ESTADO DEL ARTE DE METODOLOGÍAS DE...
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ESTADO DEL ARTE DE METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL EN EDIFICACIONES DE PATRIMONIO CULTURAL CASO BOGOTÁ D.C. CLARA MILENA PICO RODRÍGUEZ CANDY KATHERINE RUIZ TULANDE UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C. 2018
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ESTADO DEL ARTE DE METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL EN EDIFICACIONES DE PATRIMONIO CULTURAL CASO
BOGOTÁ D.C.
CLARA MILENA PICO RODRÍGUEZ CANDY KATHERINE RUIZ TULANDE
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.
2018
ESTADO DEL ARTE DE METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO ESTRUCTURAL EN EDIFICACIONES DE PATRIMONIO CULTURAL CASO
BOGOTÁ D.C.
CLARA MILENA PICO RODRÍGUEZ CANDY KATHERINE RUIZ TULANDE
Monografía para optar al título de Ingeniero Civil
Tutor: Paulo Marcelo López Palomino Ing. civil
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.
2018
AGRADECIMIENTOS
Los autores deseamos agradecer a los siguientes profesionales quienes realizaron aportes importantes durante el desarrollo del presente documento e hicieron posible la concepción del mismo. José Gustavo Martínez Murcia Arquitecto e Ingeniero Civil - miembro del comité AIS 600 Paulo Marcelo López Palomino Ing. Civil Grupo Centro de Documentación Dirección de Patrimonio Ministerio de Cultura
DEDICATORIA
Quiero dedicar este trabajo a mis padres por sembrar en mí la educación, la oportunidad de formarme para ser una gran Ingeniera Civil, a mi papá Alberto
Pico por su amor, apoyo y constancia para poder alcanzar cada una de las metas y logros propuestos, a mi mamá Carmen L. Rodríguez por cuidar de mí,
su preocupación y comprensión en los momentos más difíciles.
También a las personas que estuvieron a lo largo de mi proceso de formación, y que aportaron a crecer como profesional y personalmente, amigos, familia y
profesores.
Clara Milena Pico Rodríguez
Este trabajo está dedicado a mi familia, en primera instancia a mi esposo Luis Alfredo por su afán en mi formación profesional y comprensión ante mi
ausencia; también es dedicado a mi madre Doris, quien me apoyo emocional y materialmente en mi deseo de estudiar, también a mi hermana menor Angie por
proporcionarle a mi vida la chispa mágica para seguir adelante, además a aquellas personas que han sido mi apoyo incondicional ante los momentos
difíciles.
También dedico este trabajo a mis profesores porque a través de sus enseñanzas han logrado nutrirme a nivel profesional y humano, atesoraré todo lo que aportaron
a mi proyecto de vida.
Candy Katherine Ruiz Tulande
CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 10
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 11
2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................. 12
3. HIPÓTESIS ..................................................................................................... 13
4. OBJETIVOS .................................................................................................... 14
4.1. OBJETIVO GENERAL .............................................................................. 14
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................... 14
5. MARCO DE REFERENCIA ............................................................................ 15
5.1. MARCO CONCEPTUAL ........................................................................... 15
5.1.1. Reforzamiento .................................................................................... 15
5.1.2. Conservación ..................................................................................... 15
5.1.3. Rehabilitación ..................................................................................... 15
5.1.4. Restauración ...................................................................................... 15
5.2. MARCO TEÓRICO ................................................................................... 16
5.2.1. Vulnerabilidad sísmica ....................................................................... 16
5.2.2. Patrimonio cultural .............................................................................. 18
5.3. MARCO DE ANTECEDENTES ................................................................ 20
5.4. MARCO METODOLÓGICO ...................................................................... 22
5.4.1. Tipo de investigación .......................................................................... 22
5.4.2. Actividades de la investigación .......................................................... 22
5.4.2.1. Consulta bibliográfica .................................................................. 23
6. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................... 24
6.1. NORMATIVIDAD ACTUAL PARA BIENES DE INTERÉS CULTURAL .... 24
6.1.1. Decreto 678 De 1994 ......................................................................... 24
6.1.2. NSR-10 .............................................................................................. 24
6.1.3. Requisitos para intervenir un Bien de Interés Cultural ....................... 26
6.2. DESARROLLOS EN EL PAÍS SOBRE EL REFORZAMIENTO DE
ESTRUCTURAS DE PATRIMONIO ................................................................... 28
6.2.1. Manuales para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y
tapia 28
6.2.2. Proyectos de investigación enfocados al reforzamiento estructural ... 30
6.2.3. Futura normativa para intervención de edificaciones de patrimonio
cultural 34
6.3. METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE
PATRIMONIO EN OTROS PAÍSES ................................................................... 34
6.3.1. Avances en México ............................................................................ 35
6.3.2. Avances en Japón .............................................................................. 39
6.3.3. Avances en Perú ................................................................................ 40
6.4. SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE EDIFICACIONES DE PATRIMONIO
CARACTERÍSTICOS DE BOGOTÁ D.C. ........................................................... 42
6.4.1. Técnica constructiva tradicional en adobe ......................................... 42
6.4.2. Técnica constructiva tradicional en tapia pisada ................................ 44
6.4.3. Técnica constructiva tradicional en piedra ......................................... 46
6.4.4. Técnica constructiva tradicional en ladrillo ......................................... 47
6.4.5. Tipos de falla en construcciones de adobe y tapia pisada ................. 48
6.5. PATOLOGÍAS ESTRUCTURALES........................................................... 50
6.5.1. Humedad ............................................................................................ 50
6.5.2. Agentes biológicos ............................................................................. 51
6.5.3. Asentamientos ................................................................................... 52
6.5.4. Curva o deflexión de vigas ................................................................. 52
6.5.5. Grietas ................................................................................................ 52
6.5.6. Insectos en la madera ........................................................................ 53
6.6. METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO ............................................... 54
6.6.1. Reforzamiento con pañete estructural ................................................ 55
6.6.2. Reforzamiento con madera ................................................................ 56
6.6.3. Reforzamiento con dispositivos metálicos o fusibles dinámicos ........ 57
6.6.4. Reforzamiento con vigas de amarre y mejoras a la cubierta .............. 59
6.6.5. Reforzamiento con vigas de amarre en madera externa .................... 59
6.6.6. Reforzamiento con fibras de carbono ................................................. 61
6.6.7. Ensayos de laboratorio para evaluar metodologías de reforzamiento 61
6.6.7.1. Descripción ensayo con mesa vibratoria ..................................... 61
6.6.7.2. Descripción ensayo monotónico .................................................. 63
6.6.7.3. Resultados de ensayos realizados en avances investigativos
sobre metodologías de reforzamiento ......................................................... 64
6.6.8. Limitaciones ....................................................................................... 66
7. INVESTIGACIÓN EN EL CENTRO DE DOCUMENTACIÓN DEL MINISTERIO
DE CULTURA ........................................................................................................ 67
7.1. CONSOLIDACIÓN DE LA INFORMACIÓN .............................................. 68
7.2. ESCALA TEMPORAL (SISMOS EN BOGOTÁ VS. CONSTRUCCIÓN DE
EDIFICACIONES PATRIMONIALES) ................................................................ 71
7.3. CASO DE REFORZAMIENTO MUSEO DE ARTE COLONIAL ................ 73
7.3.1. Historia ............................................................................................... 73
7.3.2. Descripción de la edificación .............................................................. 74
7.3.3. Estudio de vulnerabilidad ................................................................... 75
7.3.4. Intervención reforzamiento estructural ............................................... 77
8. CONCLUSIONES ........................................................................................... 83
9. RECOMENDACIONES ................................................................................... 86
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................... 88
ANEXO 1 ............................................................................................................... 91
LISTA DE ILUSTRACIONES
Pág.
Ilustración 1. Diagrama de flujo determinación vulnerabilidad ............................... 17
Ilustración 2. Centro de Documentación Ministerio de Cultura .............................. 23
Ilustración 3. Montaje de especímenes, ensayo de tracción diagonal ................... 33
Ilustración 4. Falla de muros sometidos a carga lateral dinámica. ......................... 34
Ilustración 5. Interior de la Catedral Metropolitana de México ............................... 35
Ilustración 6. Detalle anillos de refuerzo. ............................................................... 37
Ilustración 7. Modelo de elementos finitos de la catedral. ...................................... 38
Ilustración 8. Construcción parcial con adobe. ...................................................... 43
Ilustración 9. Casa Poesía Silva. ........................................................................... 44
Ilustración 10. Representación construcción. ........................................................ 45
Ilustración 11. Iglesia de Nuestra Señora de La Candelaria .................................. 46
Ilustración 12 Iglesia de Santa Clara ..................................................................... 47
Ilustración 13. Basílica Menor del Voto Nacional. .................................................. 48
Ilustración 14. Muro con pérdida de material. ........................................................ 50
Ilustración 15. Viga afectada por hongos. .............................................................. 51
Ilustración 16. Construcción de contrafuertes ........................................................ 53
Ilustración 17. Madera afectada por xilófagos........................................................ 54
Ilustración 18. Muros reforzados con malla. .......................................................... 55
Ilustración 19. Detalle reforzamiento con madera .................................................. 57
Ilustración 20. Platina de acero ............................................................................. 58
Ilustración 21. Detalle reforzamiento vigas de amarre y mejora en la cubierta. ..... 60
Ilustración 22. Reforzamiento con viga de amarre externa. ................................... 60
Ilustración 23. Mesa vibratoria Laboratorio Instituto de Ingeniería UNAM ............. 63
Ilustración 24. Marco de pruebas utilizado para el ensayo con actuador ............... 64
Ilustración 25. Escala temporal .............................................................................. 72
Ilustración 26. Museo de Arte Colonial .................................................................. 73
Ilustración 27. Ubicación Museo de Arte Colonial .................................................. 75
Ilustración 28. Distribución zonas de reforzamiento. .............................................. 78
Ilustración 29. Distribución de dispositivos metálicos. ........................................... 79
Ilustración 30. Detalle conexión columna metálica a muro, vista en planta. .......... 80
Ilustración 31. Detalle conexión columna metálica a muro, vista en perfil. ............ 80
Ilustración 32. Reforzamiento y rigidización de entrepiso de madera. ................... 81
Ilustración 33. Detalle estructura par y nudillo. ..................................................... 82
LISTA DE GRÁFICAS
Pág.
Gráfica 1. Tipos de materiales según estudio ........................................................ 68
Gráfica 2. Estado del reforzamiento de edificaciones de patrimonio en Bogotá D.C.
............................................................................................................................... 69
Gráfica 3. Intervenciones realizadas en edificaciones según estudio .................... 70
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Requisitos para intervenir un bien de interés cultural .............................. 26
Tabla 2. Tipos de Falla. ......................................................................................... 49
Tabla 3. Casos representativos de reforzamientos en Bogotá D.C. ...................... 54
Tabla 4. Parámetros sísmicos del espectro de diseño ........................................... 77
Tabla 5. Eficiencias y limitaciones de metodologías de reforzamiento. ................. 83
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INTRODUCCIÓN
Bogotá D.C. cuenta con construcciones históricas que datan de la época de la colonia, desde finales del siglo XVI, elaboradas con materiales como el adobe, la tapia pisada, la piedra y el ladrillo, las cuales presentan un riesgo inminente frente a la acción de fenómenos naturales, entre ellos los movimientos telúricos, por no presentar un sistema sismo resistente, dado que durante su construcción no se requerían de especificaciones estructurales para garantizar un adecuado comportamiento ante fuerzas horizontales desarrolladas por la presencia sísmica. Teniendo en cuenta que Bogotá se encuentra en una zona de amenaza sísmica intermedia, y muy cerca de la zona alta, es necesario actualizar las construcciones antiguas para fortalecer su sistema de resistencia sísmica y garantizar la conservación de las edificaciones de tipo patrimonial que son un hito para la ciudad. Por tal razón, se plantea un estado del arte con el fin de analizar algunos estudios representativos desarrollados sobre el reforzamiento estructural en edificaciones de patrimonio en Bogotá D.C. El estado del arte presenta los avances investigativos en el país, incluyendo los manuales generados para la rehabilitación de este tipo de estructuras, proyectos de investigación y futura norma. Además, se mencionan las investigaciones dadas en países como México, Japón y Perú. De igual forma, se describen los sistemas constructivos utilizados en edificaciones patrimoniales, que determinan sus características en cuanto a materiales, tipos de falla estructural y patologías estructurales que se puedan presentar. Todos estos factores establecen la base para el análisis de las metodologías de reforzamiento estructural. Como aporte adicional se encuentra el diagnóstico del estado del reforzamiento, especificación de los materiales e intervenciones realizadas de una muestra de 132 edificaciones de interés cultural de la ciudad de Bogotá D.C., como producto de la investigación realizada en el Centro de Documentación del Ministerio de Cultura. Asimismo, se describe la intervención del reforzamiento estructural ejecutado en el Museo de Arte Colonial.
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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La ciudad de Bogotá D.C. cuenta con edificaciones de patrimonio cultural, histórico y arquitectónico, las cuales fueron construidas desde finales del siglo XVI, a través del tiempo la ciudad vivió una transformación en cuanto a la infraestructura física y humana que definió lo que es hoy en día Bogotá D.C.. No obstante, dichas edificaciones carecen de características y requerimientos estructurales, debido a que en su momento no existía alguna norma para su construcción puesto que la primera publicación de la Norma Sismo Resistente se dio en el año 1998 por medio de la NSR-98, originada debido al sismo presentado en Popayán en dicho año; la última actualización vigente es la NSR-10. El uso de algunas edificaciones de patrimonio cultural ha sido modificado a través del tiempo, y sectores residenciales se han convertido en sectores educativos o comerciales, sin llevarse a cabo mejoramiento a su estructura a pesar de su cambio de uso, haciendo necesario realizar reforzamientos estructurales con el fin de cumplir las normas actuales y garantizar de esta manera la resistencia y condiciones de seguridad estructural para los ocupantes de dichas edificaciones, sin dejar de lado el interés común de preservar este tipo de construcciones.
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2. JUSTIFICACIÓN
El territorio Colombiano se encuentra en una zona de alto riesgo sísmico debido a que en él confluyen tres importantes placas tectónicas, como son la placa del Caribe, la placa de Nazca y la placa Suramericana1, las cuales permanecen en constante movimiento, generando así actividad sísmica. El registro histórico de estos eventos sísmicos permite realizar una zonificación de las regiones más vulnerables como se presentan en la Norma Sismo Resistente NSR-10. Según el reglamento, Bogotá D.C. se encuentra ubicada dentro de una zona de amenaza sísmica Intermedia, sin embargo, la ciudad no está lejos de los límites de la zona de amenaza sísmica Alta del país; a esto también se le suma la forma en la cual fue construida la ciudad, debido a que las construcciones antiguas no cuentan con elementos estructurales establecidos en las normas actuales, generando así una alta vulnerabilidad sísmica. Las condiciones históricas y geológicas de la ciudad han condicionado que sea necesario el reforzamiento estructural para todas las edificaciones que fueron construidas sin la normatividad que hoy rige en Colombia, por esta razón es importante conocer los avances en el reforzamiento estructural para construcciones de patrimonio cultural de Bogotá D.C., así como los sistemas de reforzamiento utilizados para contrarrestar la amenaza ante un evento sísmico con la que cuentan dichas edificaciones, sin dejar de lado la conservación histórica y arquitectónica.
1ROSALES ROMERO, Francisco. El modelamiento del movimiento de las placas tectónicas: Una
propuesta para el aula. Trabajo de Maestría: Universidad Nacional de Colombia. Bogotá, 2012.
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3. HIPÓTESIS
Las edificaciones de patrimonio cultural están siendo intervenidas por medio de diferentes técnicas y sistemas de reforzamiento estructural, los cuales deben garantizar la capacidad para su funcionamiento seguro ante fenómenos naturales.
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4. OBJETIVOS
4.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar el estado del arte de las construcciones de patrimonio cultural en Bogotá D.C., comparando ventajas de los diferentes tipos de reforzamiento estructural.
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Identificar los diferentes sistemas constructivos utilizados en edificaciones patrimoniales.
Identificar las características de los diferentes sistemas de reforzamiento estructural utilizado en bienes inmuebles patrimoniales.
Determinar la eficiencia y limitaciones de los diferentes sistemas de reforzamiento.
Identificar las patologías estructurales típicas que se presentan en edificaciones de patrimonio cultural.
Revisar ensayos de laboratorio de las alternativas de reforzamiento estructural.
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5. MARCO DE REFERENCIA
5.1. MARCO CONCEPTUAL
Para abordar esta temática es importante definir algunos términos importantes y así poder entender cuándo se habla de reforzamiento o cualquier término similar, a continuación, se definen algunos de estos:
5.1.1. Reforzamiento Es la intervención que consiste en realizar una consolidación de la estructura de uno o más inmuebles, con el fin de garantizar los niveles de sismo resistencia y solicitaciones de acuerdo al reglamento NSR-10.
