Análisis del comportamiento de un edificio de obra de fábrica sometido a asentamientos inducidos por la perforación de túneles

Abstract

La obra de fábrica y los asentamientos de apoyo son dos de los temas – en sus respectivos campos - menos estudiados en la ingeniería civil. Sin embargo, la obra de fábrica es un material de construcción milenario, que posee diversas ventajas en relación al hormigón y al acero (mejor aislamiento acústico y térmico; mejor resistencia al fuego; más estético; económico; facilidad de transporte; simplicidad de montaje; etc.), siendo uno de los materiales de construcción más utilizados en EEUU, norte de Europa, etc. Su desuso progresivo en países como España, se debió - entre otras razones – al escaso conocimiento por parte de la comunidad científica, en cuanto a su complejo comportamiento – un material compuesto, heterogéneo y anisótropo – a la inexistencia de normas nacionales – hasta hace pocos años – que reglamentasen su diseño, que incentivasen el arquitecto a su utilización y que guiasen el proyectista – por medio de métodos racionales – a su consideración como una solución portante de una estructura. De hecho, los primeros modelos numéricos, que permitirían su estudio por medio del método de los elementos finitos – a nivel macro – datan solamente de 15 años, siendo todavía escasos los estudios efectuados al respecto; lo que demuestra el atraso tecnológico que este material vivió, comparado con otros como el hormigón o el acero. En la misma línea, los asentamientos de apoyo son un campo del conocimiento bien “abierto”, donde reinan sobre todo las hipótesis – mayoritariamente discordantes - de diversos autores que se propusieron estudiar - en las últimas décadas - las causas y los efectos que éstos últimos inducirían en las estructuras. El presente trabajo – integrado en el proyecto de investigación SUBTIS (Estudio de la sensibilidad de las construcciones urbanas existentes a los asentamientos producidos por la tunelación) de la Universidad Politécnica de Cataluña – tiene como objetivo principal, el análisis numérico del comportamiento de una estructura real de obra de fábrica – dos pórticos portantes de un edificio real – dañados estructuralmente, debido a asentamientos de apoyos producidos accidentalmente durante la excavación de un túnel. Para tal, se lleva a cabo, en una primera instancia, un análisis de las lesiones presentes en el edificio estudiado, tratando de relacionar su tipología, con los asentamientos de apoyo sufridos por el mismo. Seguidamente se concretiza un estudio de macro-modelos numéricos, susceptibles de ser utilizados en la modelación de grandes estructuras de obra de fábrica, comprobando su rendimiento y fiabilidad con un ensayo experimental – de un pequeño muro - documentado en la bibliografía. La validación de uno de los macro-modelos estudiados anteriormente, conducirá a su utilización en un análisis numérico – lineal y no lineal - de dos de los pórticos portantes del edificio, lo que permitirá concluir sobre: 1) la necesidad de ejecución de cada uno de los dos análisis posibles – lineal o no lineal – para la obtención de una correcta representación del comportamiento de la estructura, antes y después de un asentamiento de sus apoyos; 2) la utilidad de cada uno de los análisis en la predicción de daños estructurales causados por asentamientos de apoyo; 3) la sensibilidad de los macro-modelos de obra de fábrica, en la predicción de daños estructurales, causados por asentamiento de apoyos, en grandes estructuras de obra de fábrica.