El edificio es una estructura residencial de planta baja con ático, muros de fábrica estructurales, un piso apoyado en los muros y una cubierta de madera. Está registrado en el registro municipal de monumentos históricos y no se disponía de documentación técnica ni de planos originales. Una característica particular del edificio es un muro hastial con fisuración diagonal, que fue el foco principal de la investigación estructural. El edificio se encuentra aproximadamente a 80 m de una carretera de voivodato, a 35 m de una autopista y a 15 m de un viaducto. El principal desafío de ingeniería fue determinar si las vibraciones inducidas por el tráfico eran responsables de la fisuración observada o si esta resultaba de las condiciones estructurales y de cimentación del edificio.
Dado que la documentación original no estaba disponible, la geometría real y la disposición estructural se reconstruyeron mediante un escaneo láser 3D con un FARO Focus S70. La nube de puntos resultante se utilizó para crear documentación CAD precisa en 2D y 3D y posteriormente desarrollar un modelo de elementos finitos tridimensional en Dlubal RFEM 6.12. El sistema estructural se modeló utilizando elementos de barras para componentes lineales y elementos de lámina estructural para los muros de fábrica y los componentes del piso. El modelo contenía 1.742 elementos de barra y 1.7941 elementos de superficie, con un tamaño objetivo de elemento finito de 0,25 m. Los materiales incluyeron la fábrica de ladrillo macizo, hormigón y madera, con sus propiedades mecánicas y de masa definidas según las características de la estructura existente.
Una dificultad importante fue la incertidumbre respecto a las condiciones reales de cimentación y del terreno, ya que no se había realizado ningún estudio geotécnico ni excavación de la cimentación. Para abordar esta cuestión, el modelo de RFEM incorporó la interacción suelo-estructura mediante muelles traslacionales a nivel de cimentación. Se consideraron tres condiciones diferentes de rigidez del terreno, desde un apoyo infinitamente rígido hasta un terreno flexible. También se incluyó la no linealidad por levantamiento de la cimentación para la condición de apoyo flexible. Esto permitió evaluar la sensibilidad de la respuesta dinámica y estructural del edificio ante las condiciones inciertas del terreno.
Dlubal RFEM se utilizó para el modelado integral de elementos finitos, la generación de la malla y su verificación, el análisis modal, la interacción suelo-estructura y el análisis en el dominio del tiempo. El método de Lanczos se utilizó para determinar los modos de vibración natural, mientras que el método implícito de Newmark con un paso de tiempo de 0,001 s se empleó para el análisis dinámico. El modelo se sometió a acciones permanentes y variables, así como a la excitación dinámica inducida por el tráfico obtenida directamente de mediciones de aceleración in situ. Los registros de vibración medidos se aplicaron a nivel de cimentación, permitiendo que el modelo numérico reprodujera la excitación dinámica real experimentada por el edificio. Por lo tanto, el flujo de trabajo combinó el escaneo láser 3D, la reconstrucción CAD, las mediciones de vibración in situ y el análisis con Dlubal RFEM en un único procedimiento de diagnóstico integrado.
El análisis numérico demostró que la rigidez del terreno asumida tenía una influencia mucho mayor en la respuesta estructural que la propia acción dinámica inducida por el tráfico. Las frecuencias naturales fundamentales disminuyeron hasta un 65% en condiciones de terreno flexible, mientras que las tensiones tangenciales máximas en el muro hastial analizado variaron aproximadamente un 30%. En cambio, la inclusión de las vibraciones medidas inducidas por el tráfico en las combinaciones de cargas modificó las tensiones tangenciales máximas solo entre un 0,2 % y un 3,7 %. La comparación de las trayectorias de tensión principal calculadas con la fisuración diagonal observada indicó que el daño estaba relacionado principalmente con las condiciones de apoyo y el comportamiento estructural del muro, y no con las vibraciones inducidas por el tráfico. El proyecto demuestra cómo Dlubal RFEM puede aplicarse eficazmente a la evaluación de estructuras existentes complejas, particularmente cuando no se dispone de documentación original y las condiciones del terreno son inciertas, combinando una reconstrucción geométrica precisa, la excitación dinámica medida y un análisis numérico avanzado.
| Lugar | Varsovia, Polonia |
| Análisis estructural | Departamento de Tecnología de la Construcción |