5.1.2. Conservación La conservación del patrimonio cultural hace referencia a la protección de cualquier inmueble o espacio público y privado ante el daño o peligro al que esté expuesto, con el fin de garantizar la permanencia de su estado físico actual, por ser bienes de interés cultural y símbolos de la sociedad.
5.1.3. Rehabilitación La rehabilitación de un bien inmueble pretende recuperar o mejorar su funcionalidad o calidad de la edificación, con el fin de conservar su uso original o adaptarlo a otro sin alterar su estructura inicial.
5.1.4. Restauración El proceso de restauración de un inmueble se basa en la recuperación de sus valores estéticos e históricos, tal y como era antes de cualquier deterioro sin alterar su uso original, estructura formal y espacial. 2
2 ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Decreto 678. (31, octubre, 1994). Bogotá D.C., 1994.
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5.2. MARCO TEÓRICO Luego de un análisis de más de 50 años sobre los efectos de terremotos, se tiene en cuenta que las estructuras históricas tienen una vulnerabilidad mayor ante fenómenos sísmicos, debido a que estas no cuentan con elementos que sirvan como refuerzo y a su vez ayuden a mejorar su resistencia, aumentando así su capacidad de deformación o disipación de energía impuesta por un sismo.3 5.2.1. Vulnerabilidad sísmica La vulnerabilidad sísmica se refiere a la cuantificación del potencial de mal comportamiento de una edificación respecto a alguna solicitación4, es decir, el nivel de daño que puede sufrir la edificación debido a la ocurrencia de un movimiento telúrico; el grado de daño va ligado a las características propias de la edificación, dependiendo de la ubicación, dado que según la geología del sector se define la probabilidad de la ocurrencia de un sismo, además de esto la vulnerabilidad depende de la capacidad que se tiene para soportar los esfuerzos a los cuales se puede ver sometida la misma estructura, por tanto es indispensable realizar una correcta evaluación de seguridad de la estructura. Es preciso conocer la estructura a intervenir, así que se debe desarrollar una metodología para determinar la vulnerabilidad estructural, según Páez Moreno y Hernández Delgadillo5 esta dependerá del diseño y cálculo estimado, los materiales que posee la edificación, las condiciones de la construcción y el mantenimiento, lo anterior se expresa de una manera clara en el diagrama de flujo mostrado en la ilustración 1.
3 NIGLIO, Olimpia y VALENCIA, William. Reducción del riesgo sísmico para el patrimonio
arquitectónico. Reducción del riesgo sísmico para el patrimonio arquitectónico. En: Apuntes. Revista de estudios sobre patrimonio cultural. 2015 4 ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERA SÍSMICA., Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente, Titulo A, Bogotá D.C., 2010. 5 PÁEZ MORENO, Diego Fernando. “Metodología para el estudio de la vulnerabilidad estructural
de edificaciones”. {En línea}. 2008. Disponible en: (http://tycho.escuelaing.edu.co/contenido/encuentros-suelosyestructuras/documentos/vulnerabilidad/01_diego_paez.pdf)
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Ilustración 1. Diagrama de flujo determinación vulnerabilidad
Fuente. Metodología para el estudio de la vulnerabilidad estructural de edificaciones
Durante el estudio de la capacidad de la edificación se debe evaluar los materiales con los que esta fue construida y determinar sus características de resistencia mediante ensayos no destructivos en su preferencia, con el fin de no debilitar la estructura existente, en última instancia se llevaran a cabo ensayos destructivos. Los siguientes son los aspectos para el estudio de vulnerabilidad de una edificación según el reglamento NSR-106:
a) Se debe determinar los índices de sobreesfuerzo (el cociente entre las solicitaciones equivalentes) individual de todos los elementos estructurales de la edificación, esto se realiza considerando las relaciones entre la demanda sísmica de esfuerzos y la capacidad de resistir de la edificación.
b) Formulación de una hipótesis de secuencia de falla de la edificación con
base en la línea de menor resistencia, identificando la incidencia de la falla progresiva de los elementos, iniciando con aquellos con un mayor índice de sobreesfuerzo.
c) Definición de un índice de sobreesfuerzo general de la edificación, definido
con base en los resultados del ítem anterior. El inverso del índice de sobreesfuerzo general expresa la vulnerabilidad de la edificación como una
6 ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERA SÍSMICA., Reglamento Colombiano de
Construcción Sismo Resistente, Titulo A, Bogotá D.C., 2010.
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fracción de la resistencia que tendría una edificación nueva construida de acuerdo con los requisitos del reglamento NSR-10.
d) Obtención de un índice de flexibilidad general de la edificación, el cual
indica la susceptibilidad de la estructura a tener deflexiones o derivas excesivas, con respecto a las permitidas por el Reglamento. El inverso del índice de flexibilidad general expresa la vulnerabilidad sísmica de la edificación como una fracción de la rigidez que tendría una edificación nueva construida de acuerdo con los requisitos que se exigen.
Se incluyen algunos requisitos adicionales para edificaciones indispensables (grupo de uso IV), estas edificaciones son aquellas que no pueden dejar de funcionar a pesar de la ocurrencia de un sismo, es decir, que su operación debe continuar y sus instalaciones deben seguir en buen estado para su funcionamiento, estas consideraciones se pueden consultar en el reglamento.
5.2.2. Patrimonio cultural El término patrimonio es considerado como cualquier objeto, sitio, costumbres o manifestaciones que guardan un legado histórico, al constituirse como parte de la memoria de la sociedad y no tan solo eso, parte de su historia e identidad, bajo estas características aquello que es definido o tildado como patrimonio merece ser protegido para su debida conservación.
De acuerdo al Instituto Distrital de Patrimonio Cultural (IDPC), se clasifican como:
Patrimonio material: Son todos aquellos bienes tangibles bien sea mueble e inmueble, los cuales tienen un interés de tipo histórico, estético, cultural, etc.
Patrimonio inmueble: Son aquellos sectores, conjuntos inmuebles en
espacio público, construcciones que son representativos para una comunidad.
Patrimonio mueble: Este patrimonio se caracteriza por su capacidad de ser desplazado de un lugar a otro, como colecciones o materiales de diversos temas, esto incluye los monumentos en espacio público.
Patrimonio inmaterial: Este tipo de patrimonio se constituye por todo tipo de prácticas, expresiones, conocimientos, espacios, técnicas artesanales, entre otros que las comunidades consideran como parte de su patrimonio cultural.
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Patrimonio Natural: Este alude a valores históricos, geográficos, científicos y ambientales, entre ella están las formaciones físicas, formaciones geológicas, parques naturales y reservas naturales, son aquellos factores que son parte del medio, en este caso la ciudad de Bogotá, ejemplo específico de ello son los cerros orientales.
Las edificaciones definidas como patrimonio cultural se clasifican como patrimonio material inmueble, estas edificaciones fueron definidas así por medio de la resolución o normatividad que rige a cada uno de estos predios y esto se debe al cumplimiento de ciertos parámetros básicos, como la antigüedad de la construcción y su legado arquitectónico lo cual obliga a que dichos inmuebles sean conservados a través del tiempo y así, la identidad de estos sectores de la ciudad se mantiene a pesar de los adelantos constructivos y novedades que surgen día tras día. En la ciudad, se encuentran sectores constituidos por edificaciones de patrimonio cultural, concentrados principalmente en la zona centro en la localidad de La Candelaria, por ello desde 1980 a través de la Corporación La Candelaria se adelantaron las labores de protección y conservación de los inmuebles, esta corporación desde el día 30 de noviembre de 2006 se transformó en el Instituto Distrital de Patrimonio Cultural por medio del artículo 92 del acuerdo 257. Posterior a la fundación de Bogotá D.C. en 1538 se da inicio al desarrollo de la ciudad, al llevarse a cabo el establecimiento de congregaciones religiosas y ciudadanos españoles, estas casas cuentan con características especiales como el poseer múltiples patios, estilos como el colonial o republicano; por otro lado, se resalta la localidad de Teusaquillo construido desde los años 1930, caracterizada por ser de tipología patrimonial y poseer edificaciones con gran encanto arquitectónico. Las construcciones patrimoniales que se encuentran hoy día en la ciudad han perdurado a pesar de los diferentes eventos que se han generado como es el caso del incendio del año 1900 y el bogotazo dado en 19487, eventos que generaron la destrucción de una cantidad importante de construcciones de gran valor histórico para la ciudad.
7 HERNÁNDEZ, Ricardo Restrepo, “Cesó la horrible noche” [Cortometraje], Bogotá D.C., 2013.
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5.3. MARCO DE ANTECEDENTES El estudio de las construcciones elaboradas en tierra, bien sea en tapia o adobe se ha realizado debido a que desde tiempos antiguos estos han sido los materiales en esencia disponibles para la población de manera inmediata, desde la época de la colonia hubo presencia de aportes importantes en cuanto al estudio de los sismos, basados en la recopilación de información como reportes y registros sobre los eventos ocurridos y la intensidad de los daños que se contemplaron en las edificaciones. No existen documentos técnicos previos al siglo XX con recomendaciones para la construcción de edificaciones sismo resistentes. Sin embargo, se puede decir que la sismología en Colombia tuvo sus inicios formales en el año 1940, cuando el padre Jesús Emilio Ramírez fundó el instituto Geofísico de los Andes Colombianos, adscrito a la Universidad Javeriana y fue participe en la organización del año Geofísico internacional en 1958. En 1972, se implementó una reforma en la malla curricular del postgrado en Ingeniería Civil de la Universidad de los Andes, incluyendo así asignaturas de Dinámica de Estructuras, Dinámica de Suelos, Ingeniería Sísmica y sismología teórica, dicho postgrado tendría su apertura en el año 1974, siendo la primera vez que se abordan cursos sobre terremotos y aplicación del análisis del comportamiento sísmico en estructuras.8 Posterior a esto, el Ingeniero Alberto Sarria Molina junto con otros ingenieros del país fundaron en la Universidad de los Andes la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS), que en 1975 pasó a ser un ente externo e independiente de la Universidad, dicha organización ha sido de gran importancia para el desarrollo de la Ingeniería Sísmica en Colombia y la implementación de prácticas adecuadas en el diseño y construcción sismo resistentes. A principios de la década de los ochenta, la AIS publica la primera norma sísmica del país: Requisitos sísmicos para Edificios, AIS-100-81. Sin embargo, la aplicación de este documento no era de carácter obligatorio, por lo cual, luego del terremoto de Popayán en 1983 surgió el Código Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes CCCR-84, de la mano del Decreto 1400 de 1984. De esta forma, se implementó por primera vez un código de diseño sísmico de estructuras
8 NIGLIO, Olimpia y VALENCIA MINA, William. Reducción del riesgo sísmico para el patrimonio
arquitectónico. Una comparación entre experiencias de Colombia y Japón. En: Apuntes. Revista de estudios sobre patrimonio cultural, 2015.
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en Colombia, de obligatorio cumplimiento por ser un decreto nacional9. Posteriormente, este código fue actualizado mediante el Decreto 33 de 1998, conocido como Reglamento Colombiano de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-98. Este nuevo decreto, más exigente que el anterior, incorporó una zonificación sísmica mejor fundamentada y presentó cambios en cuanto al detallado de las estructuras de concreto reforzado. A partir del año 2008, la AIS llevó a cabo la actualización del reglamento NSR-98 e implementó la nueva reglamentación de la norma AIS 100-09 como el componente técnico de la más reciente versión del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10; esta versión incluyo aspectos importantes tales como la especificación y requisitos para el uso de aisladores y amortiguadores sísmicos, se especifica el espectro de diseño que podría usarse para la adecuación de estructuras declaradas como patrimonio histórico, sin embargo no incluye el comportamiento sísmico de edificaciones antiguas o de tipo patrimonial, construidas con materiales como adobe, tapia pisada y tierra. Las únicas leyes que se han establecido con respecto al patrimonio histórico de Colombia datan desde 1959 con la expedición de la Ley 163, en la cual se dictaron “medidas sobre defensa y conservación del patrimonio histórico, artístico y monumentos públicos de la nación”, pero a raíz de la implementación de la Constitución Política de 1991, se consolidaron herramientas específicas para la gestión y protección del patrimonio cultural, las cuales fueron modificadas por la Ley 1185 de 2008, reflejando un desarrollo en la visión del patrimonio cultural en Colombia. Con base en lo anterior es importante resaltar que las edificaciones construidas en tierra aún existentes no cuentan con exigencias estructurales definidas en los últimos reglamentos de sismo resistencia, por esta razón se han desarrollado diferentes análisis y estudios para comprender el comportamiento de estas edificaciones antiguas.
9 NIGLIO, Olimpia y VALENCIA MINA, William. Evolución de la ingeniería sísmica, presente y
futuro: Caso Colombia e Italia. VI Congreso Colombiano de Ingeniería Sísmica, Bucaramanga, 2013
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5.4. MARCO METODOLÓGICO El estado del arte del reforzamiento de construcciones patrimoniales, se desarrolla a partir de la consulta bibliográfica sobre dicho tema, además se realiza el diagnóstico del estado estructural de los bienes de interés cultural de la ciudad de Bogotá D.C..
5.4.1. Tipo de investigación La investigación se llevó a cabo con carácter cuantitativo y específicamente es una investigación retrospectiva, pues durante la investigación se contó con gran cantidad de información con la cual se pudo identificar las técnicas más usuales de reforzamiento en estructuras de patrimonio.
Además de esto también la investigación es de tipo descriptivo, dado que se realiza una caracterización de las metodologías de reforzamiento utilizado.
5.4.2. Actividades de la investigación Las actividades iniciaron con la recopilación de información sobre los predios clasificados como patrimonio cultural que reposan en el Centro de Documentación del Ministerio de Cultura, dichas consultas se prolongaron por dos meses los días lunes y martes, sin embargo, se solicitó un permiso a la entidad para poder acceder a los archivos los días viernes, día adicional a los habilitados para realizar las consultas en la entidad, esto con el fin de avanzar en el proceso investigativo. Posteriormente se elaboró la consolidación de la información, para proporcionar un diagnóstico del estado de las edificaciones de patrimonio cultural en la ciudad de Bogotá D.C. en materia de reforzamiento. Además, para el desarrollo del estado del arte se consultaron por diferentes medios la normatividad que actualmente rige los predios de patrimonio, así como los manuales, proyectos y avances al respecto a nivel nacional e internacional. Se revisaron los sistemas constructivos y metodologías de reforzamiento aplicadas en las edificaciones patrimoniales de Bogotá D.C., a partir de la información extraída del centro de documentación del Ministerio de Cultura.
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Ilustración 2. Centro de Documentación Ministerio de Cultura
Fuente. Propia
5.4.2.1. Consulta bibliográfica Se obtuvo información de diferentes fuentes bibliográficas tales como el centro de documentación del Ministerio de Cultura, bases de datos electrónicas, consultas en bibliotecas públicas de Bogotá D.C. y proyectos de investigación extraídos de diferentes Universidades. Dicha actividad se realizó del 11 de septiembre de 2017 al 17 de noviembre de 2017.
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6. ESTADO DEL ARTE
6.1. NORMATIVIDAD ACTUAL PARA BIENES DE INTERÉS CULTURAL En Colombia las construcciones de tipo patrimonial o de interés cultural, se ven respaldadas por diferentes consideraciones normativas, estableciendo los parámetros a seguir para el desarrollo de un determinado proyecto o intervención de reforzamiento, a continuación, se resaltan estas consideraciones:
6.1.1. Decreto 678 De 1994 Actualmente las intervenciones en inmuebles de interés cultural están normalizadas bajo las disposiciones dictadas por este decreto, allí se establecen los parámetros básicos y requisitos que hay que cumplir que desarrollar un proyecto en este tipo de bienes.10
De acuerdo a la revisión de los archivos que reposan en el Centro de Documentación del Ministerio De Cultura, se identificó que esta es la normatividad base para la presentación de proyectos en Bogotá D.C. y depende de su cumplimiento que sea aprobado cualquier proyecto por parte del Ministerio. Aunque este decreto define los parámetros en estas edificaciones no contiene ninguna exigencia de carácter estructural que implique la determinación de la vulnerabilidad o el reforzamiento; se dictan disposiciones de carácter estético, en donde se deben cumplir con dimensiones mínimas o máximas, se prescriben las áreas y se establecen procedimientos según la categorías y posibles intervenciones, definidas en el mismo.
6.1.2. NSR-10 La normativa sismo resistente del país no deja desprotegidas totalmente las edificaciones que fueron construidas antes de la vigencia de este reglamento, puesto que contiene las pautas para los inmuebles que requieren ser actualizados, dictando los parámetros para realizar una correcta evaluación e intervención de
10
ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ. Decreto 678. (31, octubre, 1994). Bogotá D.C., 1994.
