Modelos constructivos para el cálculo de muros de fábrica

La oferta más moderna para el modelado de la obra de fábrica se basa en el uso del método de los elementos finitos (MEF) como herramienta de cálculo y la descripción del comportamiento del material a nivel constitutivo.
La modelización de la fábrica mediante elementos finitos requiere la caracterización del material como sólido deformable por medio del ensayo de cuantiosas muestras. Mediante la experimentación se obtendrán los parámetros mecánicos necesarios para ser introducidos como datos en el modelo.

Debido a la gran cantidad de factores que pueden influir sobre el comportamiento de la fábrica, adquiere especial importancia la posterior contraposición de los modelos numéricos realizados en base a estos parámetros con nuevos ensayos experimentales. (ver bibliografía)

La adopción de modelos constitutivos de la mecánica del medio continuo aplicados a un medio discontinuo requiere de un enfoque sofisticado, capaz de describir la anisotropía y la baja resistencia a la tracción debidas a la presencia de las juntas. A lo largo de los últimos veinte años se han presentado un importante número de modelizaciones para la fábrica.

Dos visiones antitéticas ocupan el centro de este debate. Por un lado se ha modelado la fábrica a través de elementos continuos y homogéneos para tratar de determinar su comportamiento en términos de tensiones y deformaciones continuas. Para lograr que esta modelización sea compatible con la anisotropía y baja resistencia a tracción de la fábrica se han desarrollado diferentes técnicas de homogeneización. A este tipo de modelos se les ha denominado MACROMODELOS.

Por otro lado, se ha interpretado el modelizado de la fábrica como un ensamblaje de unidades (ladrillos, bloques, mampuestos, etc.) con propiedades geométricas y mecánicas específicas, conectadas mediante juntas simuladas por leyes constitutivas adecuadas. Este tipo de modelos se denominan MICROMODELOS.

Bibliografía

Algunos estudios que desarrollan esta contraposición entre modelo numérico y ensayo experimental son:

• R. SENTIVEL, P.B. LOURENÇO, “Finite element modelling of deformation characteristics of historical stone masonry shear walls”, Engineering Structures, Vol. 31, pp. 1930-1943, (2009).
• C. SANDOVAL, P. ROCA, E. BERNAT, L. GIL, “Testing and numerical modelling of buckling failure of masonry walls”, Construction and Building Materials, Vol. 25, pp. 4394-4402, (2011).
• P.B. LOURENÇO, J. G. ROTS, J. BLAAUWNDRAAD, “Continuum model for masonry: Parameter estimation and validation”, Journal of Structural Engeneering, June 1998, pp. 642-652, (1998).
• P.B. LOURENÇO, J. PINA-HENRIQUES, “Validation of analytical and continuum numerical methods for estimating the compressive strength of masonry”, Computers and Structures, Vol. 84, pp. 1977-1989, (2006).
• B. SILVA, J.M. GUEDES, A. AREDE, A. COSTA, “Calibration and application of a continuum damage model on the simulation of stone masonry structures: Gondar church as a case of study”, Bull Earthquake Eng, Vol. 10, pp. 211-234, (2012).
• Tesis de Miguel Mira UPC http://upcommons.upc.edu/