Calibración de un modelo numérico en elementos finitos de la iglesia de la Compañía de Jesús de la ciudad de Cusco

Abstract

En el Perú, existe un gran número de edificaciones históricas que han sido afectadas principalmente por eventos sísmicos. Por ello, aparece la necesidad de conservar el patrimonio arquitectónico ya que estas construcciones representan un valor cultural y económico para el país. Para lograr preservarlas, se necesitan métodos adecuados de intervención estructural y no únicamente de restauración arquitectónica. En este sentido, el modelado numérico es un procedimiento indispensable para comprender la respuesta estructural y proponer una adecuada intervención a las construcciones, especialmente las históricas. Se debe considerar que la simulación de la respuesta de este tipo de construcciones es un proceso complejo que requiere de información esencial como la documentación histórica para conocer su sistema estructural y su proceso constructivo. Además de esta investigación, es necesario planificar una campaña experimental para la detección de las anomalías estructurales y ejecutar un levantamiento geométrico para conocer la geometría de los elementos estructurales, y elaborar una correcta modelación. Además, en esta campaña, es importante realizar ensayos no destructivos para determinar las propiedades de los materiales y asignarlas al modelo. También, mediante estos ensayos se identifican los parámetros dinámicos (frecuencias, formas modales y coeficientes de amortiguamiento) de las construcciones los cuales ajustan la respuesta estructural del modelo numérico. Esta investigación presenta como finalidad calibrar un modelo basado en el método de elementos finitos de la iglesia de la Compañía de Jesús, un monumento histórico de mampostería de piedra ubicado en la ciudad de Cusco, a partir de los resultados obtenidos en una campaña experimental. La investigación está dividida en cuatro etapas: La primera es la recopilación histórica de información referente al sistema constructivo e intervenciones a través del tiempo en la iglesia. La segunda muestra los resultados de la campaña experimental para el levantamiento geométrico de la iglesia, la detección de anomalías y la obtención de sus parámetros dinámicos. La tercera es la creación de un modelo numérico en elementos finitos a partir del levantamiento geométrico con el escáner laser terrestre y la fotogrametría aérea. El último paso consiste en un proceso de calibración mediante un análisis de sensibilidad y un procedimiento de optimización para mejorar la confiabilidad de los resultados del modelo. Los resultados finales indicaron que el modelo numérico representa aceptablemente la respuesta de la iglesia obtenida mediante ensayos no destructivos.