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Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras

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II. La reflexión y el proyectoHerramienta 8Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras

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La rehabilitación de los elementosestructurales de la arquitecturatradicional mediterránea

César Díaz GómezDoctor arquitectoProfesor Titular del Departamento de ConstruccionesArquitectónicas I en la Escuela Técnica Superior de Arquitecturade Barcelona (Universidad Politécnica de Cataluña), España

1. Principios generales

El amplio abanico de técnicas existentes para ser aplicadas en lasintervenciones de rehabilitación estructural de los edificios de laarquitectura tradicional mediterránea aconseja enunciar unosprincipios generales que orienten la selección de las intervencionesa emprender en cada situación diversa que se presente. Es por elloque antes de enunciar y referirse a cada uno de los diversosprocedimientos y técnicas disponibles se exponen de forma sintéticalos aspectos clave que enmarcan la intervención, cualquiera que seael objetivo concreto que se plantee o la problemática a resolver.a/ Conocimiento y adecuación al contexto tecnológico del lugarLa factibilidad de aplicación de la técnica de intervención elegida conlos recursos disponibles en el lugar dónde se aplican, de la forma másnatural posible, aprovechando los conocimientos y la experiencia delos operarios del sector, constituyen la prioridad fundamental de laelección, que repercutirá casi siempre en una mayor economía de laintervención en relación a otras soluciones posibles y,probablemente, en una más fácil compatibilidad y adaptación a lascaracterísticas de las técnicas constructivas originales.b/ Consideración global de las repercusiones de la intervenciónConviene tener presente que las intervenciones –por particularesque sean sus objetivos– pueden tener efectos complementariosdiversos, los cuales es recomendable tener presente en su elección.Por ejemplo, el refuerzo de un muro exterior mediante unregruesado de hormigón proyectado puede actuar, además, derevestimiento protector de estanqueidad; o la adición de una chapade compresión armada a un forjado puede servir para aumentar suaislamiento acústico. De todas formas, cabe también considerar losefectos negativos que puede conllevar la intervención, tales como lamodificación de los espacios con la adición de jácenas o pilares, o elrequerimiento de futuras operaciones específicas de mantenimientoa llevar a cabo en los elementos añadidos. En consecuencia, esespecialmente recomendable la consideración global de todos estosefectos, tanto de los favorables como de los desfavorables.c/ Claridad del planteamiento mecánico-estructuralEn las actuaciones de rehabilitación estructural de los edificiosconviene especificar claramente el objetivo técnico que se pretendeconseguir con la intervención propuesta. Se pueden distinguir lostres planteamientos siguientes:1. la recuperación de la capacidad portante inicial del elemento a

rehabilitar. Se trata, de hecho, de lo que habitualmente seinterpreta como la reparación del elemento dañado.

2. el aumento de la capacidad portante del elemento sobre el que

se interviene, equivalente a lo que habitualmente se interpretacomo el refuerzo del elemento dañado

3. la sustitución funcional del elemento por un nuevo elemento queasume en su totalidad la capacidad portante requerida, sin que ellosignifique necesariamente la extracción del elemento a rehabilitar.

Evidentemente, la elección entre estos tres planteamientos dependede las exigencias mecánicas requeridas y de la capacidad delelemento objeto de la intervención para alcanzarlas.d) Singularidad de las intervenciones en edificios de especialvalor patrimonialEn edificios considerados bienes culturales por su especial valorpatrimonial, conviene tener presente algunos aspectos adicionalesespecíficos que aseguren la preservación a lo largo del tiempo de susgenuinas cualidades. Es por ello que conceptos tales como lareversibilidad de las actuaciones emprendidas, de forma que sea factiblela eliminación de los efectos de la intervención, pueden ser juzgadosprioritarios en la elección del tipo de técnica a aplicar. O, en otro ámbitode decisiones más esencial, la opción por la restauración de lo existentecon las técnicas originales, siempre que la prestación funcional dedichas técnicas se avenga a las exigencias de la intervención, puede norequerir de otros argumentos para decidir su elección.

2. Intervenciones en los muros y pilares

Los materiales y fábricas usadas habitualmente en los muros gruesosde la arquitectura tradicional, en especial los construidos a base detierra y piedra, tienen en común su escasa resistencia a las tensiones detracción y corte, y su alterabilidad frente al agua debida a la elevadapermeabilidad de la tierra o de muchos de los morteros utilizados.De estas particularidades se pueden deducir algunas pautas generalesde intervención en dichos elementos, las cuales, junto a las descritasanteriormente, condicionan la elección de la técnica de reparación orefuerzo a aplicar en cada caso. Concretamente, conviene que, seacual sea la técnica aplicada, procure un reparto homogéneo de lassolicitaciones que introduzca, con el fin de evitar en lo posibleesfuerzos adicionales de tracción o corte en el muro. Cabe hacermención también de la conveniencia de no aumentar los esfuerzos decompresión, dada la dificultad de caracterizar mediante ensayos dichoesfuerzo en la mayor parte de los muros antiguos. Y, por último, puederesultar de utilidad tener presente la posibilidad de recurrir a laabsorción de esfuerzos en el plano transversal del muro como recursoresistente capaz de reducir su esbeltez o contrarrestar los empujes.Se relacionan y comentan a continuación las técnicas de intervenciónde aplicación más habitual en dichos elementos.