25
estas estructuras, sin embargo, existe un vacío en la normatividad al no estar estandarizados los sistemas estructurales para edificaciones de tipo patrimonial.
Actualmente para intervenir este tipo de edificaciones se necesita la aprobación del Instituto Distrital de Patrimonio Cultural, entidad que regula el patrimonio de Bogotá D.C., también se requiere la aprobación del Ministerio de Cultura cuando el bien está declarado a su vez como patrimonio nacional, dichas entidades evalúan el proyecto a realizarse y deben dar el visto bueno; además el proyecto debe ser radicado y aprobado ante la curaduría urbana quienes evalúan los parámetros consignados en el numeral A.10.1.4 del reglamento sismo resistente, donde establecen las etapas que deben desarrollarse durante el proyecto, a continuación, se relacionan:
Información Preliminar
o Etapa 1: Se debe verificar que la construcción este dentro del alcance, es decir, como actualización a la norma.
o Etapa 2: Se debe recopilar información sobre el diseño geotécnico y sistema estructural de la edificación existente, el proceso constructivo, las modificaciones realizadas en la edificación, lo anterior siguiendo las disposiciones o metodologías definidas en el numeral A.10.2. del reglamento NSR-10.
o Etapa 3: Se debe calificar el estado del sistema estructural según:
El diseño del sistema estructural, la cimentación y la construcción.
El estado de Mantenimiento y conservación.
Evaluación de la estructura existente
o Etapa 4: Se deben determinar las solicitaciones equivalentes
o Etapa 5: Se debe realizar un análisis elástico de la estructura y de la cimentación, sometiéndolo a las solicitaciones equivalentes definidas anteriormente.
o Etapa 6: Se debe determinar la resistencia existente.
o Etapa 7: Se debe obtener la resistencia efectiva de la estructura a
partir de la resistencia existente afectándola por los coeficientes de reducción definidos en la etapa 3.
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o Etapa 8: Se define el índice de sobreesfuerzo.
o Etapa 9: Utilizando los desplazamientos horizontales se determinan
las derivas de la edificación.
o Etapa 10: Se determina el índice de flexibilidad
Intervención del Sistema Estructural
o Etapa 11: Las modificaciones se deben establecer, este caso sería actualización al reglamento.
o Etapa 12: Se debe analizar la estructura y la propuesta nuevamente.
Cumpliendo las anteriores disposiciones, si los análisis resultantes son favorables encontrándose dentro de los lineamientos de la norma se hace posible realizar el reforzamiento.
6.1.3. Requisitos para intervenir un Bien de Interés Cultural Para realizar la intervención de tipo reforzamiento estructural en bienes de interés cultural es necesario solicitar ante las curadurías urbanas las respectivas licencias de construcción, no sin antes tener el anteproyecto debidamente aprobado por el Ministerio de Cultura, entidad que exige los siguientes requisitos para la revisión y aprobación del mismo:
Tabla 1. Requisitos para intervenir un bien de interés cultural
DO
CU
ME
NT
OS
JU
RÍD
ICO
S
Ficha de Registro de proyectos.
Carta de solicitud de autorización de intervención por parte del propietario. (debe incluir dirección del predio, uso y el tipo de intervención a realizar)
Carta del propietario autorizando a un profesional idóneo responsable del proyecto con matrícula profesional.
Certificado de tradición y libertad
Concepto con uso y edificabilidad, y demás pertinentes, con base en la norma vigente que regule estos predios.
Memorial de responsabilidad suscrito por el ingeniero responsable del proyecto estructural, según norma NSR-10.
Fuente. Ministerio de Cultura.
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Tabla 1. Requisitos para intervenir un bien de interés cultural (Continuación)
DO
CU
ME
NT
OS
TÉ
CN
ICO
S
DOCUMENTOS BÁSICOS
Memoria descriptiva, incluyendo estado actual del inmueble, descripción del tipo de obra y procedimientos de intervención.
Plano de localización del inmueble
Manzana Catastral reciente.
ESTUDIOS PRELIMINARES
Reseña Histórica del inmueble
Investigación tipológica resaltando la evolución constructiva del inmueble y los usos que ha tenido.
LEVANTAMIENTO ARQUITECTÓNICO
Planos de levantamiento arquitectónico (plantas, cortes y fachadas)
Planos de licencias de construcción anteriores (si las hay)
Registro fotográfico a color con la descripción y localización de las tomas.
CALIFICACIÓN Y DIAGNÓSTICO
Estudio patológico del inmueble
Planos de calificación y diagnóstico del inmueble (plantas, cortes y fachadas)
COMPONENTE ESTRUCTURAL
Concepto sobre la estructura existente expedido por un ingeniero civil.
Estudio y concepto geotécnico realizado por un profesional responsable.
Estudio de vulnerabilidad sísmica expedido por un ingeniero civil.
PROPUESTA DE INTERVENCIÓN
Planos de localización de la intervención.
Planos del proyecto en planta (ejes estructurales, niveles, convenciones y especificaciones técnicas.)
Planos del proyecto en cortes longitudinales y transversales (ejes estructurales, niveles, convenciones y especificaciones técnicas) incluyendo propuesta estructural según el caso.
Planos del proyecto en fachadas.
Planos de detalles constructivos
Memoria descriptiva y de cálculo del proyecto estructural de intervención estableciendo el índice de vulnerabilidad final de la estructura.
Planos del proyecto estructural en plantas, cortes y detalles estructurales
SEGUIMIENTO A LA INTERVENCIÓN
Informe final de los trabajos realizados.
Ficha de seguimiento al estado de conservación.
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6.2. DESARROLLOS EN EL PAÍS SOBRE EL REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE PATRIMONIO
Como adelantos realizados por las diferentes entidades estatales y académicas, en función de la mitigación del riesgo de las edificaciones de interés cultural y de patrimonio ante fenómenos sísmicos, en este capítulo se realiza una descripción sobre los proyectos y avances del reforzamiento de este tipo de construcciones.
6.2.1. Manuales para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia
Existen manuales desarrollados por la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica – AIS11 que ilustran la forma como se construía en la época colonial y ayudan a identificar las insuficiencias que presentan edificaciones constituidas con materiales como la tapia y el adobe ante la presencia de terremotos, de igual forma presentan alternativas para intervenir dichas construcciones y reducir su vulnerabilidad sísmica.
Según la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, algunos de los problemas que presentan las estructuras de tapia pisada y adobe que aumentan su vulnerabilidad son:
El uso de cimentación inadecuada que genera asentamientos diferenciales, y debilitan los muros.
Presencia de irregularidades considerables, en planta y en altura, siendo más difícil la evaluación del comportamiento estructural ante cargas dinámicas.
Configuración inadecuada de los muros, presentando distribuciones irregulares de la resistencia de la estructura.
Pérdida de la verticalidad de los muros, lo cual aumenta las solicitaciones en los mismos debido a efectos de segundo orden.
Falta o mala protección contra la humedad de los muros.
11
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA. Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia pisada. Bogotá. 2004
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Conexiones entre muros no adecuadas, las cuales generan juntas con mal comportamiento y planos de debilidad
Falta de recubrimiento de los muros, lo cual los hace menos resistentes a la intemperie.
Ausencia de diafragmas, que impiden el comportamiento en conjunto de la estructura
Apoyos indebidos de la cubierta sobre elementos que llegan a los muros, generando empujes no deseados sobre los mismos.
Estos factores pueden presentar asentamientos diferenciales que a su vez debilitan los muros principales y disminuyen su capacidad de carga, también se producen efectos de torsión y sobreesfuerzos sobre los elementos de la edificación debido a irregularidades geométricas; fallas locales en muros e inestabilidad por instalaciones dentro de estos o por la inadecuada conexión entre los elementos.
Entre las alternativas de rehabilitación sísmica que propone la AIS en sus manuales para retrasar el colapso total o parcial de las estructuras en caso de terremotos se encuentra:
Disminución del peso: esto ayuda a la disminución de las fuerzas inerciales que se producen por la acción del sismo
Mejoramiento del entrepiso y su acción de diafragma: este mejoramiento se puede realizar de tres formas, por medio de la fundición de una placa de concreto sobre el entablado de madera, la instalación de vigas coronas sobre los muros y el perímetro de la estructura cuando haya ausencia de estos elementos, o bien sea colocando un entramado en las dos direcciones del entrepiso garantizando la adecuada conexión con todos los elementos perimetrales de la estructura.
Rehabilitación de muros: se puede desarrollar por medio de la instalación de mallas electrosoldadas en las zonas críticas de los muros y un recubrimiento con mortero de cal y arena, o también con la implementación de tablas de maderas de forma horizontal y vertical con el fin de aumentar la resistencia de los muros y mantener el confinamiento de la estructura.
30
Rehabilitación de cubiertas: reconstruir la estructura de cubierta con elementos en buen estado y arriostrar adecuadamente la estructura para mejorar el comportamiento ante cargas verticales y horizontales.
Rehabilitación de pañetes y revoques: en las grietas o donde se evidencie desgaste del revoque, utilizar mortero de cal y la instalación de malla ordinaria.
6.2.2. Proyectos de investigación enfocados al reforzamiento estructural
Como desarrollo del tema de reforzamiento estructural en construcciones de tipo patrimonial se resalta el aporte de D. Ruíz, C. López y J. Rivera12 puesto que realizaron un proyecto en donde se resalta la gran vulnerabilidad con la que cuentan las construcciones en adobe y tapia, destacando que aunque estas construcciones perduren a lo largo del tiempo esto no representa seguridad en que sean sismo resistentes, como caso particular se toma la ciudad de Arg-é- Bam construida totalmente en adobe y tapia, cuenta con una antigüedad de más de 2.020 años; fue destruida en un 80% por un sismo de 6,3 grados en la escala de Richter ocurrido en 2003, posteriormente fue reconstruida. Se aclara que dicho proyecto constituye una propuesta de normatividad para ser anexada a la futura actualización del reglamento sismo resistente, con el fin de que las construcciones en tierra puedan contar con una normatividad que las cobije, estableciéndose parámetros estandarizados para estas construcciones en específico. Se determina que es necesario caracterizar los materiales de la estructura, por medio de la extracción de muestras tomadas de por lo menos el 50% de los muros de carga, con un tamaño mínimo de 5 cm a una pieza entera, debiéndose realizar pruebas para realizar la caracterización física, química y mecánica, obteniendo parámetros mínimos de resistencia, si esto no se cumple se deben reemplazar las piezas de adobe por otras que cumplan con este parámetro. Se establecen los diferentes tipos de obras permitidas, tales como: primeros auxilios, reparaciones locativas, reforzamiento estructural, rehabilitación o adecuación funcional, restauración, obra nueva, ampliación, consolidación, liberación, modificación y reconstrucción.
12
Ruiz, D., López, C., Rivera, J.C. Propuesta de normativa para la rehabilitación símica de edificaciones patrimoniales, En: Apuntes, Julio – Diciembre 2012, Volumen 25, p. 226 – 239.
31
Uno de los documentos encontrados sobre el estudio de estos materiales es el artículo de Yamin y Rodríguez13, en el que resalta en primera instancia la vulnerabilidad con que cuentan estas edificaciones debido a los antecedentes de desplomes de estas construcciones de manera súbita ante sismos de nivel moderado, por lo cual se destaca la necesidad de reforzamiento, por esto se abordan las diferentes alternativas “La primera de ellas consistente en el reforzamiento con malla y mortero de cal en sitios estratégicos de la edificación. Esta alternativa está basada en amplios desarrollos de investigación en países como Perú.14 La segunda alternativa seleccionada consiste en el reforzamiento mediante elementos confinantes de madera, la cual está basada en trabajos de investigación adelantados en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico, CITEC, de la Universidad de los Andes.” En este trabajo de estudio se elaboraron cuatro especímenes a escala 1:5 construidos en adobe sin refuerzo, adobe reforzado con madera, adobe reforzado con malla y Tapia pisada reforzada con madera; durante este estudio se realizaron correcciones de tiempo para simular las características del comportamiento real, los especímenes fueron sometidos a las solicitaciones del sismo de Tauramena de 1995, hasta llegar al colapso o falla del modelo; como resultado de estas modelaciones se concluyó que las edificaciones así fuesen reforzadas aún constituían un riesgo al darse en todos los casos fallas súbitas. Este documento definió a las cubiertas como un punto débil de las edificaciones construidas en tierra, ya que persistía su colapso ante movimientos fuertes a pesar del reforzamiento en los muros, siendo recomendando el reforzamiento de las uniones; también se definió que las alternativas de reforzamiento estudiadas eran funcionales ya que, si otorgaban mayor resistencia a los muros de la edificación, siendo mejor el comportamiento de la estructura reforzada con madera que la reforzada con malla y cal; también se definió que la modelación realizada por un medio computacional coincidía con los datos obtenidos en el modelo a escala, por lo tanto se podía predecir las derivas y puntos débiles de la edificación.
13 YAMIN Luis, et al., Comportamiento Sísmico y alternativas de rehabilitación de edificaciones en
adobe y tapia pisada con base en modelos a escala reducida ensayados en mesa vibratoria, En: Revista de Ingeniería – Universidad de los Andes, 2003, Revista 45, p. 175 – 190.
14 ZEGARRA L., San Bartolomé. Manual Técnico para el reforzamiento de las viviendas de adobe
existentes en la costa y la sierra. Lima – Perú, 2001.
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Por otro lado los autores E. Maldonado y G. Chío15, elaboraron un análisis acerca de las metodologías para determinar la vulnerabilidad de las edificaciones antiguas construidas en tierra, específicamente se aborda la metodología propuesta por Benedetti y Petrini donde se cuantifica la vulnerabilidad de edificaciones según doce (12) parámetros: distribución de muros, tipo de organización estructural, calidad del sistema resistente, relación demanda-capacidad, suelo y pendiente, configuración en planta, entrepisos, cubierta y sistema de techos, aberturas en los muros, estado de conservación, elementos no estructurales y la edad de la edificación Durante este trabajo se estimaron índices de vulnerabilidad mediante el análisis de una población, se tomó una muestra de 53 casas de la ciudad de Bucaramanga de diferentes sectores, allí se estimaron los índices de vulnerabilidad de cada una de ellas y se modeló hasta llegar al punto de falla, este modelo fue sometido a aceleraciones de 0.02g determinando un índice de daño, se aportó así funciones de vulnerabilidad mediante matrices y funciones logradas para la ciudad de Bucaramanga; dentro de las conclusiones se catalogaron las construcciones en tierra como vulnerables por su gran peso ya que al presentarse un sismo se desarrollan grandes fuerzas que no son capaces de resistir, generando así una falla violenta. Por otra parte, la investigación documentada por López16 se enfocó hacia el reforzamiento de mampostería por medio de pañete estructural dispuesto en una solo cara del muro, se realizaron pruebas sobre mampostería reforzada y no reforzada, implementando diferentes ensayos de laboratorio sobre especímenes o muretes elaborados.
15
MALDONADO, Esperanza y CHÍO Gustavo, Estimación de las funciones de vulnerabilidad sísmica en edificaciones en tierra. En: Ingeniería & Desarrollo. Universidad del Norte., 2009, Revista 25, p. 180 – 199. 16
LÓPEZ RESTREPO, Sebastián. Evaluación del comportamiento de muros de mampostería no reforzada recubiertos con mortero reforzado. Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. Bogotá. 2012
33
Ilustración 3. Montaje de especímenes, ensayo de tracción diagonal
Fuente. López Restrepo, Sebastián. Evaluación del comportamiento de muros de mampostería no reforzada recubiertos con mortero reforzado.
Estos ensayos fueron implementados para determinar la resistencia ante fuerzas compresivas, de tracción y dinámicas, de ellos se concluyó que el muro reforzado tuvo una resistencia superior en un 2.6 ante fuerzas de tracción diagonal; ante fuerzas laterales el muro reforzado resistió entre 4 a 5 veces más que uno sin refuerzo, encontrándose así resultados positivos que pueden ser mejorados al implementarse el reforzamiento en las dos caras del muro; por otro lado, el mecanismo de falla mejora al obtenerse una falla gradual que otorga tiempo para realizar la debida evacuación; para llegar a estos valores de resistencia en la elaboración o implementación del pañete estructural, se debe respetar la distancia de los anclajes de la malla electrosoldada así como calidad de estos.
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Ilustración 4. Falla de muros sometidos a carga lateral dinámica.
Fuente. López Restrepo, Sebastián. Evaluación del comportamiento de muros de mampostería no reforzada recubiertos con mortero reforzado.
6.2.3. Futura normativa para intervención de edificaciones de patrimonio cultural Se ha indagado con diferentes miembros colaboradores del Comité AIS-600, dedicados a “Edificaciones de Tierra y Patrimoniales”, quienes están desarrollando una propuesta para dictar la normatividad de inmuebles de interés cultural, orientados a las construcciones tapia pisada y adobe de uno y dos pisos, se conoce que se pretende establecer los parámetros de intervención y reforzamiento para este tipo de estructuras.
