Análisis estructural de la Mezquita pequeña Santa Sofía de Estambul

Abstract

La elevada actividad de las diferentes civilizaciones de la historia de la mediterránea ha dotado de un extenso patrimonio arquitectónico a todas las tierras bañadas por este mar. Su elevado valor artístico e histórico explica la preocupación de la sociedad actual por conservar este legado de nuestro pasado.

Es el caso del edificio objeto de estudio, la actual mezquita Pequeña Santa Sofía de Estambul. Se trata de una basílica bizantina con una de las mayores cúpulas de su época. El edificio tiene 1500 años de antigüedad, hecho que da crédito de su enorme valor histórico. A pesar de ello, la mezquita fue descuidada en el siglo pasado, provocando su progresivo deterioro, visible en la existencia de numerosas zonas fisuradas y deformadas. La apariencia exterior empeoró más cuando el 17 de agosto de 1999 el edificio sufre un importante sismo que aumenta la obertura de las fisuras en el revestimiento. Este hecho despierta la conciencia de la necesidad de frenar el deterioro de la estructura.

Sin embargo, el envejecimiento de las construcciones antiguas las ha transformado en pacientes delicados. Esta delicadeza exige antes de poder realizar cualquier actuación, un conocimiento previo, lo más exhaustivo posible, del estado actual y del comportamiento resistente de la construcción. Se trata de un análisis complejo por las características propias de las construcciones antiguas. Son de geometría complicada por estar formadas por una combinación de distintos elementos estructurales tales como muros de carga, contrafuertes, pilares, arcos, bóvedas o cúpulas. Además tenemos la presencia de numerosos materiales de características muy distintas como la obra de fábrica de ladrillo, la sillería, la madera o los metales. También complica el análisis la dificultad de considerar las acciones que afectan a largo plazo la construcción como la fluencia, el cansancio del material o los ciclos ambientales. Para poder afrontar este estudio tan complejo se requiere el empleo de herramientas sofisticadas de cálculo estructural en combinación con un buen conocimiento de los parámetros que definen la construcción, obtenidos de una medición in situ.

El análisis presente se engloba en este conjunto de estudios y responde a la voluntad por parte de los responsables de la Pequeña Santa Sofía de entender su funcionamiento estructural para, de esta forma, poder realizar una intervención que restaure los daños actuales y frene la degradación del edificio. La mezquita está construida básicamente en obra de fábrica de ladrillo, material de escasa resistencia a tracción. Por este motivo y por la complejidad de su geometría se va a utilizar como herramienta de análisis el método de los elementos finitos en combinación con un modelo constitutivo no lineal del material, concretamente un modelo traccióncompresión de daño. Esta herramienta aporta la facilidad de poder generar un modelo geométrico tridimensional mediante elementos tetraédricos, la capacidad de diferenciar el comportamiento a tracción y a compresión del material y gran versatilidad para analizar distintas hipótesis de carga.

El estudio se concentrará en el análisis de tres hipótesis de carga distintas. En primer lugar el comportamiento bajo el efecto exclusivo del peso propio. A continuación se analizarán los efectos que produce un asentamiento diferencial de las columnas respecto los muros. Finalmente se efectuará un análisis aproximado del efecto que produce una solicitación sísmica sobre el edificio, debido a la elevada actividad sísmica que padece la ciudad de Estambul. Con todo ello se pretende entender cuál es el comportamiento estructural del edificio y relacionar sus principales fisuras con las distintas hipótesis de carga.

References

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