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b. Cosido de grietasEl método consiste en interponer entre los labios de la grieta del muro elementos de mayor resistencia y rigidez a modo de suturas, talescomo barras metálicas, trozos de fábrica de ladrillo, etc. Su objetivo es devolver la continuidad perdida al muro afectado, de forma quelas tensiones puedan transmitirse y repartirse de nuevo homogéneamente a través de la zona agrietada.. Para ser efectivo, se requiereque la grieta sea pasiva, o sea, como se ha apuntado anteriormente, que la causa que la generó no actúe sobre el daño a reparar.

a/ Sustitución física de la zona dañadaConsiste en la sustracción del material de la zona dañada del elemento, ya sea por la presencia de grietas, por abombamiento o poralteración del material, y la reconstrucción de dicha zona con el mismo material o con otros de características resistentes y dedeformabilidad similar. En los muros o pilares de fábrica de piedra o ladrillo es habitual usar los mismos materiales en la sustitución,mientras que en los muros de adobe o tapial suele usarse la fábrica de ladrillo. En todos los casos el objetivo de la intervención sólo puedepretender restaurar la capacidad portante inicial del elemento dañado.Es importante tener presente que este tipo de intervención requiere que previamente se haya eliminado la causa que lo generó o que,en todo caso, el daño se constate pasivo por haber dejado de actuar dicha causa. Con respecto a la ejecución, hay que cuidarespecialmente el contacto de la parte sustituida con la preexistente, con el fin de asegurar una correcta transmisión de cargas, ademásde la ya citada similitud de características mecánicas entre ambas.

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c. InyeccionesSe trata de otro sistema de reparación de fisuras y grietas pasivas aplicable a muros de mampostería concertada o de ladrillo consistenteen introducir un líquido a presión con el fin de colmatar enteramente el vacío entre los labios de la abertura. Dicho líquido, al endurecersey adherirse al material, devuelve la continuidad al elemento dañado. Las características del líquido –habitualmente a base de compuestosepoxídicos– y la presión con que se introduce varían en función de los materiales del muro y del tamaño del vacío a colmatar. El selladosuperficial previo a la inyección de la fisura o grieta ha de ser capaz de soportar la presión del líquido antes de su endurecimiento.

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d. RejuntadosEs un procedimiento de restitución de la resistencia inicial aplicable a los muros de fábrica de piedra o ladrillo que consiste en larecolmatación de las juntas de mortero alteradas por la erosión o los efectos de las raíces de las plantas mediante la introducción porgravedad o infusión de productos de densidad o viscosidad variables, en función de la técnica de ejecución empleada.

e. Recrecido a base de mortero u hormigón armadoConsiste en el aumento de la sección del muro lesionado o infradimensionado mediante la incorporación a sus paramentos de grosoresde material –mortero u hormigón– previa la incorporación de mallazos metálicos, enlazados entre sí a través del muro. La puesta en obradel material de refuerzo puede hacerse mediante la disposición de encofrados paralelos a los paramentos y posterior vertido de la pasta,por simple proyección de la pasta contra los paramentos con la armadura ya colocada, o por gunitado, eligiendo el procedimiento enfunción del grosor requerido y del grado de incremento resistente asignado al refuerzo. La solución resulta de aplicación muy versátil alpoder adaptarse a estructuras murarias completas, a muros enteros o a tramos concretos de éstos. Esta cualidad la hace especialmenteapropiada para el refuerzo de edificios afectados por movimientos sísmicos, al permitir aumentar la rigidez de las partes del edificio quelo requieran o, si se precisa, la de la totalidad del edificio.

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f. AtirantamientosEl objetivo de los atirantamientos en estructuras a base de muros suele ser el de detener sus desplomes o deformaciones progresivastransversales a su plano mediante la disposición de elementos lineales traccionados denominados tirantes, generalmente conformadoscon cable de acero, fijados a dos muros paralelos mediante elementos específicos de anclaje que evitan el aumento de su separación y,con ello, la consiguiente pérdida de su capacidad resistente. Es conveniente que cuanto menos uno de los dos elementos de anclaje decada tirante permita un periódico ajuste tensional que compense los efectos de eventuales alargamientos del material del tirante.

g. ContrafuertesSu función es equivalente a la de los tirantes, si bien la elección es prácticamente obligada cuando el edificio no dispone de elementosde suficiente rigidez capaces de absorber las tensiones puntuales generados en los puntos de anclaje de los tirantes. En estos casos, laabsorción de los empujes de las bóvedas, arcos o de cualquier otro elemento que introduzca solicitaciones inclinadas en los muros, sepuede confiar a los contrafuertes por su capacidad de transmitir dichas acciones al terreno a través de su sección. En su diseño ydimensionado es preciso tener bien presente la fuerte limitación de asientos que requiere el nuevo contrafuerte para su correctofuncionamiento.