6.3. METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE PATRIMONIO EN OTROS PAÍSES
Las construcciones en adobe y tapia son particulares de varias partes del mundo, tras su afectación por la acción de terremotos o sismos se da la necesidad de implementar estrategias, alternativas y normas que mitiguen la vulnerabilidad sísmica a las que se someten estas edificaciones ante dichos fenómenos. A continuación, se describen algunos de los avances que se han realizado en diferentes países sobre las características estructurales de este tipo de construcciones.
35
6.3.1. Avances en México
Uno de los proyectos importantes que se ha desarrollado en México sobre el tema de rehabilitación y reforzamiento fue el ejecutado en la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México, con la participación del Instituto de Ingeniería de la UNAM.
La catedral está conformada por cinco naves: una central, dos naves laterales procesionales y dos naves extremas de capillas. La nave central está cubierta por una bóveda cilíndrica, soportada por 16 columnas de cantera; las naves procesionales poseen bóvedas esféricas y las dos naves extremas contienen muros robustos de mampostería. Los muros que dividen las capillas y los de la fachada proporcionan al templo una rigidez considerable y aportan resistencia ante cargas laterales debido a su distribución perimetral. 17 El material primario de construcción es el concreto ciclópeo, compuesto por piedras de origen volcánico, con juntas de mortero de cal y arena. Las columnas y arcos son de piedra de tipo andesita.
Ilustración 5. Interior de la Catedral Metropolitana de México
Fuente. Mario Guzmán, Catedral Metropolitana de México. 2013
Desde la construcción de la catedral (año 1573) se presentaron una serie de asentamientos diferenciales y posteriores hundimientos, debido a que la ciudad de México y la zona metropolitana se asentaron sobre una cuenca lacustre, conformada por cinco lagos que en invierno se unían. Por esta razón se dio la
17
MELI PIRALLA, Roberto. La Rehabilitación de la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México. En: Revista Digital Universitaria UNAM, 30 de Junio de 2001, Vol.2 No.2
36
necesidad de realizar la rehabilitación de este templo, con el fin de ajustar la geometría del edificio. De acuerdo a los estudios geológicos y geotécnicos18, el tipo de suelo donde se encuentra la Catedral es de tipo blando y con mantos acuíferos. Teniendo en cuenta que en este tipo de suelos no consolidados, las zonas donde han sido menos cargadas antes de su edificación se convierten en las más vulnerables a deformaciones y se hunden rápidamente, tal como se evidenció con la catedral. Con el propósito de corregir las diferencias de nivel en diferentes puntos del edificio y generar movimientos que favorecieran la estabilidad estructural del edificio, se realizó el proceso de subexcavación y luego se mejoró el subsuelo por medio de la inyección de mortero. Además de esto, se realizó un reforzamiento a la cimentación de la estructura, colocando alrededor de cada columna principal y arriba de las contratrabes, un anillo octagonal de perfiles de acero estructural en forma de armadura, así como un refuerzo de manera similar sobre las contratrabes transversales y longitudinales, esto con el fin de obtener una correcta conexión entre el refuerzo nuevo y el existente, tal como se puede observar en la Ilustración 6. Se realizó un análisis sobre el comportamiento de la estructura y los esfuerzos introducidos por el peso de la construcción, mediante un modelo de elementos finitos, el cual no tiene en cuenta las distorsiones originadas por los hundimientos diferenciales. La modelación analítica de la Catedral se desarrolló en el plano y en el espacio, para la elaboración de cada uno de los modelos se tuvieron en cuenta los detalles geométricos de la estructura, sin embargo se simplificaron algunos elementos en secciones más simples debido a su complejidad, sin dejar de lado sus propiedades reales.
18
INSTITUTO DE INGENIERÍA UNAM. Catedral Metropolitana: Hundimiento y Rescate. México 2013
37
Ilustración 6. Detalle anillos de refuerzo.
Fuente. UNAM. Catedral Metropolitana: Hundimiento y Rescate. 2013
Del modelamiento se puede evidenciar que los esfuerzos son moderados y reflejan un buen criterio estructural con el cual fue concebida la edificación como se puede ver en la Ilustración 7. En la parte norte de la Catedral, se generan movimientos hacia afuera de los apoyos de la nave, lo cual produce una deformación con tendencia a abrir los arcos, esto se visualiza en las deformaciones que sufren y la concentración de esfuerzos a lo cual se ven sometidos, si se llegara a producir cualquier esfuerzo adicional, llevaría a condiciones críticas los elementos, y a su posterior colapso o falla. Los muros presentaron agrietamientos debido a los asentamientos diferenciales, por lo que su reparación fue por medio de inyección de grietas, e inserción de elementos de concreto. Solamente un muro con indicios de falla fue reforzado anclando una malla de acero a la mampostería y cubierta de concreto.
38
Ilustración 7. Modelo de elementos finitos de la catedral.
Fuente. Meli Piralla, Roberto. La Rehabilitación de la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México
Por otra parte, teniendo en cuenta que México también cuenta con construcciones constituidas en tierra y dadas las circunstancias tectónicas en la que se encuentra, el diseño sísmico es obligatorio, por lo cual para construcciones en adobe es necesario implementar las siguientes medidas, dado que estas estructuras tienen un periodo de vibración muy bajo, lo que genera una alta probabilidad de daños debido a la ocurrencia de un sismo, por consiguiente, es importante tener en cuenta principios constructivos como los que plantea Graham Mchenry.19
La forma en planta debe ser preferentemente ortogonal.
La cubierta debe ser ligera y rígida.
La construcción no debe tener una altura mayor a dos niveles.
La longitud de los muros debe ser lo más corta posible.
19
GRAHAM MCHENRY. JR, Paul., Adobe: Cómo construir fácilmente, México. Editorial trillas. 1996
39
Utilizar preferiblemente secciones de adobe más largas que altas porque ofrecen mayor resistencia al cortante causado por sismos, debido a que la dirección de la fractura típica generada por estos movimientos recaerá sobre los muros y no sobre las juntas
Tener en cuenta la distribución de los muros dado que la resistencia sísmica depende de esta
Escoger elementos de adobe de buena calidad.
Evitar construir más de dos metros de altura de muro por día.
El empleo de sunchos como remate para reducir los desplazamientos por flexión y el giro en las esquinas.
La implementación de muros intermedios aumenta la resistencia a la flexión y a la torsión.
6.3.2. Avances en Japón
Los avances científicos sobre sismología en Japón datan después del terremoto de Nobi hacía el año 1891. El geólogo inglés John Milne, fue el inventor del sismógrafo moderno, diseñado para medir y registrar vibraciones sísmicas; también fue el primero que analizó los daños generados tras el temblor de Nobi.
Luego del terremoto de Kanto, el cual destruyó completamente la ciudad de Tokio y sus monumentos antiguos, se generó en 1924 la primera ley para el reforzamiento de estructuras y la protección de la arquitectura existente. Sin embargo, en 1950 se establecieron tres leyes importantes, la primera consistía en la protección de la vida de las personas y las técnicas adecuadas para la construcción de estructuras seguras; la segunda, fue para la formación de arquitectos e ingenieros que proyecten estructuras; y la tercera para el control de calidad de las construcciones y sus materiales. Con base en el artículo elaborado por O. Niglio y W. Valencia,20 documento por el cual ha permitido estudiar el desarrollo de la ingeniería sísmica en ambos países,
20
NIGLIO, Olimpia y VALENCIA MINA, William. Reducción del riesgo sísmico para el patrimonio arquitectónico. Una comparación entre experiencias de Colombia y Japón. En: Apuntes. Revista de estudios sobre patrimonio cultural, 2015.
40
es posible identificar que en Colombia se evidencia un interés especial en los Ingenieros por las técnicas de intervención en construcciones antiguas. Existen documentos y manuales desarrollados por la AIS (Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica) que presentan técnicas y metodologías para reducir el riesgo sísmico en edificaciones de arquitectura tradicional tal como se mencionó en el numeral 6.2.1. del presente documento. Sin embargo, no hay presencia de manuales o normas que definan la manera para intervenir estructuras existentes que representan patrimonio histórico. Adicionalmente, en Japón hacia los últimos años del siglo XX, se hizo énfasis en el estudio de las técnicas de aislamiento sísmico con metodologías avanzadas, las cuales se usan actualmente solo en edificios recientes o relativamente nuevos, pero no hay suficiente interés a la aplicación de técnicas de este tipo en construcciones antiguas. En Colombia es común la implementación de nuevas herramientas tecnológicas en las construcciones nuevas con arquitectura tradicional, en Japón, al contrario, se evita incluir este tipo de elementos o herramientas en construcciones pequeñas consideradas patrimonio. De igual forma, mientras que en el país se hace hincapié en la preservación de la parte estética de la construcción, en Japón se hace énfasis tanto en la preservación estética como en la técnica ancestral de construcción, por lo cual, se intenta hacer uso de materiales con características similares a las de la época de construcción. Finalmente, en ambos países rigen leyes que protegen el patrimonio histórico y arquitectónicos, no obstante, en Japón existe una estrecha relación y respeto por las tradiciones puesto que es una cultura con historia más antigua que la colombiana.
6.3.3. Avances en Perú Perú es un país que se encuentra ubicado en el centro sísmico de Sudamérica, donde convergen tres importantes culturas como son: la pre-inca, la inca y la española, cuya tradición en cuanto a la construcción se basa en viviendas fabricadas en tierra.
Con base en el Censo Nacional de Vivienda del año 2005 del INEI, el 37% de las 5.858.149 viviendas existentes en el Perú están constituidas en adobe, siendo
41
este porcentaje mayor en las áreas rurales, alcanzando el 69,98%.21 Por tal motivo, desde la década del 70 se han desarrollado diferentes investigaciones sobre las construcciones en tierra, con el apoyo de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), quienes han tenido como objeto analizar la estabilidad de este tipo de construcciones en áreas altamente sísmicas. Sus primeros estudios tuvieron como foco determinar las características mecánicas del adobe por medio de ensayos estáticos de muros. Entre los años 1973 y 1978 se empezó el interés por el tema del reforzamiento en edificaciones de adobe, mediante la instalación de caña, madera y alambre, como materiales de refuerzo en módulos de viviendas a escala real, los cuales fueron ensayados estáticamente con el uso de una plataforma inclinable. Obteniendo así, el refuerzo con cañas verticales al interior de los muros con un espaciamiento de 1.5 el espesor de los muros como el método de reforzamiento más eficiente. Además, se realizaron ensayos de compresión, de tracción, de compresión diagonal, y de corte y flexión en muros a escala natural para determinar el comportamiento mecánico del adobe. Los primeros ensayos dinámicos en mesa vibratoria se realizaron hacia 1984, con la utilización de módulos de vivienda con y sin refuerzo interior de caña, teniendo en cuenta las indicaciones del Reglamento Nacional de Construcciones, cuyo resultados arrojaron que ante una acción sísmica de gran magnitud, las construcciones sin algún refuerzo colapsan luego de que se separen los muros en las esquinas, mientras que el refuerzo interior de caña combinado con una viga de corona en madera confina los muros evitando la separación de los mismos. En 1994 se inició un proyecto con la participación del Centro Regional de Sismología para América del Sur (CERESIS), la PUCP y el financiamiento de la Cooperación Alemana al Desarrollo (GTZ) con el fin de aumentar la resistencia de las edificaciones construidas en tierra, mediante la implementación de refuerzos externos, retardando así el colapso de las viviendas para salvaguardar la vida de las personas. Entre 1994 y 1997 se desarrolló un sistema de refuerzo exterior colocado en ambos lados de los muros, el cual consiste en la colocación de mallas electrosoldadas ubicadas verticalmente en las esquinas y horizontalmente en la parte superior de los muros, este sistema aumenta el nivel de seguridad de las viviendas ya que aumenta la resistencia de los muros, posponiendo su colapso.
21
IGARASHI HASEGAWA, Lucía Isabel. Tesis: Reforzamiento estructural de muros de adobe. Lima (Perú). 2009
42
En los últimos años se ha dado el interés por desarrollar nuevos sistemas de refuerzo de muros de adobe utilizando nuevos materiales o materiales industriales.22
6.4. SISTEMAS CONSTRUCTIVOS DE EDIFICACIONES DE PATRIMONIO CARACTERÍSTICOS DE BOGOTÁ D.C.
En Colombia, hasta comienzos del siglo XX las construcciones se realizaron con materiales locales y con técnicas artesanales. El bahareque no fue adoptado por la población de bajo poder adquisitivo como material de construcción, mientras que el adobe, la tapia pisada, la mampostería de ladrillo y de piedras sentadas en mortero de cal fueron utilizados como material de construcción para las viviendas de las familias pudientes, los edificios de importancia civil y las iglesias. A continuación, se realiza una descripción de los tipos de sistemas constructivos encontrados en la ciudad de Bogotá D.C. de acuerdo a la investigación previa relacionada en la gráfica 1 del capítulo 7 del presente documento.
6.4.1. Técnica constructiva tradicional en adobe
Las construcciones de adobe son características al estar constituidas por piezas fabricadas con tierra cruda, arcilla, arena y agua, moldeados en forma de ladrillo, pero con dimensiones mayores, este material fue utilizado en la antigüedad por la facilidad que constituía la obtención de la materia prima, ya que se fabricaban las piezas con la tierra adjunta a las construcciones, además es característico en construcciones de importancia civil, iglesias y construcción tradicional antigua; su empleo fue relegado por la implementación de nuevos medios de transporte que facilitaban la accesibilidad y desarrollo de nuevas técnicas constructivas como se dio durante finales del siglo XIX.
22
Marcial Blondet, Julio Vargas, Nicola Tarque y José Velásquez. La tierra armada: 35 años de investigación en la PUCP.
43
Ilustración 8. Construcción parcial con adobe.
Fuente. http://intermundos.org/residencias/construyendo-la-casa-eco-eco/
El rango de resistencia del adobe a la compresión varía entre 10 y 19 kg/cm2. La resistencia a la tensión es de 2.6 kg/cm2, valores de resistencia muy bajos comparados con otros materiales industrializados como es el concreto reforzado, la mampostería reforzada o los sistemas constructivos modernos23, su capacidad mecánica está condicionada directamente a la geometría de la construcción ya que si se maneja apropiadamente se puede lograr una edificación con larga durabilidad y resistencia. Sin dejar de lado su propiedad como aislante acústico debido a que su masa y su estructura molecular absorbe la energía del sonido diluyéndola; sus características físico químicas constituyen un material con alta resistencia al fuego.
23
BERENICE AGUILAR PRIETO. Construir con adobe, fundamentos, reparación de daños y diseño contemporáneo. México. Editorial trillas. 2008
44
Ilustración 9. Casa Poesía Silva.
Fuente: Propia
6.4.2. Técnica constructiva tradicional en tapia pisada
La tapia pisada o tierra apisonada como es conocida en muchos países, es un método de construcción de muros macizos constituidos por arcilla y arena apilada y prensada, con una larga y exitosa tradición en muchas partes del mundo. Estos muros, colocados con moldes tienen muchas similitudes con la construcción de adobe, pero el concepto es totalmente diferente; su implementación depende en la facilidad constructiva que se da en el lugar de construcción y de las condiciones climatológicas, ya que esta técnica no requiere periodo de curación o el buen clima que se necesita para la elaboración de las piezas de adobe.
45
Ilustración 10. Representación construcción.
Fuente: tieRAH, Universidad Politécnica de Valencia, Estudio de la tapia en Restauración de la Arquitectura Histórica, 2014.
La tapia pisada tiene propiedades similares a la del adobe, la resistencia a la compresión varía entre 18 – 30 Kg/cm2, 24 también son construcciones resistentes al fuego, pero son vulnerables al agua, con este tipo de construcciones es habitual la implementación de estructuras de madera para el soporte de los techos, tradicionalmente en paja en pequeñas poblaciones. Un parámetro a controlar durante la construcción del muro de tapia pisada es la proporción de agua a agregar al barro o tierra extraída, ya que, dependiendo el estado de la tierra, sus proporciones varían entre 8 y 10% para lograr la adherencia entre partículas y no dar paso a un exceso de agua en la mezcla25. Este tipo de construcción es característica por tener muros de grandes proporciones al constituirse como la estructura principal, una de las construcciones representativas construidas con esta técnica es la Iglesia de Nuestra Señora de la Candelaria, aunque cuenta con muros mixtos con grandes anchos, lo cual la hace poseedora de considerables bóvedas y arcos.
24
GRAHAM MCHENRY. JR, Paul., Adobe: Cómo construir fácilmente, México. Editorial trillas. 1996 25
tieRAH, Universidad Politécnica de Valencia, Estudio de la tapia en Restauración de la Arquitectura Histórica, 2014.
