2. Maestría

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S-HBIM: herramientas de digitalización 3D para el diagnóstico estructural de edificaciones patrimoniales
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-06-09) Reategui Arrue, Rony Wilman; Aguilar Velez, Rafael
De acuerdo al continuo progreso en el conocimiento del patrimonio cultural, la realización de modelos digitales 3D orientados a las construcciones históricas se ha convertido en un procedimiento estándar. Asimismo, los diversos ensayos de diagnóstico, conservación y restauración que se realizan en estas estructuras requieren de sistemas de información que permitan una constante actualización y colaboración entre los diferentes involucrados. En este sentido, la integración de esta información semántica con el modelo 3D en un único entorno virtual resulta de gran interés ya que permitiría un manejo unificado de toda la información, siendo las herramientas brindadas por el Building Information Modeling (BIM) las más adecuadas. El objetivo de la presente tesis es proponer la metodología SHBIM como una herramienta que permita una documentación totalmente digital del estado de conservación estructural de edificaciones patrimoniales. El procedimiento inicia con la recolección de información en campo (e.g. escaneo láser, fotogrametría aérea, ensayos termográficos, ensayos sónicos, entre otros) para crear modelos digitales 3D en un entorno BIM. Se emplea modelado paramétrico y modelado semi-automático mediante programación gráfica para generar geometrías complejas como bóvedas y rellenos. Una vez generado el modelo 3D, se añade la información de diagnóstico de manera gráfica y textual. Se modelan patologías estructurales como elementos sólidos de espesor muy delgado que se adaptan a superficies curvas como bóvedas y cornisas. Además, la información textual del estado de conservación, procedimientos de restauración y resultados de ensayos no destructivos se ingresa como parámetros en cada elemento del modelo 3D, lo que permite generar mapas de daño de manera automática por medio de filtros de visualización. La metodología S-HBIM se valida en la iglesia de la Compañía de Jesús en Cusco, Perú. Los resultados muestran que es posible integrar información tanto geométrica como semántica en un único entorno virtual 3D. Asimismo, se observa que las herramientas BIM también son aplicables a estructuras patrimoniales, y otorgan gran ventaja visual, de almacenamiento y gestión de la información respecto a métodos de representación 2D tradicionales. La metodología S-HBIM permite el desarrollo de un procedimiento estándar para el reporte de resultados en estudios de diagnóstico estructural de edificaciones existentes, así como la creación de repositorios digitales para un manejo ordenado de información dentro del marco de la evaluación y diagnóstico estructural de edificaciones patrimoniales.
Detección y localización de daño estructural en construcciones históricas de tierra
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-17) Lozano Chávez, Gonzalo André; Aguilar Vélez, Rafael
El monitoreo de salud estructural (SHM, por sus siglas en inglés) está adquiriendo una importancia cada vez mayor en el campo de la ingeniería estructural, ya que permite realizar una evaluación continua del desempeño estructural de una construcción. Esto es posible a través de la identificación de daño en tiempo real cuando se monitorean parámetros sensibles, como las propiedades dinámicas, ya que están íntimamente relacionadas con las propiedades físicas de la estructura. Este conocimiento permite una toma de decisiones más rápida y efectiva en cuanto a mantenimiento e intervención de construcciones existentes, ayudando a su preservación. Además, cobra vital importancia en el caso de la conservación de construcciones históricas al ser un método no destructivo y poco invasivo que brinda un conocimiento esencial para la evaluación de las mismas. Debido a que el Perú cuenta con un amplio número de construcciones de adobe, que representan su patrimonio cultural e histórico y tienen una gran importancia económica por el turismo que generan, necesitan técnicas modernas e innovadoras para su mantenimiento y conservación. La presente investigación desarrollará un conjunto de metodologías capaces de detectar y localizar daño en estructuras de tierra mediante el monitoreo dinámico de vibraciones ambientales. Esto se realizará mediante la instrumentación de las construcciones usando acelerómetros de alta sensibilidad que permitan extraer de manera continua las propiedades dinámicas a partir de vibraciones sin necesidad de fuentes controladas de excitación. Primero, las metodologías serán validadas utilizando el emblemático caso de estudio del puente Z24, donde se tienen resultados de la identificación de daño. Luego, se aplicarán en una estructura simple consistente en un péndulo invertido de acero, ensayado y dañado progresivamente para comprobar la efectividad y realizar los ajustes necesarios. A continuación, un muro de adobe será ensayado de la misma manera comprobando la aplicabilidad de las metodologías y los problemas que surgen al ser implementadas en una estructura tradicional de adobe. Finalmente, se estudiarán las iglesias de San Pedro Apóstol de Andahuaylillas y San Juan Bautista de Huaro de gran importancia cultural para el país, las cuales han sido instrumentadas con acelerómetros y presentan un sistema de monitoreo a largo plazo. Se estudiará el cambio de sus propiedades dinámicas, y la ocurrencia de un movimiento sísmico cerca de las iglesias durante el tiempo de monitoreo. La conservación de construcciones de adobe presenta actualmente un reto para la ingeniería estructural debido a la falta de códigos de construcción en la época en que se construyeron, el poco conocimiento de los procesos constructivos, la alta variabilidad de sus propiedades mecánicas, y el efecto de fenómenos naturales y ambientales. Es importante notar, además, que las variaciones ambientales de temperatura y humedad afectan considerablemente la respuesta dinámica en estructuras de adobe, constituyendo un importante problema la separación de variaciones causadas por estas y las causadas por daño. El desarrollo de metodologías que permitan superar estos problemas se traducirá en herramientas que contribuyan a la identificación oportuna de daño en construcciones históricas, permitiendo un mantenimiento temprano y ayudando a la conservación de las mismas.

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