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h. ZunchadosLa disposición de zunchos o correas en los edificios con estructuras murarias cerradas de fábrica de ladrillo o en pilares de piedra o ladrillo,rodeándolos con el fin de reducir su esbeltez y aumentar con ello su resistencia, ha sido un recurso históricamente utilizado que puedeobservarse en muchos edificios antiguos bien conocidos, tales como el Coliseo romano o los campaniles italianos del medievo. El hierroy el acero han sido los materiales tradicionalmente usados para conformar dichos elementos. Modernamente, las bandas de fibra decarbono pueden cumplir en determinadas situaciones la misma función, si bien es preciso considerar los efectos del material adherentesobre el elemento reforzado.

i. Taxidermias con barras de aceroEs un sistema de refuerzo integral aplicable a los muros de piedra o de fábrica de ladrillo consistente en la disposición de armaduras deacero en el interior del muro, embutidas en perforaciones de longitud variable que pueden llegar a alcanzar órdenes de magnitud devarios metros, generando con ellas verdaderas estructuras secundarias de barras en el interior de los muros, aumentando con ello sucapacidad resistente global o generando zonas de mayor rigidez capaces de distribuir homogéneamente las solicitaciones descendentes.La interfase entre las barras de acero y el material del muro se rellena con un compuesto adherente que suele ser de base epoxídica.

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3. Intervenciones en forjados y cubiertas

Las intervenciones en los forjados de vigas y viguetas de madera deben fundamentarse en una diagnosis previa de las causas de lasdisfunciones, ya sean éstas originadas por el ataque de los agentes bióticos, por la fluencia de la propia madera o por deficiencias en eldimensionado del forjado en relación con las solicitaciones mecánicas que recibe. La elección de la intervención requiere del conocimientode las condiciones de uso futuras y de la necesidad de conservación no sólo de los elementos sobre los que se actúa sino también deaquellos otros sobre los que puede incidir la actuación prevista, tales como falsos techos o pavimentos con valores artesanos o pictóricosremarcables.

Se exponen a continuación las formas y métodos de intervención de aplicación más usual en dichos elementos resistentes.

a. Substitución funcional de apoyos en vigas y viguetasLos ataques de los hongos y de las termitas se concentran a menudo en los apoyos de las vigas y viguetas de madera, en especial cuandocoinciden con muros exteriores, por las especiales condiciones de humedad y oscuridad que en ellos concurren. En estos casos, suele sernecesario la sustitución funcional o el refuerzo de los apoyos afectados por la descomposición de la madera, mediante alguno de losmuchos procedimientos existentes, en cuya elección hay que considerar el grado de generalización de la problemática a viguetas sueltaso a todo un tramo de apoyos correlativos, las características del muro donde apoyan, las técnicas disponibles y la apariencia formal dela solución elegida.

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b. Suplementos resistentes en vigas y viguetasConsisten en la adición de nuevos elementos a flexión que colaboren en la absorción de los esfuerzos que solicitan a la viga o viguetascuando su dimensionado se evalúa insuficiente o cuando los efectos de la fluencia de la madera han generado deformaciones excesivas.Los materiales utilizados para el refuerzo suelen ser la madera o los perfiles de acero, y su situación puede ser lateral, inferior o superioren relación a la del elemento a reforzar. Se elige la situación superior cuando conviene conservar la apariencia del forjado existente porla presencia de pinturas o falsos techos valiosos. La situación inferior es la más usualmente aplicada en el refuerzo de viguetas en forjadoscon posibilidad de reducción de la altura libre de las estancias que cubren, mientras que la situación lateral es la más usual en el refuerzode vigas de madera que soportan tramos enteros de forjados de viguetas, conformándose generalmente con dos elementos unidos conespárragos pasantes a través de la viga a reforzar. Las hipótesis para el dimensionado de los refuerzos pueden ser diversas, en funciónde la posibilidad de colaboración resistente de los elementos infradimensionados o dañados y de las deformaciones previas(contraflechas) que se prevea introducir en ellos para propiciar su entrada en carga conjunta con el refuerzo.

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c. PartelucesLos parteluces constituyen una solución sencilla y eficaz para reducir las tensiones de flexión introducidas por las sobrecargas y lasdeformaciones derivadas de la fluencia de la madera. Se forman con vigas de madera o acero dispuestas transversalmente a la querequiere refuerzo, dividiendo por la mitad o a los tercios su luz. La posibilidad de conseguir unas buenas condiciones de apoyo delparteluz así formado suelen ser el aspecto determinante en la elección de la solución, al requerirse muros transversales a los de carga decaracterísticas resistentes suficientes y, en su ausencia, la formación de pilares específicos, con su consecuente cimentación, para lacorrecta transmisión de las cargas del parteluz al terreno.

d. Adición de chapas de hormigón armadoLa adición de chapas armadas de hormigón conectadas a las viguetas de madera de los forjados es una de las soluciones más utilizadasactualmente en intervenciones de rehabilitación edificatoria. El refuerzo se fundamenta en la transformación de las viguetas existentesen vigas mixtas de madera y hormigón, y la posibilidad de repartir las tensiones de la flexión de forma coplanaria en todas las direccionesdel plano del forjado y de aumentar la rigidez global de la edificación cuando se enlaza la nueva chapa con los muros gruesosperimetrales, lo cual, además, mejora la resistencia al sismo del edificio. Complementariamente, con la adición del hormigón, resultatambién mejorado el aislamiento acústico del forjado. La solución concreta de conexión de la nueva chapa con el muro existenteconstituye el aspecto más crítico de este tipo de refuerzo, al hallarse condicionada por las características de rigidez, cohesión yperforabilidad de los muros, las cuales pueden ser muy variables e impredecibles.