46
Ilustración 11. Iglesia de Nuestra Señora de La Candelaria
Fuente: Propia
6.4.3. Técnica constructiva tradicional en piedra
La construcción en piedra se originó como uno de los patrimonios que el ser humano diseñó con el fin de satisfacer sus necesidades, en sus inicios se implementó como fuerte de guerra, las construcciones más representativas en la historia de la humanidad son los castillos medievales; las construcciones en piedra se da con piedras o rocas de gran tamaño, aunque son piezas irregulares estas se escogen de tal manera que encajen entre sí, estas piedras se unían entre ellas por medio de una mezcla de arena y cal26.
26
UNED, Apuntes de historias del arte, Arquitectura: la construcción en piedra, barro y madera, 2014.
47
Ilustración 12 Iglesia de Santa Clara
Fuente: Página Web Spoliarium-Macellum
Gracias al tamaño de las piedras se pueden obtener muros con espesores gruesos, rellenos totalmente, lo cual constituye que este tipo de estructuras son bastante pesadas, aunque en ocasiones combinadas con otro tipo de mampuesto, también es característico la utilización de techos de madera debido a la antigüedad de las construcciones. El tipo de piedra utilizadas provenían principalmente de los ríos, la cual proporciona buenas resistencias mecánicas y se encuentran en tamaños apropiados, aunque en la actualidad este tipo de muros no ha desaparecido totalmente, ya que debido a su naturaleza en áreas rurales se implementa con fines decorativos.
6.4.4. Técnica constructiva tradicional en ladrillo
La mampostería de ladrillo está formada por elementos cerámicos, fabricados por moldeo, secado y cocción de una pasta arcillosa, unidos por morteros de cal o cemento con arena. Debido a los distintos procesos de fabricación de los ladrillos y el grado de alteración a los que pueden estar sometidos a lo largo de su vida útil, tales como la exposición ante agentes climáticos, la humedad y circulación de
48
agua de origen pluvial, se desarrolla en estos elementos un aumento de la porosidad, generando así un deterioro y perdida de consistencia de los materiales. El comportamiento estructural de una edificación con este tipo de mampuestos al igual que los mencionados anteriormente, dependen en gran medida del conjunto ladrillo, pega y revoque, la distribución de los elementos y el tipo de aparejo a utilizar. Aunque este material es común, su técnica constructiva carece de elementos estructurales que soporten las solicitaciones sísmicas, como ejemplo de este tipo de construcción se establece la Basílica Menor del Voto Nacional. Ilustración 13. Basílica Menor del Voto Nacional.
Fuente. Instituto Distrital de Patrimonio Cultural IDPC
6.4.5. Tipos de falla en construcciones de adobe y tapia pisada Ante la ocurrencia de fenómenos naturales, los sistemas constructivos en adobe y tapia presentan un alto grado de vulnerabilidad, debido a las características propias de sus materiales y sus técnicas constructivas, generando así fallas locales o en algunos casos el colapso, en la tabla No. 2 se exponen los tipos de falla y agrietamientos que se pueden exhibir ante la acción de un sismo.
49
Tabla 2. Tipos de Falla.
TIPO 1 TIPO 2 TIPO 3 TIPO 4 Falla perpendicular al plano del muro con agrietamientos horizontales en la base o a una altura determinada.
Falla perpendicular al plano del muro y agrietamiento verticales en el centro, y fisuras en la parte superior debido a falta de refuerzo.
Falla perpendicular al plano del muro en las esquinas por falta de confinamiento.
Falla por cortante en el plano del muro debido a altos empujes horizontales.
TIPO 5 TIPO 6 TIPO 7 TIPO 8 Combinación de dos o más tipos de fallas anteriores.
Desplome de la cubierta hacía el interior de la edificación debido a la ausencia de apoyos de los muros, provocado por alguna de las fallas tipo 1 a 5.
Falla de la cubierta por mala estructuración de la misma, y desplome de la parte superior de los muros.
Falla generada por mala conexión entre muros de dos pisos, y falta de diafragma rígido.
Fuente. Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en Adobe y Tapia
50
6.5. PATOLOGÍAS ESTRUCTURALES Las patologías estructurales se encargan de estudiar las fallas que se pueden generar en cualquier obra civil, en aspectos como sus causas, orígenes, síntomas y mecanismos de falla, donde se pretende proponer alternativas para mitigar los problemas presentados. Las patologías en estructuras de adobe, tapia, madera, y mampostería se manifiestan generalmente por medio de características externas, que permiten identificarlos visualmente27.
6.5.1. Humedad
La construcción con tierra es especialmente vulnerable a la humedad, ya que la presencia de agua hace que los materiales pierdan su cohesión provocando así la desintegración de las piezas, desafortunadamente la característica propia de estas construcciones es que estén dotadas de techos con teja pesada y estructura de madera que a través de los años va perdiendo su forma original, generando filtraciones de agua, por lo cual es un problema frecuente en construcciones antiguas28.
Ilustración 14. Muro con pérdida de material.
Fuente: FIERRO, Manuel. Estudio de un sistema de refuerzo para estructuras de adobe, Santiago de Chile. 2011.
27
DO LAGO HELENE. Manual para Reparación, Refuerzo y Protección de las Estructuras de Concreto: Patología Y Terapia De Las Construcciones. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. 1997. México. 28
FIERRO, Manuel. Estudio de un sistema de refuerzo para estructuras de adobe, Santiago de Chile. 2011.
51
La humedad no solamente puede provenir de los techos en mal estado, sino también por la presencia de humedad en el suelo, inadecuada cimentación o carencia de ella, instalaciones de agua con filtraciones, inadecuada protección de los muros contra la lluvia.
La humedad es especialmente peligrosa cuando se presenta en la base del muro ya que se da la perdida de material y por supuesto una reducción de la sección que soporta las cargas e inclusive puede colapsar o fallar ante el peso propio y por supuesto se hace vulnerable ante solicitaciones sísmicas.
6.5.2. Agentes biológicos
En esta patología se presenta el crecimiento de hongos, musgos, algas en los muros y en techos lo que genera la pérdida del alineamiento, además el crecimiento de sus raíces genera daños permanentes; este problema se genera debido a la presencia de humedad por ello se debe corregir, no se deben utilizar químicos durante el proceso.
Ilustración 15. Viga afectada por hongos.
Fuente: FIERRO, Manuel. Estudio de un sistema de refuerzo para estructuras de adobe, Santiago de Chile. 2011.
La mejor manera de prevenir este problema es realizando mantenimientos periódicos e igualmente inmunizar los elementos adecuadamente, e inclusive con
52
llevar un control visual, en el caso de la utilización de cielo raso ya que estos imposibilitan llevar a cabo la una inspección directa29.
6.5.3. Asentamientos
Se refiere al desplazamiento de los elementos constructivos, este factor se puede presentar ante diferentes situaciones propias del proyecto relacionada directamente con las propiedades del suelo y a los esfuerzos a los cuales se ve sometido, este tipo de deformaciones alteran la configuración de las estructuras provocando incluso el colapso; este problema se vio en la Iglesia Nuestra Señora de la Candelaria en donde se presentó el asentamiento o hundimiento del suelo sobre el costado de la calle 4, esto se debió al paso vehicular ya que provocaba vibraciones, a esto se sumó la construcción de un proyecto vecino, lo que provocó la inclinación pronunciada de los muros y de las torres, obligando a que esta iglesia fuese reforzada y restaurada.
La solución a los problemas de asentamiento se debe corregir mejorando el cimiento, para ello es necesario evaluar el tipo de cimentación, las características del mismo, la interacción suelo estructura y la configuración del suelo de fundación.
6.5.4. Curva o deflexión de vigas
Se debe a la perdida de la capacidad de la viga de resistir sus cargas, puede deberse a debilitamiento por humedad, esto se ve frecuentemente en cubiertas y en otros elementos por el paso del tiempo, la solución a este problema es el reemplazo de los elementos dañados, teniendo cuidado de apuntalar adecuadamente la estructura.
6.5.5. Grietas
Las grietas se pueden presentar después de un evento sísmico, cuando estas se originan se pueden reforzar los muros mediante la disposición de vigas coronas las cuales unificaran los muros proveyéndole estabilidad y unión, otra manera de corregir este problema es mediante la construcción de contrafuertes, aunque es un método muy poco usual ya que se necesita de espacio para darle lugar a los contrafuertes.
29
MINISTERIO DE VIVIENDA, CONSTRUCCIÓN Y SANEAMIENTO. Fichas para la reparación de viviendas de adobe. Perú. 2014.
53
Ilustración 16. Construcción de contrafuertes
Fuente. Página web: https://www.esmoraca-bolivia.org/2012_Artikel/Kirchenumbau.html
6.5.6. Insectos en la madera
Bajo las condiciones adecuadas, presencia de humedad y desprotección de la madera, se puede desarrollar la presencia de xilófagos, pequeños insectos como termitas y demás, que se alimentan de la madera, esto genera la pérdida de la capacidad mecánica, además puede producir colapsos parciales de la estructura debilitada. Las edificaciones antiguas están dotadas de partes esencialmente constituidos por este material, tal como la estructura de la cubierta, vigas estructurales, ventanería, puertas y el sistema de entrepiso puntos débiles en donde se puede presentar este problema.
54
Ilustración 17. Madera afectada por xilófagos
Fuente. Página web: http://hablemosdeinsectos.com/xilofagos/
6.6. METODOLOGÍAS DE REFORZAMIENTO
A través de la experiencia se han desarrollado e implementado diferentes sistemas para conservar y hacer seguras las edificaciones, adicionalmente que ellas perduren a través de tiempo. Durante el proceso de investigación, se logró identificar algunas metodologías de reforzamiento implementadas en Bogotá D.C. en estructuras de tipo patrimonial, en la tabla 3 se relaciona las edificaciones intervenidas con los diferentes tipos de refuerzo.
Tabla 3. Casos representativos de reforzamientos en Bogotá D.C.
METODOLOGÍAS LUGAR
Reforzamiento con pañete estructural
Casa Caro Y Cuervo
Reforzamiento con madera Obra Hacienda La Esperanza
Reforzamiento con dispositivos metálicos (platinas)
Casa de los derechos humanos del hombre
Casa de la expedición Botánica
Casa del florero
Fuente. Martínez Murcia, José Gustavo
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A continuación, se describen las metodologías que cuentan con un respaldo documental e investigativo, para el reforzamiento estructural en construcciones antiguas.
6.6.1. Reforzamiento con pañete estructural Esta metodología de reforzamiento consiste en la instalación de una malla electrosoldada en franjas, verticalmente en las esquinas de los muros y longitudinalmente u horizontal en la parte superior de los muros, tanto en la cara interna como externa del mismo, con el fin de que el muro trabaje como especie de un confinamiento de vigas y columnas. Las mallas de ambas caras se amarran con alambrones los cuales se colocan en orificios previamente perforados. Posterior a esto, se enluce el muro en la parte del refuerzo con un mortero de cal y arena.
Las mallas verticales o esquineras no requieren anclarse a la cimentación ni a la cubierta, debido a que los muros de adobe fallan principalmente por cortante, formando poca curvatura por flexión.
Ilustración 18. Muros reforzados con malla.
Fuente. CONRED. Manual de refuerzo de viviendas de adobe
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Las mallas horizontales o longitudinales, se diseñan y se instalan con el fin de controlar las grietas y fisuras de tracción por flexión localizadas en el centro del muro, la cual se genera en toda su altura30. Este sistema mejora notablemente el comportamiento de la estructura ante un sismo, pero es poco conveniente dada la limitación que se cuenta en edificaciones de tipo histórico, ya que al realizarse los análisis de los muros si se llega a encontrar pintura mural este método es completamente desechado, debido a que prevalece completamente la conservación de la pintura, por lo cual es necesario plantear otra metodología de reforzamiento o combinarse.
6.6.2. Reforzamiento con madera Este reforzamiento, ha sido estudiado e implementado en países como Perú, consiste en la colocación de elementos de madera que entran a reforzar el muro de tal manera que se logre aumentar la resistencia a la flexión de los mismos y se conserve la estructura confinada.
Esta metodología es aplicable en construcciones de adobe y también de tapia pisada, consiste en la disposición de piezas de madera clase B en las dos caras del muro acomodados en sentido vertical y horizontal, las tablas contarán con una dimensión de 13 cm por 2 cm de espesor según el manual de rehabilitación, pero según otras disposiciones estos refuerzos deberán contar con 15 cm por 5 cm de espesor, deberán estar unidas mediante pernos pasantes que abrazaran la madera a las dos caras del muro y el muro mismo, provocando así el efecto confinante31. La madera debe ir posicionada de tal forma que quede embebida en el muro, realizando la abertura de regatas para posicionar la madera, aunque en la práctica esto debe hacerse de una manera muy delicada ya que el golpeteo dado en el muro tiende a que este se suelte o se genere el debilitamiento del mismo ante la pérdida de material; los elementos horizontales de los muros se conectan por medio de platinas metálicas para evitar su desarticulación.
30
SAN BARTOLOMÉ, Ángel y QUIUN, Daniel. Diseño de mallas electrosoldadas para el reforzamiento de viviendas de adobe. 31
ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA. Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia pisada. Bogotá. 2004
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El posicionamiento de la madera se puede observar claramente en la ilustración 19, después de realizado este proceso se recubre las piezas por medio de pañetes
Ilustración 19. Detalle reforzamiento con madera
Fuente. . Manual para la rehabilitación de viviendas construidas en adobe y tapia
La limitación de este método se ve cuando hay que instalar el refuerzo ante vecinos colindantes ya que el muro quedaría reforzado por una sola cara, e inclusive tendría limitaciones ante pinturas murales que sean encontradas en el proyecto en ejecución o decoraciones arquitectónicas que no podrían ser intervenidas.
6.6.3. Reforzamiento con dispositivos metálicos o fusibles dinámicos Esta metodología ha sido estudiada detalladamente ya que se han realizado pruebas en laboratorio con modelos que han demostrado el buen comportamiento de las estructuras reforzadas con este sistema, definiéndose su distribución e implementación con la ayuda de la modelación de elementos finitos, como ejemplo de su uso en edificaciones de adobe y tapia de la ciudad de Bogotá se cuentan las siguientes:
58
Casa de los derechos humanos del hombre
Casa de la expedición Botánica
Casa del florero
Se considera un sistema económico debido a la rapidez con la se puede ejecutar, se caracteriza por la distribución de platinas metálicas de 4¨ x 1/4¨ que asumirán los esfuerzos, estas deberán anclarse desde los cimientos de la edificación, con elementos horizontales que rigidizarán la acción de ellas; su distribución se puede comparar con la distribución mostrada en la ilustración 19 del sistema de reforzamiento con madera, pero el distanciamiento entre elementos dependerá de la modelación y análisis de esfuerzos, gracias a las propiedades de resistencia del acero su sección transversal es más pequeña lo cual permite eliminar el regateo de los muros32.
Ilustración 20. Platina de acero
Fuente. Página web: https://www.homedepot.com/b/Hardware-Fasteners-Rods-Flats-Angles/Everbilt/N-5yc1vZc2gcZ402
Las platinas cuentan adicionalmente con elementos de fijación pasamuros que se unirán a las platinas ubicadas al otro lado del muro en caso que este sea divisorios, si este no es el caso contaran con anclajes adheridos con epóxico. Se resalta que para implementar este sistema hay que instalar las platinas con su respectiva protección contra la corrosión, adicionalmente debe verificarse que la unión entre platinas tenga una adecuada conexión con un cordón de soldadura. El sistema logrará el confinamiento y reforzamiento de los muros tratados, mejorándose notoriamente la respuesta sísmica de la edificación.
32
ENTREVISTA con el Ingeniero José Gustavo Martínez, miembro Comité AIS 600. Bogotá, Noviembre 2017.
59
6.6.4. Reforzamiento con vigas de amarre y mejoras a la cubierta Este método se basa en colocar vigas de amarre a lo largo de los muros tanto perimetrales como interiores, con el fin de que estos trabajen como una unidad ante la presencia de un movimiento sísmico.
De igual forma, se instala un conjunto de viguetas en la estructura de cubierta, que van conectadas por medio de alambres a las vigas de amarre, garantizando de este modo la estabilidad de la cubierta y de los muros. Es importante destacar que en este tipo de reforzamiento también se debe lograr una correcta conexión entre los tensores y las vigas de amarre, con el fin de que estos elementos ayuden a absorber esfuerzos. En la Ilustración 21 se evidencia el modelo de reforzamiento y su adecuada conexión.
6.6.5. Reforzamiento con vigas de amarre en madera externa Este método tiene como fin reforzar la edificación por medio de la colocación de tablones de madera tanto en la parte exterior como interior de los muros, logrando de esta manera que la estructura que comporte como un diafragma debido a la adecuada unión de los muros, este tipo de reforzamiento es usual en zonas rurales. 33
Es fundamental resaltar que solo se considera el refuerzo en la parte superior de los muros y en solamente se coloca en sentido horizontal a la altura de los vanos y puertas, a diferencia del reforzamiento con madera, previamente descrito en el cual se instala la madera tanto vertical como horizontal. En este caso, las tablas de madera se conectan en las esquinas por medio de ángulos metálicos y pernos pasantes, y a lo largo del muro la conexión entre la madera se realiza entre sí, también por medio de pernos pasantes tal y como se muestra en la Ilustración 22.
