Metodología para Análisis de la Integridad Estructural del Patrimonio Arquitectónico construido en tapial

Datos del proyecto

Referencia
UGR.20-12

Título
Metodología para Análisis de la Integridad Estructural del Patrimonio Arquitectónico construido en tapial

Universidad
Universidad de Granada

Tema prioritario
4. Catalogación, diagnóstico y metodologías de intervención y conservación del Patrimonio Arquitectónico

Investigador/es principal/es
Rafael Gallego Sevilla

Participantes en el proyecto
Rafael Gallego Sevilla | Ignacio Arto Torres | Fernando Ávila Cruces | Rafael Castro Triguero | Fernando Martínez Soto | María Esther Puertas García | Antonio Ruiz Sánchez | Enrique García Macías

Entidades colaboradoras
-

Periodo de ejecución
2020-2022 (15 meses)

Presupuesto
42.800,00 €

Resumen

El objetivo general de este proyecto consistía en “establecer una metodología que combina ensayos no destructivos, técnicas de imagen y simulaciones numéricas para el análisis de la integridad estructural en edificaciones patrimoniales construidas en tapial”.

Esta metodología se verifica a partir de un caso de estudio del que se poseen resultados preliminares que permiten avanzar en el objetivo del proyecto. Así, el edificio patrimonial construido en tapial elegido es la Torre de las Gallinas de la Alhambra de Granada.

Se han realizado medidas in situ en la Torre de las Gallinas de La Alhambra de Granada para la obtención de las propiedades de los muros. Se diseñó el sistema optimizado para la toma de datos en la Torre de las Gallinas y se implantó desde diciembre del 2021 hasta abril de 2022. Posteriormente se analizaron los datos y correlacionaron medidas ambientales para caracterizar el comportamiento de la Torre. Se ha realizado un modelo numérico en ABAQUS, incorporando las diferencias de material obtenidas y grietas existentes y se definieron las diferentes hipótesis de carga para su simulación numérica. El modelo numérico desarrollado se empleó para realizar un análisis pushover de la Torre con objeto de establecer los patrones de propagación de grietas y definir las zonas más vulnerables del bien. Se ha realizado un análisis de la integridad de la Torre tras el ajuste del modelo numérico con las medidas experimentales.

Actividades | Resultados

• A1.1_Revisión bibliográfica actualizada sobre avances en la caracterización de propiedades de tapial in-situ | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial.
• A1.2_Ensayos AEOS en paramentos de la construcción objeto de estudio | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial.
• A1.3_Análisis de señales para obtención de curvas de dispersión experimentales y ajuste de parámetros mecánicos y geométricos de las propiedades del tapial en los paramentos seleccionados (problema inverso) | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial. 
• A1.4_Ensayos IE en paramentos de la construcción objeto de estudio | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial. 
• A1.5_Análisis para obtención del espesor y ajuste de parámetros mecánicos y geométricos de las propiedades del tapial en los paramentos seleccionados | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial. 
• A1.6_Obtención de propiedades mecánicas y espesor de muros y contraste con los resultados obtenidos en probetas de laboratorio y de la bibliografía | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial.  
• A1.7_Medición de grietas empleando imagen termográfica, fisurómetros y ultrasonidos | Metodología para la obtención de propiedades mecánicas y definición geométrica de grietas estructurales en edificaciones construidas en tapial. 
• A1.8_Divulgación de los resultados en revistas especializadas |Artículo científico.
• A2.1_Revisión bibliográfica actualizada sobre identificación dinámica de estructuras de tapial | Metodología para la ubicación óptima de sensores y obtención de modos y frecuencias de vibración de la estructura.
• A2.2_Estudio de la localización óptima de sensores a partir de un modelo MEF simplificado | Metodología para la ubicación óptima de sensores y obtención de modos y frecuencias de vibración de la estructura.
• A2.3_Realización del proyecto de sensorización | Metodología para la ubicación óptima de sensores y obtención de modos y frecuencias de vibración de la estructura.
• A2.4_Campaña de medidas in-situ de vibraciones ambientales | Metodología para la ubicación óptima de sensores y obtención de modos y frecuencias de vibración de la estructura. 
• A2.5_Análisis de señales y obtención de modos y frecuencias | Metodología para la ubicación óptima de sensores y obtención de modos y frecuencias de vibración de la estructura. 
• A3.1_Revisión actualizada sobre la modelización de estructuras de tapial | Definición del modelo de comportamiento para el cálculo de estructuras de construidas en tapial.
• A3.2_Definición del modelo de comportamiento elasto-plástico del tapial | Definición del modelo de comportamiento para el cálculo de estructuras de construidas en tapial.
• A3.3_Modelo MEF de la construcción incorporando el modelo de comportamiento elasto-plástico del material | Definición del modelo de comportamiento para el cálculo de estructuras de construidas en tapial.
• A3.4_Validación parcial del modelo con los ensayos de identificación dinámica | Definición del modelo de comportamiento para el cálculo de estructuras de construidas en tapial.
• A3.5_Análisis de sensibilidad frente a los parámetros del material | Definición del modelo de comportamiento para el cálculo de estructuras de construidas en tapial.
• A3.6_Realización de la Memoria Intermedia y divulgación de los resultados en revistas especializadas | Memoria intermedia de seguimiento del proyecto y artículo científico publicado.
• A4.1_Revisión actualizada sobre análisis pushover de estructuras de tapial | Metodología para el estudio de la evaluación sísmica pushover para estructuras de tapial.
• A4.2_Evaluación sísmica pushover mediante la realización de un modelo MEF estático no-lineal de la construcción incorporando el modelo de daño del material | Metodología para el estudio de la evaluación sísmica pushover para estructuras de tapial.
• A4.3_Divulgación de los resultados en revistas especializadas | Artículo científico.
• A5.1_Revisión bibliográfica actualizada relacionada con estudios de integridad estructural, fiabilidad y vulnerabilidad de estructuras de tapial | Metodología para el estudio de integridad estructural de edificaciones construidas con tapial.
• A5.2_Simulaciones MEF de acciones dinámicas en la estructura con modelos probabilistas incluyendo daño | Metodología para el estudio de integridad estructural de edificaciones construidas con tapial.
• A5.3_Evaluación de la integridad estructural a partir de las probabilidades de daño y las zonas de concentración de éste | Metodología para el estudio de integridad estructural de edificaciones construidas con tapial. 
• A5.4_Estudio de la influencia de las variables en el daño | Metodología para el estudio de integridad estructural de edificaciones construidas con tapial.  
• A5.5_Realización de la memoria final y difusión de los resultados en revistas | Memoria final del proyecto y artículo científico.
• A5.6_Organización de las Jornadas sobre Conservación del Patrimonio Arquitectónico | Celebración de la jornada “Evaluación Estructural del Patrimonio Histórico Arquitectónico”. Disponible en: https://blogs.ugr.es/seslab/evaluacionestructural- del-patrimonio-historicoarquitectonico/

