrio aplicando
el Teorema del limite inferior del Análisis Limite de fábricas históricas. Especial-
mente indicada para estructuras tales como arcos, bóvedas, cúpulas y estribos, el
equilibrio de estos tipos se encuentra determinado por parámetros geométricos,
dado que el origen de las cargas a las que se ven sometidas es fundamentalmente
de peso propio, y la determinación de estas es geométrica.
Para ello este trabajo, se divide en tres partes claramente diferenciadas. La prime-
ra se centra en una investigación teórica que, haciendo un recorrido por los proce-
dimientos de levantamiento geométrico y constructivo de los edificios históricos
y las técnicas de modelado computerizado, identifica los parámetros analíticos
necesarios para la definición geométrica. A partir de ellos, se propone un método
que emplea la Geometría Analítica contenida en dichos modelos para que, aña-
diendo la información constructiva y estructural, se pueda determinar la ecua-
ción de la curva o superficie de empujes que verifica el equilibrio. Una vez obteni-
da, la visualización del mismo, se evalúa gráficamente sobre el modelo original, lo
que permite analizarlo de manera intuitiva, directa y sencilla el equilibrio global
de este tipo de estructura. A partir de él, se diseña un algoritmo computerizable,
que sirve para implementar un prototipo de herramienta informática.
En la segunda parte del trabajo se realiza una investigación práctica, en la que se
verifica la validez del algoritmo mediante la aplicación a una serie de estructuras
geométricas, tanto planas como espaciales, tales como arcos, bóvedas y cúpulas.
Asimismo se realiza la calibración y validación mediante el estudio comparativo
del análisis de un modelo de arco mediante diversas técnicas de determinación
de la curva de empujes y diversos modelos geométricos. Se estudia el empleo de
la herramienta con la aplicación a casos reales, modelizados a partir de diversas
técnicas y diversos tipos constructivos.
La investigación concluye con una tercera parte dedicada a la realización de una
serie de ensayos fotoelásticos que permiten la visualización del recorrido de las
cargas en el interior de modelos de estructuras de fábrica.