33
CONRED. Manual de refuerzo de estructura de adobe. Guatemala. 2014
60
Ilustración 21. Detalle reforzamiento vigas de amarre y mejora en la cubierta.
Fuente: Manual de refuerzo de estructura de adobe (CONRED)
Ilustración 22. Reforzamiento con viga de amarre externa.
Fuente: Propuesta integral de reforzamiento para edificaciones de adobe (Quispe A.)
61
6.6.6. Reforzamiento con fibras de carbono Gracias a los avances tecnológicos se pueden acceder a materiales de nueva generación, en este caso la fibra de carbono con resistencia a la tracción superior a la del acero, se puede utilizar de una manera adecuada si se puede desarrollar el agarre que se necesita para la acción del epóxico adherente, se debe afinar la superficie de manera que no existan irregularidades, para luego ser aplicado de manera uniforme el epóxico adherente, luego se instalará la fibra de carbono para finalmente ser recubierta por una capa protectora contra incendio. Es de fácil y rápida aplicación, su ventaja es que esta fibra no ocupa espacio adicional o no aumenta el volumen del elemento reforzado. Su implementación es bastante limitada al tenerse que verificar el agarre que provee el nuevo elemento que soportará las tensiones en la estructura, requiriéndose el respaldo experimental de la implementación de este reforzamiento en estructuras antiguas.
En la práctica se pueden llegar a implementar varias metodologías de reforzamiento en un proyecto, su implementación dependerá de las condiciones y características de la estructura, además que será necesaria la implementación de estos sistemas para contrarrestar cada uno de los factores que hace vulnerable la estructura34.
6.6.7. Ensayos de laboratorio para evaluar metodologías de reforzamiento Para evaluar la efectividad de las diferentes metodologías de reforzamiento se emplean diversos ensayos de laboratorio, para forjar resultados que respalden o descarten los modelamientos teóricos, los ensayos proveen información complementaria de los nuevos sistemas de reforzamiento al ser puestos a prueba y de esta manera se obtiene un aval experimental, a continuación, se describen algunos de los ensayos utilizados para poder sustentar el comportamiento de los diferentes sistemas.
6.6.7.1. Descripción ensayo con mesa vibratoria Este ensayo es una herramienta práctica para evaluar las estructuras, consiste básicamente en la recreación del movimiento dinámico para someter un modelo que recrea la estructura a analizar; para recrear el sismo o generar determinado desplazamiento a cierta frecuencia se dispone de la mesa vibratoria como
34
SIKA. Reforzamiento de estructuras con fibra de carbono. México. 2013
62
herramienta primordial, teniendo la capacidad de generar desplazamientos con sentido unidireccional35. Las características de la mesa o plataforma vibratoria definen el modelo a construir, ya que la capacidad de la mesa establece el peso que deberá tener el espécimen y del tamaño de la misma dependerá la escala a emplearse para recrear la estructura a analizar; para el caso en específico del modelamiento de nuevos sistemas de reforzamiento es preferible la implementación de modelos a escala natural (1:1), para eliminar la incertidumbre de los datos.
En la construcción del modelo se debe recrear la rigidez de la estructura real, al someter el espécimen a las solicitaciones dinámicas se obtiene la información de la aceración y desplazamientos por medio de sensores o dispositivos, este laboratorio demuestra de manera real el comportamiento de la estructura, buscándose analizar su comportamiento dinámico.
En este tipo de modelaciones se busca conocer la reacción de los elementos y especificar la ubicación y características de las fallas, para el caso del comportamiento en estructuras se buscar arrojar datos numéricos que comparen el comportamiento de la estructura sin reforzar vs. estructura reforzada con el nuevo sistema y así valorar la capacidad del espécimen para soportar las fuerzas.
35
MONTERO RAMBLA, Alberto. Demostración mesa vibratoria. [video]. {En línea}. Disponible en: (https://www.youtube.com/watch?v=Gf7GTOlIGgg)
63
Ilustración 23. Mesa vibratoria Laboratorio Instituto de Ingeniería UNAM
Fuente: Instituto de ingeniería UNAM
6.6.7.2. Descripción ensayo monotónico El ensayo con actuador tiene el mismo fin que la mesa vibratoria, variando el sistema de generación de fuerzas dinámicas, se busca la generación de fuerzas que obliguen al espécimen a esfuerzos externos, el movimiento dinámico se genera por medio de un actuador o prensa hidráulica, que se emplea hasta lograr la fatiga del elemento, sometiendo al elemento a fuerzas inferiores a la rotura. La escala del espécimen a utilizarse es de escala real, por el poder y características del dispositivo de excitación; uno de los criterios utilizados durante el ensayo es que entre más amplio sea el desplazamiento menor será el número de ciclos para llegar a la falla del muro.
Para su ejecución se elabora todo un sistema de marcos que evitan el desplazamiento no intencional del actuador y del elemento de estudio, obteniéndose así un modelo real para realizar el análisis de su comportamiento
64
como puede ser su amortiguamiento histerético, controlándose la carga aplicada, para generar los desplazamientos que esfuerzan la estructura36.
Ilustración 24. Marco de pruebas utilizado para el ensayo con actuador
Fuente. Calibración de modelos de elementos finitos de muros de adobe por optimización
6.6.7.3. Resultados de ensayos realizados en avances investigativos sobre metodologías de reforzamiento
Reforzamiento con pañete estructural: Dentro del análisis del comportamiento del reforzamiento con pañete estructural, el cual ha sido estudiado en diferentes países con la participación de convenios y universidades, realizando modelamientos a escala que simulan las condiciones y propiedades mecánicas propios de los materiales se han llegado a las siguientes conclusiones:
La implementación del pañete estructural mejora la resistencia de los muros con respecto a los muros no reforzados, debido a que proporciona continuidad estructural, previene la inestabilidad proporcionando un confinamiento a los muros.
36
Proyecto SATREPS. Resistencia Sísmica de las Edificaciones. evaluación de estructuras y el estudio de los materiales. [video]. {En línea}. Disponible en: (https://www.youtube.com/watch?v=42ST8ItCz4s)
65
Para la implementación de esta metodología es necesario cumplir con los parámetros de anclaje de la malla electrosoldada, para garantizar un adecuado reforzamiento a tracción.
Al desarrollar las pruebas en mesa vibratoria a los especímenes, se observa que la falla en los muros de adobe se genera en las juntas del murete por medio del mortero de pega, mientras que en los muros de tapia se presenta la falla en dirección de la conformación del tapial, por lo que se dice que el adobe tiende a ser más vulnerable que la tapia37.
Reforzamiento con madera: Para realizar la evaluación del sistema de reforzamiento con madera se han desarrollado diferentes ensayos que han arrojado conclusiones que demuestran su buen comportamiento y favorabilidad al ser implementadas en las edificaciones.
Realizando la evaluación del comportamiento de dos modelos a escala de la Capilla Doctrinera, el primero reforzado con madera y el otro no reforzado, los dos modelos fueron sometidos a ensayos en mesa vibratoria, se obtuvieron buenos resultados arrojando una reducción del 75% en las aceleraciones y del 74% en los desplazamientos del modelo reforzado, con respecto al modelo no reforzado38
Se evidenció una mejora de la casa en el modelo reforzado debido a que este no colapsó totalmente y desarrolló fisuras en vez de grietas de manera paulatina, debido a que, al instalar los elementos de madera, la estructura se obliga a trabajar en conjunto, aumentando así su capacidad de disipación de energía.
Reforzamiento con dispositivos metálicos: Se conoce de los ensayos practicados en el laboratorio de estructuras de la Universidad de los Andes, en el cual se elaboraron muros de adobe a escala real. Con el fin de analizar el comportamiento del reforzamiento con platinas metálicas de estos muros y compararlos con un sistema sin reforzamiento, se evidenció que
37
YAMIN Luis, et al., Comportamiento Sísmico y alternativas de rehabilitación de edificaciones en adobe y tapia pisada con base en modelos a escala reducida ensayados en mesa vibratoria, En: Revista de Ingeniería – Universidad de los Andes, 2003, Revista 45, p. 175 – 190. 38
RUIZ, D., LÓPEZ, C., RIVERA, J.C. Propuesta de normativa para la rehabilitación símica de edificaciones patrimoniales, En: Apuntes, Julio – Diciembre 2012, Volumen 25, p. 226 – 239.
66
al someter los especímenes a fuerzas sísmicas, el muro sin reforzar desarrolla grietas que posteriormente separan sus mampuestos y paralelamente el muro reforzado se encuentra en óptimas condiciones gracias al confinamiento con el que cuenta, este refuerzo le permite al muro desplazarse de manera conjunta y hace que mantenga su estabilidad estructural39.
6.6.8. Limitaciones Al efectuar un reforzamiento estructural es prudente conocer las ventajas y limitaciones de cada uno de los sistemas hoy conocidos, teniendo en cuenta las características propias de cada sistema.
Como caso específico de incompatibilidad de materiales, se toma al reforzamiento recomendado en Guatemala40, el cual consiste en el confinamiento de los muros de adobe o tapia por medio de columnas y vigas en concreto reforzado, lo cual implica que la edificación quede compuesta por materiales incompatibles, debido a la diferencia en sus propiedades mecánicas, lo que genera el colapso de la edificación ante eventos sísmicos, por ello se considera importante llevar a cabo modelaciones a escala real para verificar la funcionalidad del sistema de reforzamiento. Es importante destacar que al implementar algún sistema de reforzamiento para edificaciones de patrimonio en Bogotá D.C., se deben realizar ensayos de laboratorio que permitan determinar los valores de resistencia de la estructura, pero esto solo es posible en proyectos con gran capacidad financiera, debido al alto costo de los ensayos que se requieren; por ello la gran mayoría de las construcciones se ven sujetas a la estandarización de los sistemas de reforzamiento. Además, hay que considerar que para el desarrollo de nuevas metodologías de reforzamiento se necesita acudir a ensayos costosos que limitan tajantemente la investigación y por lo tanto detiene el desarrollo del país en materia sismo resistente para las edificaciones de patrimonio; por otro lado se desconocen las investigaciones para determinar el comportamiento y la funcionalidad de algunas metodologías empleadas en algunas construcciones patrimoniales de Bogotá D.C.
39
ENTREVISTA con el Ingeniero José Gustavo Martínez, miembro Comité AIS 600. Bogotá, Noviembre 2017 40
CONRED. Manual de refuerzo de estructura de adobe. Guatemala. 2014
67
7. INVESTIGACIÓN EN EL CENTRO DE DOCUMENTACIÓN DEL
MINISTERIO DE CULTURA
Investigando los diferentes medios de información sobre los predios de patrimonio de la ciudad, se conoció el archivo que se maneja en el Instituto de Patrimonio Cultural IDPC y el Centro de Documentación del Ministerio de Cultura, lugares en donde se recopila la información de las intervenciones realizadas en cada inmueble registrado allí. Con el objeto de realizar un consolidado acerca de las características de los inmuebles y proporcionar una cifra del reforzamiento estructural de dichas edificaciones, se optó por obtener información del Ministerio de Cultura, debido a que es completa y se tienen registros técnicos, detallados y organizados, mientras que en el IDPC no se logró realizar una consulta efectiva ya que muchos de los predios de interés carecían de información. La información recopilada fue útil para lograr la consolidación de los siguientes datos, por medio de herramientas básicas de estadística descriptiva, dándose a conocer un diagnóstico del estado actual de las edificaciones de patrimonio cultural consultadas La muestra significativa de la información de análisis se definió siguiendo el siguiente cálculo estadístico: Para el cálculo de la muestra teniendo en cuenta que la población es de carácter finito se utiliza la siguiente ecuación:
Dónde, N= Tamaño de población, en este caso corresponde 1590 edificaciones de tipo patrimonial. Z= Desviación estándar, el estudio cuenta con un nivel de confianza estadístico del 95%, valor al cual corresponde un valor Z de 1.96. e= Margen de error, este valor es de 8.18%.
68
P (1-P) = probabilidad de éxito – probabilidad de fracaso = 50%. Reemplazando esta información en la ecuación se obtiene un tamaño de muestra significativa de 132 predios a conocer su información.
7.1. CONSOLIDACIÓN DE LA INFORMACIÓN
Con base en la información extraída del centro de documentación del Ministerio de Cultura, se tomó una muestra de 132 predios en los cuales se tuvo en cuenta el material de la edificación, el tipo de intervención o actividades realizadas y el año de construcción del mismo.
Para determinar el mejor sistema de reforzamiento estructural es necesario conocer las características, comportamiento y los materiales o los sistemas constructivos con los cuales fueron elaboradas las edificaciones de tipo patrimonial.
Gráfica 1. Tipos de materiales según estudio
En la gráfica 1 se observa una representación porcentual de los materiales empleados en las construcciones consultadas, donde el 64% de construcciones no tienen algún indicio documental de los materiales con los cuales fueron construidas las edificaciones, constituyéndose así un vacío documental en la
3%
5% 6%
1%
1%
5%
6%
1%
8% 64%
MATERIALES
Adobe
Adobe y tapia pisada
Adobe y ladrillo
Adobe y piedra
Adobe, piedra y ladrillo
Ladrillo
Piedra y ladrillo
Estructura metálica
Concreto reforzado
Sin especificar
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fuente de seguimiento de los predios considerados como construcciones históricas de la ciudad. El 36% de las edificaciones consultadas contaron con diferentes sistemas, tales como: el adobe, la tapia pisada, el ladrillo y la piedra, materiales empleados durante épocas pasadas y que actualmente en Colombia han sido relegados; sin embargo, dentro de este porcentaje se cuenta con un número mínimo de edificaciones en las cuales optaron por estructura metálica y concreto reforzado como materiales para su construcción.
Gráfica 2. Estado del reforzamiento de edificaciones de patrimonio en Bogotá D.C.
Dada la necesidad del reforzamiento estructural en estas construcciones de patrimonio cultural, es importante analizar la cantidad de construcciones reforzadas en la muestra de estudio, por lo cual según la gráfica 2 se evidencia que el número de edificaciones que cuentan con un reforzamiento estructural es tan solo el 11%, así mismo el otro porcentaje representativo del 89% no cuenta con alguna intervención de reforzamiento estructural, lo que constituye un dato alarmante ante la premura de que las construcciones sean seguras y aptas para ser habitadas. De los predios analizados, al ser construidos antes de la implementación del reglamento sismo resistente se puede determinar la necesidad de reforzar dichas construcciones al no cumplir con los elementos básicos para que puedan soportar
11%
89%
ESTADO DEL REFORZAMIENTO
Reforzamiento
Sin reforzamiento
70
11%
5%
22%
1%
1%
42%
6%
3% 2%
4% 3%
ACTIVIDADES REALIZADAS Reforzamiento
Reforzamiento parcial
Reparaciones locativassin reforzamientoEstudios
Demolido
Sin reforzamiento
Restauración
Restauración de cubierta
Reparaciones locativas yadecuación de cubiertaCumple consismoresistenciaSin especificar
solicitaciones sísmicas, teniendo en cuenta el nivel de riesgo sísmico intermedio en que se encuentra Bogotá D.C. Aunque se aclara que no todo bien debe ser reforzado, sin antes realizar un estudio de la edificación en cuestión, ya que, dependiendo la configuración y los materiales, el suelo, entre otros factores propios de cada edificación, un ingeniero ha de determinar si es preciso reforzar la edificación total o parcialmente. Adicionalmente se puede concluir que, aunque estas edificaciones han perdurado a través del tiempo, estos materiales van perdiendo sus propiedades mecánicas a través del tiempo, además que las condiciones precarias de algunas construcciones en las que no han tenido ningún tipo de mantenimiento e inclusive han llegado a caer en estado de abandono, por lo cual son sujetas a agentes externos que debilitan la estructura interna.
Gráfica 3. Intervenciones realizadas en edificaciones según estudio
Obtenido este parámetro tan importante sobre el reforzamiento, ahora se debe determinar qué intervenciones se han presentado en los inmuebles de interés cultural, en la gráfica 3 se puede observar que de aquellos inmuebles que no han
71
sido reforzados, un 5% ha sido reforzado parcialmente, y en la mayoría de casos se han realizado procesos de reparaciones locativas tales como con el fin de salvaguardar su arquitectura y valores estéticos. Es importante destacar que del análisis realizado, muy pocas edificaciones cuentan con estudios de vulnerabilidad, y en algunos casos no se desarrolla el proceso de reforzamiento según recomendaciones de dichos estudios.
