Desplazamientos límite en estructuras de fábrica: aproximación teórica y desarrollo de una herramienta

El nivel de seguridad de los arcos (o de las bóvedas) de fábrica se ve muy afectado por los desplazamientos o giros que puedan producirse en sus arranques, hasta el punto en el que dichos elementos pueden llegar a desplomarse, a igualdad de cargas solicitantes, si tales movimientos superan unos ciertos umbrales. A una rotación o desplazamiento de los pilares o de los muros le corresponde una variación de la geometría del arco o bóveda soportada por estos elementos. Cuando se experimentan movimientos de los arranques, el arco de fábrica cambia su geometría de partida, abriéndose las juntas entre dovelas en determinadas posiciones, con comportamiento dúctil, adaptándose a la nueva condición de contorno. Los desplazamientos de los arranques pueden ser hacia el exterior o hacia el interior, generando respectivamente un rebajamiento o un incremento de la flecha, lo cual conlleva un incremento o disminución de los empujes horizontales. Este proceso, que se autoincrementa, puede disminuir sensiblemente le seguridad de las estructuras de fábrica, y en algunos casos puede llevarlas al colapso, como se ha anticipado. Este trabajo está enfocado a entender cómo los desplazamientos horizontales de los arranques afectan a la estabilidad, es decir, al nivel de seguridad de los arcos de fábrica. Concretamente se estudiará el efecto de la variación de la geometría del arco correspondiente a un cambio de las condiciones de contorno, para diferentes geometrías de partida y varias relaciones de flecha/luz, canto/luz, etc. El estudio se basa en el empleo de líneas de empujes, asociadas a los teoremas límites de la plasticidad, que permiten encontrar una configuración estable, consiguientemente segura, para cada configuración geométrica del arco, diferente de la de partida. Finalmente, se cotejarán los resultados obtenidos con la metodología desarrollada con otros valores experimentales, derivados de ensayos de laboratorio realizados en otras instituciones o específicamente desarrollados para este trabajo