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e. Intervenciones específicas en armaduras y cerchas de cubiertasSi bien el estado de dichos elementos aconseja muchas veces su substitución por el hecho de ser los más expuestos a los efectos de lashumedades, se plantea a veces su refuerzo cuando su estado general, tamaño o interés en su mantenimiento funcional lo aconsejan.Obviamente, la substitución funcional de los apoyos y la regularización de éstos disponiéndolos a ser posible sobre un cargadero rígidopara repartir lo mejor posible las cargas transmitidas a los muros, son operaciones frecuentemente necesarias y recomendables. Para elrefuerzo de los pares, tirantes y jabalcones cada vez es más frecuente, cuando quieren mantenerse visibles, el uso de armaduraspostesadas para compensar las tracciones o generar nuevos equilibrios de fuerzas.

f. Intervenciones específicas en arcos, bóvedas, cúpulasAlgunas de las soluciones expuestas para el refuerzo de forjados son aplicables también a los arcos, bóvedas o cúpulas. Así, los tirantesmetálicos es una solución típica de refuerzo de arcos y bóvedas, ubicándolos en las zonas traccionadas de su extradós. Los arcos puedenaumentar su canto resistente introduciendo barras de acero, a modo de taxidermia, desde su intradós. En ciertas bóvedas rebajadas, loszunchos perimetrales de acero u hormigón armado absorben los empujes generados en su base. Y las chapas de hormigón armadopueden reforzar las bóvedas y las cúpulas conectándolas por su extradós. De todas formas, es preciso considerar en cada caso laidoneidad de dichas soluciones en relación a otras alternativas que preserven el método constructivo original, planteando comorequerimiento inexcusable la reversibilidad de la intervención.

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4. Intervenciones en las cimentaciones

La decisión sobre el tipo de intervención a emprender cuando un edificio es objeto de problemas derivados de movimientos del terrenorequiere del conocimiento del tipo y características de los cimientos del edificio, de una fase de seguimiento de la actividad de las lesiones,y de información sobre las características geotécnicas del terreno hasta una profundidad suficiente. Sólo después de recopilar estos datosy de esta fase de análisis debe ser planteado el tipo de intervención a emprender. Será, precisamente, la necesidad de emprender o noalguna actuación que varíe las condiciones de carga del firme de cimentación original o de mejora del terreno una de las decisiones másimportantes a tomar en esta fase inicial.Cuando los cimientos del edificio sean del tipo superficial, los cuales son los que mayor abundan, el sistema más habitual de recalce esel de disponer por debajo una zapata algo más ancha retacada al firme del de la cimentación existente. Cabe definir en cada caso, enfunción de las características del terreno, la cimentación a recalzar, la profundidad y el ancho de la nueva zapata, así como el ancho delos bataches excavados por debajo de los cimientos existentes.Actualmente, cada vez es más frecuente el uso de micropilotes dispuestos en vertical e inclinados, que involucran un mayor volumen deterreno para absorber los esfuerzos en la base de los cimientos, usando éstos como encepado general. Menos frecuentes son, en cambio, los sistemas que se fundamentan en el aumento en anchura de la base de cimentación, por ladificultad de absorber los esfuerzos de corte en los contactos entre el nuevo y el viejo cimiento, siendo asimismo escaso el uso de lospilotes convencionales, por el abultado utillaje que requieren, o los de mejora de terrenos por inyección de productos químicos, aptossolamente en determinados tipos de terrenos de adecuada permeabilidad

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Consolidación y tratamiento de la cimentación. Experiencias egipcias

Wahid El-BarbaryArquitectoDirector General de Proyectos de Sector en el Supreme Councilof Antiquities, Egipto

Todas las estructuras de ingeniería dispuestas sobre el terreno,incluyendo los terraplenes, las presas, (tanto de tierra como dehormigón), los edificios o los puentes, consisten en dos partes,la parte superior, o superestructura, y la inferior o cimentación.Una primera definición de la cimentación podría ser la siguiente:elemento de conexión situado entre la superestructura y la tierrao las rocas que se encuentran debajo.La ingeniería de la cimentación es el arte y la ciencia que consisteen aplicar los criterios de ingeniería a los principios mecánicosdel suelo para resolver el problema de la conexión. Se trata delas soluciones y problemas de contención de las masas de tierramediante una serie de elementos estructurales, tales como losmuros de contención y tablestacas.La ingeniería de la cimentación también es el arte y la ciencia deutilizar los criterios de ingeniería y los principios mecánicos delsuelo para predecir la respuesta de las masas de tierra a lasmodificaciones de condiciones de geometría y cargas.Se debería remarcar que la ingeniería de la cimentación ha sidodefinida como “el arte y la ciencia” de la aplicación de uncriterio de ingeniería a los principios mecánicos del suelo.Las condiciones del suelo constituyen una de las causasprincipales de desórdenes en las estructuras de lasconstrucciones debido a las modificaciones de las propiedadesdel suelo con el paso del tiempo, como por ejemplo el aumentode los niveles de contenido en agua del suelo. Es tambiénampliamente conocido que los daños estructurales debido a lostemblores de tierra están muy influenciados por las condicionesdel terreno. En general, la amplitud y la duración de lostemblores de tierra dependen de la profundidad, así como delestado, más o menos blando, del suelo en la zona. El ingenierodebe, entonces, obtener suficiente información para evaluar lacapacidad portante de las cargas, así como la implicacióndinámica característica del suelo. Para las zonas que presentanriesgos geológicos importantes, por ser susceptibles ahundimientos graves, los suelos extra-sensibles, o los suelos quetengan una gran probabilidad de licuefacción, es necesaria unainvestigación geotécnica especial. En algunas circunstancias, sinembargo, puede ser apropiado llevar a cabo investigacionessismológicas y geotécnicas que vayan más allá de las condicionesmínimas impuestas por el Código de construcción. Este puedeser el caso, por ejemplo cuando los movimientos del terrenodebidas a las condiciones de la zona o a los efectos deinteracción terreno-estructura, se considere que juegan unimportante papel en el comportamiento de la estructura objeto

de la investigación. Además, puede que se tenga que llevar acabo una investigación geotécnica para tomar medidasexplorativas o curativas.Se puede hacer una distinción entre los diferentes tipos decimentaciones utilizadas para sostener los edificios:

Las cimentaciones poco profundas (zapata o zapata flexible)como las cimentaciones continuas bajo los muros (la amplitudde la cimentación es un poco más importante que la del muroque sostiene), utilizando generalmente piedras y mortero paralas cimentaciones de edificios.Las cimentaciones profundas (pilotes, pozos) son utilizadoscuando la resistencia (es decir, la capacidad portante) del suelono es suficiente para sostener la estructura superior. Existennumerosos tipos de cimentaciones profundas, desde lascimentaciones antiguas, utilizando piedras y morteros, hastalos pilotes de madera, especialmente cuando el agua estácerca. La capacidad de las cimentaciones, en este caso, es lasuma del rozamiento lateral y de la carga en punta.

Escoger un método para consolidar y tratar una cimentación deun edificio histórico o tradicional depende del conocimiento

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del origen de la degradación: hundimiento, aumento de lascargas, modificación de la geometría de la estructura, temblorde tierra, explosión, cambio del nivel del agua y/o accionesquímicas. Consideramos que el tratamiento de lascimentaciones debe seguir las indicaciones siguientes:

Realización de estudios geotécnicos para el suelo de lascimentaciones, inspección y diagnóstico de las cimentaciones,y conocimiento de la situación y del estado actual. La eleccióndel método o del refuerzo depende del informe de los expertosgeotécnicos y sus recomendaciones.El refuerzo de las cimentaciones subterráneas no debeconservar necesariamente el mismo tipo de construcción que laparte superior de la estructura.

Existen numerosos métodos para reforzar la cimentación:

Refuerzo de las cimentaciones existentesUtilización de micro-pilotesFortalecimiento del suelo con la utilización de solucionesavanzadas.

Refuerzo de las cimentaciones existentes

Uno de los métodos consiste en consolidar y recalzar lascimentaciones existentes añadiendo una masa suplementaria,fijándola a la cimentación antigua mediante tensores de acero,pernos de anclaje, así como también otros tipos de ataduras, paracrear un sistema de cimentación que no permita que se muevanlateralmente. Para reforzar la cimentación de un muro antiguo, sedebe empezar determinando la carga de la estructura (piedras y

material de relleno), y la capacidad portante del suelo de lacimentación. Si los resultados muestran que la dimensión de lacimentación actual no es suficiente para sostener las estructurasen unas condiciones de seguridad realistas, se deberá aumentar lasuperficie de la cimentación. Las cimentaciones suplementariasdeberán ser realizadas en conexión con la zona antigua mediantela utilización de barras, cables, etc.Antes de emprender la consolidación de las cimentacionesantiguas, debe llevarse a cabo un sistema completo de refuerzoprovisional para conservar la estabilidad del muro y de laestructura.El concepto de consolidación y de apuntalamiento de lascimentaciones existentes puede consistir en añadir una masasuplementaria cuando no haya problema de hundimiento (rocadura). La masa puede entonces estar construida en la zona de lascimentaciones existentes; las nuevas masas están unidas a lasantiguas cimentaciones utilizando tensores de acero, pernos deanclaje, así como otro tipo de ataduras, para crear un sistema decimentación que no se pueda desplazar lateralmente.La acción que consiste en ampliar las cimentaciones es másefectiva ya que si la hacemos mayor, más allá del extremo de lacimentación, la presión de las cargas transferidas se extenderásobre una mayor área del estrato más profundo y más resistentedel suelo. Utilizar un trabajo de recalce puede representar la únicasolución fiable cuando no sea posible parar el hundimiento de otramanera. No obstante, el recalce de los edificios históricos debe serconsiderado como la última solución. Esta solución, cuando seadopta para cimentaciones poco profundas, puede ocasionarproblemas durante la fase de perforación, ya que el suelo puededesplomarse durante los trabajos de perforación, dado que ciertaspartes son recalzadas mientras que otras, que no los son, reposanaun sobre el suelo deformado.

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La utilización de micro-pilotes para consolidar losmonumentos históricos

Cuando el subsuelo tiene una capacidad portante insuficiente y/oel terreno más resistente está situado a una profundidadimportante, se pueden utilizar los pilotes y los micro-pilotes parareforzar la estabilidad de las cimentaciones profundas. Otrasolución consiste en utilizar una técnica moderna para consolidarlas antiguas estructuras.La utilización de los micro-pilotes constituye en nuestros días unode los segmentos cada vez más extendidos en las cimentacionesprofundas. También conocidos como pin piles o minipiles, losmicro-pilotes son de pequeño diámetro, en forma de tubo de unagran capacidad. Están absolutamente indicados para barras roscadascortas e instaladas gracias a diferentes técnicas de perforación.La adición de mortero a las barras roscadas refuerza los pilonespara la resistencia lateral, las cargas de tracción así como las decompresión. Los micro-pilotes pueden reemplazar los pilonesconvencionales en la mayor parte de los casos, y sonparticularmente económicos allí donde las condiciones de suelosean difíciles (suelo de rocas o con cavidades) o donde el acceso alespacio de trabajo sea difícil o limitado, como puede ser en lasrevisiones de los edificios tras un temblor de tierra. Los micro-pilotes son instalados más como tirantes o “clavos del suelo”,utilizando plataformas de perforación rotativa o equipos deperforación a percusión. Debido a su pequeño tamaño, se puedenemplear de forma más económica una gran variedad de técnicasde perforación, lo cual hace su utilización más atractiva: taladros