Difusión de los resultados

• Comunicación en congreso científico_REHABEND 2022. (Participan Rafael Gallego Sevilla y María Esther Puertas García).
• Página web_Página web del proyecto incluida en la del Grupo de Investigación. (Participan María Esther Puertas García y Antonio Ruiz Sánchez).
• Participación en Jornadas Científicas_Evaluación Estructural del Patrimonio Histórico Arquitectónico. (Participan Rafael Gallego Sevilla, María Esther Puertas García, Enrique García Macías, Ignacio Arto Torres y Antonio Ruiz Sánchez).
• Divulgación_Noche Europea de los Investigadores. (Participan Rafael Gallego Sevilla, María Esther Puertas García, Enrique García Macías e Ignacio Arto Torres).
• Artículo científico_Ávila, F., Puertas, E. y Gallego, R. (2022). Characterization of the mechanical and physical properties of stabilized rammed earth: A review. Construction and Building Materials, 325, 126693. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126693. Disponible en este enlace.
• Artículo científico_Ávila, F., Puertas, E., Gallego, R. (2022). Mechanical characterization of lime-stabilized rammed earth: Lime content and strength development. Construction and Building Materials, 350, 128871. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128871. Disponible en este enlace.
• Artículo científico_Experimental and Numerical Evaluation of the Compressive and Shear Behavior of Unstabilized Rammed Earth. Construction and Building Materials (en revisión). (Participan Fernando Ávila Cruces, María Esther Puertas García y Rafael Gallego Sevilla).
• Artículo científico_Digital twin for vibration-based damage identification of a 13th-century rammed earth tower in the Alhambra monumental complex in Granada, Spain. International Journal of Architectural Heritage (aceptado). (Participan Enrique García Macías, María Esther Puertas García, Rafael Gallego Sevilla y Rafael Castro Trigueros.

Conclusiones y aportaciones a la Secretaría General de Vivienda

El proyecto ha demostrado cómo la caracterización de materiales mediante ensayos no destructivos in situ combinados con técnicas de imagen que ubican patologías previas permiten realizar modelos numéricos realistas. Estos modelos numéricos calibrados con técnicas de identificación dinámica de la estructura basadas en la monitorización global del elemento para identificas sus frecuencias y modos de vibración permiten analizar el comportamiento estructural y prever posibles fallos.

Su aplicación a elementos estructurales construidos con la técnica del tapial supone un avance en la investigación del comportamiento de las estructuras de tierra, carente de este tipo de análisis y muy importante en el Patrimonio Arquitectónico Andaluz.

Se ha desarrollado una metodología de análisis integral del comportamiento estructural aplicable a todo tipo de Edificaciones Patrimoniales que permitiría abordar de una manera eficiente la conservación del patrimonio arquitectónico.