7.2. ESCALA TEMPORAL (SISMOS EN BOGOTÁ VS. CONSTRUCCIÓN DE
EDIFICACIONES PATRIMONIALES)
Según los datos compilados se elaboró la escala temporal expuesta en la ilustración 25, en la cual se puede apreciar en el lado derecho la fecha de construcción de las edificaciones patrimoniales y en la parte izquierda de la línea del tiempo se puede apreciar la consecución de los sismos más relevantes dados en la ciudad de Bogotá D.C.; Observándose claramente cuales terremotos han ocurrido y sometido a dichas estructuras a solicitaciones dinámicas. En la escala temporal se puede observar claramente algunas de las construcciones con su fecha de construcción, resaltado que Bogotá a través de su historia ha sufrido siete terremotos representativos41, y estas construcciones han perdurado a pesar de la ocurrencia de estos fenómenos naturales, aunque esto no demuestra que estas edificaciones sean sismo-resistentes. El terremoto más representativo que ha soportado la ciudad se dio el 31 de agosto de 1917; la ocurrencia de estos terremotos generó en su momento el colapso de algunas edificaciones y en algunos casos la avería o colapso parcial de algunas de sus partes, como se evidenció en el caso de la iglesia de la tercera en donde se presentó el desplome de su torre a causa del terremoto de 1785, en 1857 se reconstruye una torre en reemplazo, pero con menor imponencia, más sin embargo debido a la acción del invierno de 1996 se derrumba una terraza en la iglesia, a pesar de esto no existen estudios de vulnerabilidad o algún reforzamiento en la estructura42.
41
EL ESPECTADOR, “Bogotá ha enfrentado siete terremotos”, 29 sept 2009. Disponible en: (https://www.elespectador.com/noticias/bogota/articulo164001-bogota-ha-enfrentado-siete-terremotos) 42
Ministerio de Cultura, Centro de documentación, Consulta 2017.
72
Ilustración 25. Escala temporal
Fuente. Propia
1885-1892 Construcción Teatro Colón
Año 2000
Año 1800
Año 1700
18 de octubre de 1743
Terremoto intensidad
VII
12 de Julio de 1785
Terremoto intensidad
VIII
31 de agosto de 1917
Terremoto intensidad VIII
1 de noviembre de 1928
Terremoto intensidad VII
9 de febrero de 1967
Terremoto intensidad
VI-VII
Año 800 A.C. Primeros
Asentamientos población Chibcha.
6 de agosto de 1538
Fundación de Bogotá por
Gonzalo Jiménez de Quesada
1703 Iglesia Ntra. Sra. de la Candelaria
17 de junio de 1826
Terremoto intensidad VII
1800 Construcción Edificio Merizalde
1664 Iglesia Ntra. Sra. de las aguas
1820 Construcción Casa de los Venados
1637 - 1668 Templo de San Agustín
1952 Construcción Casa Bermúdez
Año 1600
16 de noviembre de 1827
Terremoto intensidad VIII
1610 - 1691 Iglesia San Ignacio
1715 Casa de poesía Silva
1902-1918 Basílica Menor del Voto
Nacional
Año 1900
73
7.3. CASO DE REFORZAMIENTO MUSEO DE ARTE COLONIAL
Dentro del desarrollo investigativo de la implementación de las metodologías de reforzamiento, a continuación se aborda el caso puntual del proyecto ejecutado en el Museo de Arte Colonial, la información fue extraída de los documentos que reposan en el centro de documentación del Ministerio de Cultura.
Ilustración 26. Museo de Arte Colonial
Fuente. Google: Street view
7.3.1. Historia Esta casa fue construida por el español Pedro Pérez en el siglo XVII, los planos de esta casa hoy reposan en la biblioteca Nacional de parís, anteriormente se atribuía su construcción al padre Juan Bautista Coluccini ya que era arquitecto de San Ignacio. Esta casa fue restaurada en 1984- 1985, a partir de allí cuenta con buen estado de conservación interior.
Se había documentado de la necesidad de llevarse a cabo el mantenimiento en el exterior e inclusive en la madera ya que se encontraba podrida y con gorgojos presentes en sus vigas. Esta casa fue inaugurada como casa museo el día 6 de agosto de 1942, lugar en donde funcionó el colegio de los Jesuitas tres siglos antes, este edificio ha sido participe de acontecimientos históricos del país como:
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En aquella casa funcionaba anteriormente la antigua sede de la universidad Javeriana hasta el año de 1767.
Funcionaron también allí la biblioteca nacional y el museo de ciencias naturales.
En 1828 el general Francisco de Paula Santander es recluido como prisionero, después de la conspiración. Conocida en ese entonces como casa de las aulas.
El 20 de enero de 1830 se instala allí el congreso admirable, presidido por Antonio José sucre, presidente y allí se expide el 29 de abril la carta constitucional.
El mono de la pila, la primera fuente de agua que tuvo la ciudad en el siglo XVI, fue trasladado al hoy museo de arte colonial.
1986 se restaura la bóveda falsa del museo y taller de restauración.
Declarado monumento Nacional en 1975
El museo de artes tuvo que cerrar sus puertas en el año de 1996 al pasar por problemas con los xilófagos, a pesar de ser una construcción con muros sólidos su punto débil es la cubierta, la cual cuenta con tirantes de madera muy largos y difíciles de inmunizar; asignándose su restauración antes de que se llevase a cabo el desplome de la cubierta ya que se tenía el riesgo inminente. La estructura de la cubierta había tenía modificaciones al haber sufrido reparaciones que reorganizaron los elementos, por ello se aconsejó que dicha estructura de la cubierta se devolviera el sistema estructural de par y nudillo.
7.3.2. Descripción de la edificación
El Museo de Arte Colonial está constituido por un sistema estructural de muros de carga en adobe y tapia, con fachada de piedra y ladrillo unidos con mortero de cal, soportados con cimentaciones de piedra de altura variable entre 80 cm y 1 m de alto y de 50 a 70 cm de ancho; su arquitectura cuenta con rasgos hispanoamericanos, contiene un patio que en tres de sus cuatro lados tiene una galería con arquerías en cada uno de sus dos pisos. Esta edificación actualmente
75
colinda con el Templo de San Ignacio y el Colegio Mayor de San Bartolomé, tal y como se muestra en la ilustración 27
Ilustración 27. Ubicación Museo de Arte Colonial
Fuente. Archivo Ministerio de Cultura
7.3.3. Estudio de vulnerabilidad Con base en la consulta realizada en el centro de documentación del Ministerio de Cultura, se revisaron los estudios de vulnerabilidad del Museo de Arte Colonial, efectuados con la participación de la Universidad Javeriana en el 2008, el cual se desarrolló teniendo en cuenta los procedimientos señalados en el capítulo A.10 del reglamento NSR-98.
En los estudios se destacan dos falencias durante el proceso de inspección, la primera es la presencia de fisuras en los cimientos acompañados por la presencia de asentamientos y por otro lado, fisuras en los arcos tanto en la clave como en los riñones de ellos.
76
Las fisuras y grietas en los arcos son generadas debido al deterioro continuo, probablemente desde su construcción y a las alteraciones a las cuales ha sido sometida la edificación; por tratarse de materiales no dúctiles y el comportamiento inelástico de la mampostería con la constituye, la presencia de fisuras se puede dar de una manera repentina. Además, es importante resaltar que las fisuras en los arcos se derivan por la acción de las cargas gravitacionales que han actuado a lo largo de su vida, por la eliminación de los muros los cuales hacen contrafuertes o por la acción sísmica, la cual genera fuerzas horizontales y a su vez desplazamientos en los elementos de la edificación. Se considera que el edificio fue proyectado para un solo nivel, razón por la cual la cimentación corresponde a esa condición y de acuerdo a la inspección visual previa comprueba esta teoría. Las propiedades de los materiales utilizados para los mampuestos y las especificaciones de baja calidad o variabilidad de los morteros, hacen que la construcción sea heterogénea, es decir, cuenta con diferentes características, por lo cual se justifica su alta vulnerabilidad; además de la disminución de la capacidad a través del tiempo que se produce en los materiales junto con las intervenciones que modifican las distribuciones de carga de la edificación. Tal como es característico de las construcciones de patrimonio cultural, se carecen de elementos estructurales importantes tales como diafragmas y conexiones adecuadas; para mitigar la vulnerabilidad y estas falencias, se propone en dicho estudio la implementación de vigas de amarre, cimientos, diafragma de entrepiso, viga cintas en cubierta, columnas y pórticos en concreto y acero.
Para establecer la capacidad del suelo se desarrolló el estudio de suelos elaborado por Alfonso Uribe S. y Cía, en donde se realizaron 7 perforaciones con profundidades entre 6 a 12 m, llegando a una capacidad de 1.1 kg/cm2, con un factor de seguridad de 3, con la conclusión de que la capacidad de carga aumenta considerablemente al profundizar la cimentación.
Se propone restituir los muros que fueron demolidos en algún momento, por medio de pórticos que restablezcan la ausencia estos elementos y garanticen que la distribución de esfuerzos retorne a su manera original.
La modelación de la estructura se realizó utilizando SAP 2000, programa que trabaja el análisis por medio de elementos finitos, cargándose los muros en
77
general como un elemento Shell o membrana, y los elementos nuevos como frame o marco, elementos necesarios para soportar las fuerzas dinámicas. Se consideraron las cargas muertas tales como: muros, sistema de entrepiso, cubierta y una proyección de un diafragma rígido de 4.5 cm de espesor; como carga viva se considera 200 kg/m2 (valor tomado del reglamento). Se sometió el modelo a un análisis dinámico definido en el capítulo A.5 de la NSR-98, obteniéndose así las frecuencias propias de vibración de la estructura, para asociarlas a las aceleraciones espectrales y por medio de la combinación estadística, obtener un resultado total de la respuesta dinámica en desplazamiento y fuerzas internas en la estructura, así se definieron los siguientes parámetros:
Tabla 4. Parámetros sísmicos del espectro de diseño
Aceleración pico efectiva Aa 0.20
Coeficiente de sitio S 1.20
Coeficiente de importancia l 1.10
Periodo de vibración corto Tc 0.58
Periodo de vibración largo Tl 2.88
Fuente: Estudios técnicos
Se hace hincapié en que el estudio de vulnerabilidad anteriormente descrito fue elaborado con base en la NSR-98 y fue el único archivo al que se tuvo acceso, debido a que la intervención de esta estructura finalizó en el año 2015, y sus últimos estudios, los cuales fueron actualizados según los requerimientos del reglamento NSR-10, aún no se encuentran en el Centro Documental del Ministerio de Cultura.
7.3.4. Intervención reforzamiento estructural El proceso de reforzamiento y restauración del Museo de Arte Colonial duró tres años, se realizaron mejoras de la estructura en general actualizándose los parámetros de seguridad sísmica para este edificio emblemático de la ciudad de Bogotá; a continuación se describe el sistema estructural empleado.
La mayor parte de la edificación cuenta con pintura mural, factor que limitó la implementación de los sistemas de reforzamiento al prevalecer la conservación; el reforzamiento planteado inicialmente consistía en la implementación de dispositivos metálicos en los muros, método aplicado únicamente en la crujía norte
78
ya que esta zona carecía de pintura mural, sin embargo en el resto de la edificación se optó por rediseñar y realizar el reforzamiento con el sistema de pórticos metálicos. En la ilustración 28 se puede visualizar el sector de la crujía norte, definido como zona A, con reforzamiento mediante la utilización de dispositivos metálicos y la zona B como el sector con reforzamiento con pórticos metálicos.
Ilustración 28. Distribución zonas de reforzamiento.
Fuente. Propia
El reforzamiento se inició mediante el ajuste de la estructura de cimentación, la cual fue ampliada por medio de vigas de concreto reforzado dispuestas de tal manera que se lograra la unión de todos los elementos, se instalaron varillas como conectores entre la cimentación existente y las vigas nuevas, logrando el efecto de confinamiento y aumentando el área de cimentación significativamente. El reforzamiento con dispositivos metálicos implementados en la zona A, consiste en la colocación de platinas de 4” x ¼”, en el sentido vertical arrancan desde el anclaje ubicado en la viga de cimentación a una profundidad de 1.05 m, desde allí se extiende hasta llegar a la altura de la cubierta en donde se remata; estas platinas se conectan al muro por medio de anclajes en varilla de ½”, ubicados de manera estratégica a lo largo del muro (alternadamente) para evitar el debilitamiento del mismo.
Zona A Zona B
CARRERA 6
CALLE 10 COLEGIO MAYOR SAN
BARTOLOMÉ
79
El refuerzo horizontal cumple con las mismas especificaciones del refuerzo vertical los cuales se unen entre sí por un cordón de soldadura y en el centro se ubica un anclaje para reforzar la unión. El distanciamiento definido entre refuerzos horizontales fue de aproximadamente 1,95 m. En la ilustración 29 se visualiza el reforzamiento con los dispositivos metálicos.
Ilustración 29. Distribución de dispositivos metálicos.
La zona B reforzada con el sistema aporticado de estructura metálica, se distribuyó de tal manera que el sistema no tocara los muros para que no afectara la integridad de estos, posicionando columnas y vigas en el interior de la edificación con las conexiones necesarias para unir el sistema de muros con la nueva estructura. Las columnas con especificación PTE. 300x300x10, arrancan desde los pedestales en concreto reforzado, trabajando como sección compuesta hasta una altura de anclaje de 2,10 m. Las columnas se prolongan hasta el nivel de la cubierta y se conectan con los muros por medio de pernos pasantes de 7/8”, sellados con un relleno de cal, arena y cemento (1:1:0.25), con un distanciamiento de 0.90 m; el extremo del perno termina con una chapeta de 150x150x10 recubierta con pañete de 3 cm de espesor y reforzado con malla vena calibre 22. En las ilustraciones 30 y 31 se visualiza un esquema de esta metodología de reforzamiento.
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Ilustración 30. Detalle conexión columna metálica a muro, vista en planta.
Ilustración 31. Detalle conexión columna metálica a muro, vista en perfil.
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Las vigas de amarre en perfilería metálica de especificación PTE. 300X300X12, se conectan a las columnas por medio de conexiones precalificadas, garantizando la estructura de pórticos. La estructura de entrepiso fue reforzado por medio de platinas, ángulos y perfiles metálicos tipo IPE 100, elementos que actúan como rigidizadores del diafragma original constituido en madera, dispuestos en sentido horizontal, vertical y diagonal, tal como se muestra en la Ilustración 32.
Ilustración 32. Reforzamiento y rigidización de entrepiso de madera.
Fuente: Archivo Ministerio de Cultura (Claustro las aguas)
La estructura de cubierta fue recuperada a su distribución original, prevaleciendo la conservación arquitectónica del sistema par y nudillo, se reemplazaron los elementos en mal estado y se realizaron las inmunizaciones; se reforzó por medio de la implementación de contravientos anclados, utilizando guaya galvanizada de ¼”.
82
Ilustración 33. Detalle estructura par y nudillo.
Fuente: Restauración casa del Alabado
Además, también se realizó el amarre de los muros de adobe mediante vigas de coronación elaboradas con concreto reforzado, empleándose igualmente columnas de concreto debido a los cambios de altura y diferentes geometrías presentes en los muros; esto con el fin de unirlos y evitar su desintegración o separación, garantizando que ante fuerzas sísmicas los elementos actúen en conjunto, instalándose conectores entre vigas y columnas a muro, denominados espolones para la efectividad de la estructura antes fuerzas contantes.
83
8. CONCLUSIONES
La totalidad de los sistemas constructivos típicos empleados en edificaciones de tipo patrimonial datan desde la época colonial y su material puede ser adobe, tapia pisada, piedra y ladrillo; se caracterizan por poseer cubiertas en madera que soportan grandes cargas. Las principales metodologías de reforzamiento identificadas para construcciones de adobe y tapia son: el reforzamiento con madera, el reforzamiento con pañete estructural, reforzamiento con dispositivos metálicos y vigas de coronación; la implementación de estos sistemas dependerá del criterio del ingeniero estructural responsable, igualmente se puede utilizar mecanismos de reforzamiento diferentes a los enunciados, dado que no se cuenta con la especificación y estandarización normativa para reforzar estructuras de patrimonio cultural. Dentro de las eficiencias y limitaciones de los sistemas de reforzamiento para estructuras de patrimonio se destacan las relacionadas en la tabla 5. Tabla 5. Eficiencias y limitaciones de metodologías de reforzamiento.
METODOLOGÍA EFICIENCIAS LIMITACIONES
Reforzamiento con pañete estructural
Controlan los daños producidos por la tracción por flexión. Mejoran notablemente el comportamiento de la estructura.
No se puede utilizar en muros con pintura mural. Poseer anclajes suficientes y de calidad para garantizar su funcionamiento.
Reforzamiento con madera
Presenta mejor comportamiento al confinarse totalmente la estructura con madera que con pañete estructural.