de barrena, tri-cono, cabeza de percusión, equipo de perforación,down-the-hole-hammer, hollow grouting hill (Titan), etc. Losmicro-pilotes están ampliamente aceptados por los ingenieros ydiseñadores quienes reemplazan actualmente los pilotestradicionales por los micro-pilotes, para beneficio de los propietarios.

Refuerzo del suelo utilizando soluciones avanzadas(Ejemplo: complejo Qalawoon).

Debido a la elevación del nivel de agua subterránea, ésta sedesplaza continuamente y se lleva con ella las partículas del suelo,lo que comporta la creación de numerosos agujeros o cavidades enel suelo, provocando un comportamiento heterogéneo del suelo. Para tener un suelo consolidado con una buena capacidadportante y una sección homogénea, se debe instalar un sistema dedrenaje, fijando también el nivel de las aguas subterráneas parapoder parar las corrientes.Entonces, el proceso de inyección de tierra se lleva a cabo, primeroperforando el suelo a los niveles especificados y despuésinsertando una tubería de válvula que permitirá inyectar elmaterial de cimentación a una presión que no excederá 2 Bar.El suelo es inyectado con una mezcla constituida por una parte decemento, cuatro partes de agua y 0,50 de bentonita. Después deun período de 24 horas, se puede realizar una inyección final conun nivel de cemento superior, así como con los aditivos Complast431 para aplicar una lechada plastificada, que permitirá obtenerun suelo con la capacidad portante requerida.

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Este artículo trata los aspectos tecnológicos y estructurales de laconservación de los restos de la antigua ciudad de Acre (Akko enhebreo). El concepto de base es la conservación auténticamediante la preservación de los materiales y de las fachadas deorigen sin molestar la vida cotidiana de la ciudad. La informaciónque se presenta aquí proviene de estudios de ingeniería física quese han llevado a cabo en la ciudad durante la última década.

Las ruinas de los edificios y la degradación materialLas ruinas de un edificio es un estado en el cual el edificio haperdido parcial o totalmente su capacidad portante y que essusceptible de derribarse de forma total o parcial. Las ruinasnormalmente han sido provocadas por grietas, derrumbamientos,aplastamientos, desprendimientos y deformación de loselementos. La degradación es el deterioro así como la erosión delos materiales, condición que lleva habitualmente a la reducciónde su resistencia y al aumento de su fragilidad y porosidad. Elproceso de pérdida de material proviene de la acción física yquímica, que empieza en general por el exterior y se propaga acontinuación hacia el interior.Los mecanismos que producen los derrumbamientos o ladegradación vienen determinados por un cierto número defactores: la ausencia de un correcto mantenimiento, la ausencia deconocimientos científicos ad hoc, la utilización de unaconstrucción más allá de lo que se espera de ella, lasimperfecciones de la concepción original y la introducción denuevos elementos que no se habían previsto en el origen. Todosestos factores llevan a una reducción de la fuerza estructural, enotras palabras a la reducción de la capacidad portante, y tambiénparalelamente al aumento de los efectos de las accionesimplicadas. Aquí tienen lugar tres factores: el tipo de acción, la calidad de losmateriales y el tipo de estructura. La acción implicada puede seruna serie de acciones mecánicas, dinámicas o estáticas, o unaacción físico-química. La resistencia de los materiales quedaafectada por el clima y la erosión, como resultado de procesosfísico-químicos. La degradación está relacionada con elementosdel medio ambiente natural, tales como la humedad, la lluvia, lasfluctuaciones de temperatura, y a factores tales como lacirculación (automóviles), la contaminación y la falta demantenimiento que aceleran también los procesos naturales. Ladegradación puede ser química, física o biológica y estárelacionada con los factores medioambientales, con lascaracterísticas de los materiales de construcción y con los

elementos específicos que protegen los edificios (por ejemplo lostechos y desagües). El comportamiento estructural depende esencialmente del tipo demateriales utilizados, de la forma y el tamaño de la estructura, delas conexiones entre los elementos, así como de las condicionesmedioambientales que rodean al edificio. Las ruinas son causadaspor un aumento de la acción mecánica y una reducción de laeficacia estructural, tanto la causa es un fenómeno natural o comoresultado de una acción causada por el hombre. Cuando estosacontecimientos tienen lugar sin un cuidadoso control, puedentener un impacto negativo sobre el edificio (Croci 1998: 41-46).La antigua ciudad de Acre fue construida con las piedras deconstrucción conocidas como kurkar (paredes y bóvedas)sólidamente mantenidas entre ellas por los materiales de conexióna base de cal, y de madera que fue utilizada en las cubiertas,ventanas y puertas.Fueron también utilizados otros elementos, por ejemplo de calizadura (para los peldaños volados, pavimentos en los espaciospúblicos, ventanas y elementos decorativos) y mármol.

