Analizar el comportamiento dinámico de la Catedral, evaluar el grado de vulnerabilidad y establecer criterios en relación con su conservación.

Introducción:

El presente informe tratará de la Catedral de la ciudad de Puebla en México que ha sido un patrimonio cultural colonial construida entre 1575 y 1768 y que aún se encuentra en pie. La ciudad de Puebla ha sido afectada por diferentes acontecimientos sísmicos, uno que marcó la historia fue el sismo de Tehuacán del 6 de junio de 1999 que dañó muchos edificios incluida la Catedral. Es como así surge el interés de analizar la estructura de este patrimonio, pues como se ve, ha sufrido diferentes eventos sísmicos y es necesario establecer criterios en relación a su conservación. Para realizar este tipo de análisis se utilizó un modelado en tres dimensiones para poder evaluar el grado de vulnerabilidad de la estructura y describir el comportamiento dinámico de la misma. También se necesitó el software de Análisis Sísmico (SAC2000), al igual que la calibración de vibraciones ambientales con el espectro de diseño para obtener la cortante basal que se comparó con el modelo de elementos finitos concluyendo que el modelo inicial es más rígido que la estructura real a lo que se procedió a modificar los módulos de Young.

Objetivo:

Analizar el comportamiento dinámico de la Catedral, evaluar el grado de vulnerabilidad y establecer criterios en relación con su conservación.

Desarrollo:

1. Análisis estructural:

Para realizar el análisis estructural se elaboró un modelo que simplificó de la mejor manera el comportamiento real de la estructura tomando en cuenta geometría y dimensiones así como las fuerzas sísmicas que pudiera soportar la estructura. En el caso de la Catedral se consideró que es una estructura de mampostería con muros y columnas de piedra usando así un análisis lineal, que aunque la mampostería no actúa lineal sirvió para determinar el comportamiento del sistema estructural en los niveles de esfuerzo bajos y teniendo en cuenta los esfuerzos máximos es posible identificar las áreas donde el agrietamiento puede iniciar. El objetivo de esto es obtener los principales modos de vibración y conocer los periodos y frecuencias correspondientes. Para conocer el comportamiento sísmico en estos tipos de edificios se puede recalcar que son más complejos que los edificios actuales de acero y hormigón debido a: la incertidumbre en la continuidad de los elementos, el deterioro que han sufrido los materiales a través del tiempo y la falta de mantenimiento, todos estos factores pueden causar daños significativos o el colapso de las estructuras.

1. Descripción de la Catedral:

Cuerpo con 97.67 metros de largo por 51 metros de ancho, con una planta rectangular con cinco naves, la nave central a mayor altura, dos procesionales y las últimas dos cerradas formando un zuncho perimetral. Catorce columnas dóricas de casi 15 metros de altura sostienen las bóvedas de las naves procesionales. En total la cubierta está formada por dos cúpulas y cuarenta y una bóvedas.

La catedral tiene dos torres. La torre norte fue terminada en 1678 y es la única con campanas. La torre sur fue completada en 1768 y ambas tienen 70 metros de altura.

[pic 1]

1. Desarrollo de un modelo estructural del templo:

Para el desarrollo del modelo analítico de la estructura tridimensional se requirió de:

• Un desarrollo de un modelo de estructura en tres dimensiones.
• Identificación y selección del tipo de elemento finito para ser utilizado en el modelo.
• La discretización del modelo utilizando el tipo de elemento seleccionado.
• Identificación de las propiedades de los materiales y su aplicación al modelo.
• Aplicación de las condiciones de carga.
• Aplicación de las condiciones de apoyo.
• Solución del modelo.
• Revisión e interpretación de los resultados.

Para esto se consideró los muros y columnas como elementos destinados a soportar las cargas gravitacionales y las fuerzas cortantes que se generan en caso de un análisis por cargas laterales.

Las propiedades adoptadas a la modelación son las siguientes:

[pic 2]

Se usó la metodología propuesta por Lagomarsino para identificar diferentes macro-elementos que se pueden analizar por separado y que permiten conocer su comportamiento parcial. También se hizo uso del elemento finito usando el elemento Shell, adecuado para modelar muros y geometrías curvas como las bóvedas y cúpulas.

...