No se puede utilizar en muros con pintura mural. Método destructivo al tener que regatear el muro. Se debe utilizar madera superior a clase C, de acuerdo al reglamento.
Reforzamiento con dispositivos metálicos
Económico ya que reduce tiempos de instalación, debido a su facilidad. Respeta las condiciones geométricas del proyecto, dado que es reversible.
No se puede utilizar en muros con pintura mural.
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Reforzamiento con vigas de amarre y mejoras en cubierta
Combinado con los sistemas anteriores para reducir considerablemente la vulnerabilidad.
Requiere apuntalamiento temporal para la instalación de vigas o reemplazo total o parcial de la estructura de cubierta.
Reforzamiento con fibras de carbono
La fibra de carbono instalada no ocupa volumen adicional. La resistencia de la fibra de carbono es más resistente que el acero ante esfuerzos tractivos.
Es un sistema costoso Se debe alistar la superficie correctamente. Debe ser instalado por mano de obra con experiencia calificada. Requiere protección contra incendio. Se desconocen estudios específicos sobre este sistema de reforzamiento en estructuras patrimoniales.
Es necesaria la implementación de ensayos de laboratorio que permitan visualizar el comportamiento real de las estructuras y así determinar la funcionalidad y eficiencia de las metodologías de reforzamiento por medio de especímenes o modelos a escala real, ya que estos validan los sistemas de reforzamiento estructural, para su posterior aplicabilidad. Sin embargo, para efectuar ensayos de laboratorio se requiere disponer de recursos económicos elevados, limitando así el desarrollo investigativo en nuevas metodologías. En las investigaciones desarrolladas previamente por otros investigadores, es importante destacar que al utilizar las diferentes metodologías de reforzamiento, se cumple con el propósito de mejorar el comportamiento sísmico de las estructuras, al mantener la integridad de la edificación y salvaguardar la vida de los ocupantes. Para llevar a cabo cualquier intervención de un edificio patrimonial, se deben conocer las características y el comportamiento de los materiales a través de ensayos de laboratorio efectuados en cada edificación, en especial en construcciones de adobe y tapia pisada, en vista de que son construcciones con materiales provenientes de suelos aledaños, por esta razón presentan características heterogéneas.
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Con base en el ejercicio de consulta y rastreo de información en el Centro de Documentación del Ministerio de Cultura se concluye: El centro documental del Ministerio de Cultura guarda los archivos de cada uno de los predios declarados como Bienes de Interés Cultural, permitiendo a los usuarios realizar consultas sobre las características e información de las intervenciones ejecutadas en cada uno de ellos; luego del análisis estadístico descriptivo realizado en el presente proyecto se determina que un 64% de las edificaciones de la muestra no cuentan con una especificación sobre el tipo de material con el cual fue construido, evidenciando la ausencia de seguimiento ante estas estructuras representativas. Por otro lado, del análisis mencionado anteriormente, se destaca que el 89% de los predios caracterizados como patrimonio no cuentan con un reforzamiento que garantice la seguridad de la edificación ante un evento sísmico, teniendo en cuenta que su construcción se realizó sin alguna normatividad sismo resistente previa, es decir, tan sólo el 11% de la muestra de estudio cuenta con reforzamiento estructural. Al revisar los documentos y estudios existentes a nivel Bogotá D.C., se identificaron afectaciones similares en los bienes, los cuales desarrollaron patologías a través del tiempo, tales como asentamientos, presencia de hongos y xilófagos, deflexiones de vigas, grietas y humedades, factores que influyen directamente en el comportamiento de las estructuras y que a largo plazo si no se mitigan puede conducir al deterioro total y posterior colapso de la edificación. El reforzar los bienes de interés cultural en Bogotá D.C. es prioridad para estar preparados ante el riesgo sísmico al cual se enfrenta la ciudad, sin embargo se evidencia que las edificaciones que se encuentran reforzadas generalmente son de propiedad de la Nación, por lo cual poseen recursos humanos y económicos para realizar obras de tal magnitud, por otra parte en bienes privados no se observan reforzamientos en pro del mejoramiento estructural de las edificaciones. Por medio de la escala temporal elaborada, se visualiza que algunas construcciones representativas de tipo patrimonial, han soportado los sismos ocurridos a través de la historia, sin embargo estos hechos generaron afectaciones parciales sobre algunas estructuras, e incluso generó el colapso en otras edificaciones; razón por la cual es importante realizar el reforzamiento de las edificaciones patrimoniales con el fin de que perduren como parte del legado histórico y cultural de la ciudad.
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9. RECOMENDACIONES
Se han realizado avances acerca del reforzamiento para construcciones de tipo patrimonial, sin embargo, no existe normatividad que establezca los métodos de reforzamiento estructural aplicables en sus diferentes sistemas constructivos, por tanto se recomienda el desarrollo e implementación de normativas que establezcan los parámetros para edificaciones de adobe, tapia, piedra y ladrillo, como parte de la responsabilidad de salvaguardar edificaciones históricas que son hito para la ciudad. Es necesario la obligatoriedad de reforzar los inmuebles, ya que la preocupación en general de los propietarios de edificaciones patrimoniales de carácter privado es habilitar los bienes para su funcionalidad realizando mejoras locativas, sin adaptar la capacidad estructural con la resistencia requerida; se considera esto ya que aquellos inmuebles catalogados como de interés cultural cuentan con beneficios económicos.
El reforzamiento con dispositivos metálicos es la metodología más recomendable para reforzar edificaciones de adobe y tapia, dada la facilidad en su instalación, baja afectación física del inmueble intervenido, economía en la materia prima y constituye una metodología reversible; aunque para su correcta aplicación se deben desarrollar modelos analíticos que definan las especificaciones técnicas del proyecto a reforzar.
Este proyecto de grado constituye un punto de partida para plantear futuros estudios e investigaciones que se puedan efectuar en torno a las edificaciones antiguas, debido a la importancia del desarrollo e innovación que se puede dar en diferentes instancias sobre el tema. Se recomienda realizar más investigaciones sobre el reforzamiento de edificaciones patrimoniales construidas en piedra, dado que su avance y aplicaciones son escasos. El reforzamiento de estructuras de patrimonio cultural en adobe y tapia, se debe realizar de tal manera que no se modifique ni se altere la integridad física del inmueble y sea reversible, debido a que cualquier intervención puede debilitarlo,
87
por lo cual se recomienda la innovación y el estudio de nuevas metodologías de reforzamiento. La mayoría de investigadores recomiendan no utilizar elementos de concreto armado para reforzar edificaciones de adobe y tapia pisada, debido a que no existe compatibilidad entre las propiedades mecánicas de los materiales, ya que al presentarse un evento sísmico las estructuras colisionarían entre sí, dada la diferencia de las rigideces, provocando la avería o colapso de la estructura antigua.
88
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91
ANEXO 1
NOMBRE DEL BIEN OTROS NOMBRES MATERIALES MEJORAS
Calle 29 N° 5-66 Proyecto Restaurante - Área de influencia del
Museo Nacional Sin especificar
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Calle 29 Bis N° 5-90 Proyecto Restaurante - Área de influencia del
Museo Nacional Sin especificar
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Calle 27 N° 5-44/46 Área de Influencia del
Museo Nacional Sin especificar
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Centro Escolar Distrital José Celestino Mutis
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa Mendoza Varela Calle 12 N. 2-12 Sin especificar Sin reforzamiento
Colegio Tirso de Molina
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa de la Moneda
Sin especificar Restauración de
cubierta
Guillermo Bermúdez
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Casa Museo 20 de Julio Museo 20 de Julio. Casa del Florero
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Casa Natal de don Rufino José Cuervo
Sede del Instituto Caro y Cuervo
Sin especificar Estudios
Casa Natal de Rafael Pombo
Fundación Rafael Pombo
Piedra y ladrillo Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Villa Adelaida Calle 13 N. 2-94 Sin especificar Restauración de
cubierta
Casa. Sede del Instituto Colombiano de Antropología e Historia. ICANH.
Casa de la Calle 12 No 2-41
Sin especificar Reparaciones locativas
y adecuación de cubierta
Casa Colorada calle 13 3-07 Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Claustro San Agustín
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
El Zócalo Calle 10 3-74 Sin especificar Reparaciones locativas
y adecuación de cubierta
Museo Militar
Sin especificar Sin reforzamiento
Gilberto Álzate
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
92
Carrera 1 N. 12-21
Sin especificar Cumple con sismo
resistencia
Casa la Candelaria Carrera 1 N. 12-35 Sin especificar Restauración de
cubierta
Camarín del Carmen
Sin especificar Reforzamiento parcial
Monasterio de la Visitación de Bosa
Sin especificar Sin reforzamiento
Carrera 4 N. 9-66 / 68 / 70 / Casa Tapiada
Adobe Reforzamiento
Casa la Marichuela Hacienda las manas Adobe y piedra Sin reforzamiento
Museo Arqueológico Marques de San Jorge
Carrera 6 N. 7-43 Adobe y piedra Sin reforzamiento
Casa cural de la Catedral Primada
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Panamericano Emerald Trade Center Av. Jiménez No 5-43 carrera 5a No14-60
Sin especificar Cumple con sismo
resistencia
Hacienda santa Bárbara
Sin especificar Reforzamiento parcial
Casa Hacienda el Otoño
Sin especificar Sin reforzamiento
La Conejera
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa Poesía Silva
Adobe Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Hotel Tequendama
Concreto reforzado
Sin especificar
Iglesia de Egipto
Sin especificar Restauración
Iglesia de la capuchina
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Iglesia de la Peña
Piedra y ladrillo Restauración
Iglesia de la tercera
Piedra y ladrillo Sin reforzamiento
Iglesia de la Veracruz
Piedra y ladrillo Restauración
Iglesia San Antonio de Padua
Sin especificar Restauración
Estación de Chapinero
Sin especificar Sin especificar
Estación de la Sabana
Sin especificar Sin especificar
Estación del Norte
Estructura metálica
Sin reforzamiento
Estación del Ferrocarril Fontibón
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
93
Estación ferrocarril Usaquén
Estructura metálica
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Estación de Usme
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Jockey Club
Sin especificar Sin reforzamiento
Biblioteca Nacional
Concreto reforzado
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Instituto Técnico central
Adobe y ladrillo Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Escuela de medicina batallón guardia presidencia
Sin especificar
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Monasterio de la Visitación de Bosa
Sin especificar Sin reforzamiento
Carrera 3 N. 12-42 / Sede Asociación Colombo China
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa de la Cultura de la Asociación de la Amistad Colombo China
Adobe y ladrillo Sin reforzamiento
Conjunto Multifamiliar Gonzalo Jiménez de Quesada
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Sierra
Sin especificar Sin reforzamiento
Seminario San Camilo
Sin especificar Sin reforzamiento
Hotel Casa Medina
Piedra y ladrillo Sin reforzamiento
Asociación Colombiana de Empleados Bancarios
Sin especificar Sin reforzamiento
Colegio Pitágoras
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa Cultural Moreno y Escandón
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio del "Fondo de Cultura Gabriel García Márquez
Concreto reforzado
Cumple con sismo resistencia
Hotel Continental
Concreto reforzado
Sin reforzamiento
Colegio del Santísimo Rosario
Sin especificar Sin reforzamiento
Carrera 4 N. 9-66 / 68 / 70 / Casa Tapiada
Adobe y tapia pisada
Cumple con sismo resistencia
Fundación Ponte en mi lugar
Adobe y ladrillo Reforzamiento
Universidad de los
Concreto Reforzamiento
94
Andes reforzado
Edificio San Marcos Cra. 4 N. 12-09 Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Gimnasio Libertad
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio José del Carmen Gutiérrez
Sin especificar Sin reforzamiento
El toque de cubo
Adobe y ladrillo Sin reforzamiento
Casa de la Merced Cra. 4 N. 34-12 Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Antigua fábrica de Tubos Moore
Carrera 5 N. 0-20 Sin especificar Reforzamiento parcial
Casa Loma
Concreto reforzado
Reforzamiento
Casa cural de la Catedral Primada
Sin especificar Reforzamiento parcial
Edificio Rosa Blanca
Sin especificar Sin reforzamiento
Colegio Instituto Comercial Moderno
Cra. 5 13-78 Sin especificar Sin reforzamiento
Institución de Capacitación Técnica
Sin especificar Sin reforzamiento
Universidad La Gran Colombia
Carrera 5 N. 13-41 / calle 13 N. 5-72/74/76/78
Sin especificar Cumple con sismo
resistencia
Edificio Merizalde Cra. 6a 12 71 Adobe y ladrillo Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Edificio Albuquerque Cra. 6 12-82 Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Sendas DIAN Cra. 7 6-88/90 y 95 Sin especificar Reforzamiento
Almacén Tempus Cra. 7 13.43 Concreto reforzado
Sin reforzamiento
Edificio de la Caja de Sueldos de la Policía Nacional.
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Bancol
Sin especificar Sin reforzamiento
Almacén Ley Plaza Bolívar
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Carrera 1 Este N. 70 - 38 (Arq. Víctor Schmid)
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa Bermúdez Cra. 13 85-24 Adobe y ladrillo Sin reforzamiento
CONAVI
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Jorge Garcés Carrera 6 N. 7-43 Sin especificar Sin reforzamiento
95
Edificio Virrey Solís carrera 9 n 11-19/ 45/67 Sin especificar Sin reforzamiento
Casa Manuel José Caycedo
crra 9 N 9 - 37/ 35/ Adobe y ladrillo Sin reforzamiento
Casa de Santiago Medina
Cra. 8a 87-85 Sin especificar Sin reforzamiento
Casa de los Comuneros
Sin especificar Sin especificar
Escuela de Artes y Oficios Mario Santo Domingo
Adobe y tapia
pisada Sin reforzamiento
Casa Botero Cra. 7 n 72- 49 Sin especificar Demolido
Museo Siglo XIX
Sin especificar Sin reforzamiento
Matadero Municipal
Sin especificar Sin reforzamiento
Palacio de Nariño
Piedra y ladrillo Reforzamiento parcial
Cra. 3 No. 10-33
Concreto reforzado
Reforzamiento
Edificio San Miguel del Príncipe
Adobe y ladrillo Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Superintendencia Bancaria
Sin especificar Sin reforzamiento
Teatro Delia Zapata Olivella
Teatro capital Cra. 6 10-76
Sin especificar Reforzamiento
Teatrova
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Teatro San Jorge Cra. 15 con cll 13 Sin especificar Sin reforzamiento
Teatro Ayacucho Cra. 9 n 7- 17 Sin especificar Sin reforzamiento
Teatro Lido calle 16 n 6- 04/ 14 Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Templo de Quiba
Ladrillo Sin reforzamiento
Templo de San Agustín
Adobe, piedra y ladrillo
Restauración de cubierta
Centro Colombo Americano
Sin especificar Sin reforzamiento
Edificio Monserrate
Sin especificar Sin reforzamiento
Hotel Nueva Granada avenida Jiménez 4-77 Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Edificio Granadina
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Biblioteca Luis Ángel Arango
Ladrillo Reforzamiento parcial
Basílica Menor del Voto Nacional
Cra. 15 n 10 - 57 Ladrillo Reforzamiento
96
Los Cerezos calle 9 n 0-56 Sin especificar Reforzamiento
Casa Antigua del Concejo de Bogotá
Sin especificar Sin reforzamiento
Casa de las Bandolinas
Sin especificar Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Casa de los Derechos calle 16 n 6-40/50 Adobe y tapia
pisada Sin reforzamiento
Casa de los Venados Escuela taller de
Bogotá. Calle 9 No. 8-61
Adobe y tapia pisada
Reforzamiento
Casa del Ángel Cra. 1 15-91 Piedra y ladrillo Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Casa la Merced Cra. 7 n 24-42 Concreto reforzado
Reparaciones locativas sin reforzamiento
Casa General Hermogenes Maza
calle 10A n 3-04 este Sin especificar Sin reforzamiento
Casa General Rafael Uribe Uribe
calle 9 n 5.03 Adobe Restauración
Casa León de Greiff Cra. 16a 23-35 Ladrillo Demolido
Escuela de Arte Dramático
Cra. 5 10-69 Adobe Reparaciones locativas
sin reforzamiento
Casa de Poesía Silva
Sin especificar Restauración
Casa Museo Jorge Eliécer Gaitán
Sin especificar Restauración
Quinta de Bolívar
Ladrillo Sin reforzamiento
Casa de la guardia calle 10 N 5 - 27 Adobe y tapia
pisada Estudios
Iglesia nuestra señora de las aguas
Adobe y tapia pisada
Reforzamiento
Iglesia de la candelaria
Adobe y tapia pisada
Reforzamiento
Teatro Colón calle 10 N 5 - 32 Piedra y ladrillo Reforzamiento
Iglesia San Ignacio
Ladrillo Reforzamiento
Iglesia del Carmen / Colegio Salesiano León XIII
Concreto reforzado
Restauración