La antigua ciudad de Acre (Israel).

Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre

Ofer CohenIngenieroIsrael Antiquities Authority

Yael F. Na’amanArquitectoDepartamento de Conservación de Israel Antiquities Authority

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En los períodos recientes se han utilizado materiales tales como lospavimentos de granito u hormigón pintado, vigas de acero, tejasde Marsella y, evidentemente, hormigón. Estos últimos añoshemos sido testigos de la utilización de una gran variedad demateriales modernos, entre ellos, los revestimientos de yeso,aluminio y de cerámica.Los problemas estructurales más comunes de la antigua ciudadestán concentrados en los muros, las bóvedas, así como los techosde las construcciones. Cada uno de ellos está caracterizado porproblemas que tienen origen en las técnicas de construcción, lacalidad de los materiales, los factores de destrucción de laconstrucción, así como los de degradación de los materiales.

Los mecanismos de degradación de las edificacionesExisten dos factores que están destruyendo los edificios de laantigua ciudad de Acre: (1) la degradación de los materialesdebido a la erosión, como consecuencia de procesos naturales; y(2) la situación de ruina, debido a la intervención humana. Elproceso natural de la degradación de los materiales estáinfluenciado por un nivel de humedad y moho particularmenteelevados, así como por la cristalización de la sal, las propiedadesdel aire, las características del terreno, el agua (las precipitacionesy la proximidad al mar), la temperatura y la intervención humanacon un mantenimiento incorrecto.Los daños causados por la intervención directa del hombre es algocomún, por ejemplo: las acciones de renovación en que losmateriales mal adaptados han sido utilizados; eldesmantelamiento de elementos de la construcción para adaptarel espacio construido a las necesidades de los usuarios o paralimpiar una zona necesaria para una nueva construcción. Inclusotambién para crear nuevos itinerarios de acceso o mejora de losexistentes, el desmantelamiento de una parte de una estructurapara ponerla como uso secundario en otro lugar, o eldesmantelamiento para evitar un peligro inminente.Un esquema del proceso de desintegración de los edificios incluyela degradación prolongada de las viguetas de los techos en laúltima planta hasta su hundimiento, el proceso acelerado dederrumbamiento de los muros también de la última planta, y lasbóvedas en la planta baja, así como la desintegración continua delos muros exteriores del edificio.1. En la estela del derrumbamiento de un techo de madera en la

última planta, los muros permanecen en pie, altos y delgadosen relación al entorno inmediato. El peligro en esta situación esque la estabilidad de los muros sea socavado, provocando lacaída o derrumbamiento de algunas piedras de las secciones delas paredes. La solución en este caso consiste en estabilizar losrestos creando un elemento llano en la parte superior de lasparedes y/o apoyar con anclajes la bóveda.

2. El derrumbamiento de un techo de madera en la última planta y labóveda en la planta baja, y la desintegración parcial de los muros.

En este caso, los restos de los muros aparecen relativamenteelevados en relación al entorno y los de las bóvedas soninestables. La solución consiste en restaurar la función espacialen la planta baja y/o sostener los restos en el suelo o en unaestructura adyacente.

3. El derrumbamiento de un techo de madera en la última plantay de la bóveda en planta baja, y la desintegración de los murosexteriores.

Los problemas estructurales.

Lesiones en el muro.

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En esta situación, permanece una especie de muñónprotuberante, y este resto no se estabiliza mediante la bóveda.La solución requiere la estabilización del resto de la bóveda o ladistancia controlada de las partes peligrosas.

El sistema de desintegración descrito más arriba es también válidoen los edificios de tres plantas en las que existan dos techos demadera sostenidos por encima de una planta abovedada.El factor más significativo y más común en el proceso de ruina dela ciudad es la inclinación de los muros, es decir, su desplome enrelación a la vertical. Podemos decir que todos los casos de ruinade edificios en la antigua ciudad de Acre provienen de la ausenciade un mantenimiento adaptado o bien que son el resultado de underrumbamiento físico. Estos factores son la causa de unareacción en cadena provocando las ruinas y la degradaciónprolongadas, así como de un constante deterioro de lascondiciones físicas del edificio.

Los muros de doble hojaMuchos de los muros de planta baja en Acre están construidosmediante dos hojas de piedras con un relleno de debesh entre lasdos. La construcción se efectuó en hiladas horizontales: en primerlugar, se colocó una hilada de sillares de las hojas externas delmuro y el espacio entre ellas se rellenó de debesh, ya que lasegunda hilada de piedras se puso a continuación, una hileraencima de la otra. Las caras externas de los muros han sidoconstruidas con mampostería de piedra labrada kurkar pero lasreparaciones se han efectuado con mampuestos. El núcleo de losmuros consiste en un relleno de pequeñas piedras y de materialesde conexión. En la construcción de la ciudad, se ha hecho un granuso de los dos tipos de materiales de conexión, uno a base de caly el otro a base de tierra.La mayor parte de los muros tienen de 80 a 120 cm de espesor. Suprimera función es la de sostener los pesos de las plantasabovedadas y de dirigir las cargas de los muros altos (anchos, delespesor de una piedra) de las plantas superiores. La impresión inicialque se tiene cuando se miran los muros, es que son homogéneos.No obstante, cuando se observa el material de conexión que sedesmorona en las zonas donde el muro ha sido deteriorado o enuna degradación parcial, se obtiene una imagen diferente: elmaterial de construcción de los muros, igual que la masa de laconstrucción, están a punto de sufrir un proceso de desintegración.Los muros de la ciudad de Acre se pueden clasificar en cuatrotipos:

Tipo 1: construcción regular que utiliza sillares que tienen cincocaras talladas. La altura de la piedra y la hilada es de 45 cm, laspiedras tienen de 50 a 100 cm de longitud y la unión entre doshileras de sillares es de 5 a 10 mm. En general, se puede decir quela calidad de este tipo de muro es buena.Tipo 2: construcción regular que utiliza sillares que tienen cinco

superficies talladas. La altura de la piedra y la hilada es de 18 a 37cm, las piedras tienen de 18 a 45 cm de longitud y la unión entrelas dos hileras de sillares es de 5 a 10 mm. En general, se puededecir que la calidad de este tipo de muro es buena.Tipo 3: construcción regular utilizando mampuestos concertados.La altura de la piedra y la hilada es de 23 a 40 cm, las piedrastienen de 18 a 60 cm de longitud y la unión entre las dos hilerasde piedras es de 5 a 10 mm. En general, se puede decir que lacalidad de este muro es mediana.Tipo 4: construcción irregular utilizando mampuestos sinconcertar. La talla y la forma de estas piedras varían y la hilada noes de una longitud uniforme. La longitud de las juntas no esuniforme ni tampoco las juntas verticales que se extiendenfrecuentemente sobre más de una hilera. La calidad de este tipode muro es fiable. Los muros, como estos, son principalmentereparaciones de muros o muros de sostenimiento.La mayoría de los problemas estructurales de los muros implican:la pérdida de superficies externas de los muros, los defectosestructurales en las superficies externas, fisuras, defectos en eldiseño del muro que se caracterizan principalmente pordesplazamientos horizontales, huecos en el núcleo del muro opérdidas de materiales de conexión en el interior del muro. Estosproblemas están causados por la utilización de materiales de calidadinferior. La ausencia de acabado correcto en la parte superior de losmuros lleva a la formación de vacíos en el interior. El desgaste seproduce frecuentemente cuando los materiales de conexión sedesmoronan poco a poco, partiendo de las fisuras y las juntas. Porotra parte, hay que añadir la actual ausencia de mantenimiento queacelera los procesos de envejecimiento natural.

Pérdida de piedrasExiste un número de factores llevan a la ausencia de piedras en lasuperficie externa de un muro:

1. El daño mecánico directo de una o más piedras que comportala pérdida de las mismas. Dicho derrumbamiento tiene comoresultado que las otras piedras se caigan también del muro.Una o más piedras sufren un desgaste intenso haciendo queotras piedras se caigan de la hilada superior. Este proceso no separará hasta que la zona derrumbada sea estabilizada.

2. La mala calidad de la construcción de un muro. En este caso, lasuperficie interna que está en contacto entre las diferenteshiladas y la profundidad las piedras es insuficiente y no estánsuficientemente ancladas en el muro. Por ello, una presiónmínima provocará el despegue de piedras y su caída.

3. El derrumbamiento de una parte de la superficie externa de unmuro seguido de la deformación causada por la distensión.

4. La eliminación de un muro o de una partición perpendicular enel muro entrañará la ruina de la totalidad del muro, la pérdidade piedras y una degradación acelerada.

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El objetivo en el tratamiento de las piedras que faltan es restaurarla capacidad portante original del muro, integrar la superficieexterna como parte inseparable del muro, y renovar el sistemaconstructivo de origen. Las posibles soluciones en este casopueden ser las siguientes: (1) una restauración limitada permitiráobtener una relativa estabilidad en la región; (2) una restauraciónmás extensiva de la estabilidad a través de la utilización de apoyos.La estabilización consistente en completar la mampostería depiedra es la solución preferida como fase intermedia para elproceso de estabilización o bien en el caso de que la deformacióndel muro lo exija.

La deformación estructural Esta condición se caracteriza por una sección del muro queaparece como una protuberancia en relación a la línea original dela construcción. Este fenómeno es el resultado de un ciertonúmero de mecanismos de destrucción:Fisuras y/o vacíos en el interior del muro creando un exceso decarga sobre la superficie externa, que lleva al abombamiento,seguido del hundimiento de la misma sección del muro.Separación de la superficie externa del muro de su núcleo por laausencia de una capacidad de adherencia suficiente.Un proceso que acelera el abombamiento es el desmoronamientode los materiales de conexión y su caída en el espacio situadoentre el núcleo del muro y la superficie externa. En esta situación,el material de conexión funciona como un acelerador del procesode deformación.El objetivo en esta situación, como en la precedente, consisteen restaurar la capacidad portante original del muro, su

incorporación a la superficie externa del muro y su renovación delsistema estático original.Posibles soluciones: rellenar los vacíos en el núcleo del muro(inyección de cemento) y rejuntar e instalar los anclajes, o biendesmantelar la sección de muro afectada para reconstruirla.

Los restos de los edificiosAl diferenciar los restos de los edificios de los restos de losmuros se abre la posibilidad de restaurar su función espacio-estructural. Un cierto número de combinaciones de factoresllevan al edificio a un estado de ruina, por ejemplo: elderrumbamiento de un techo abovedado debido a diversasrazones tales como un exceso de carga, la debilitación de laestabilidad de un muro en relación a la presión lateral de lasbóvedas, una incorrecta ejecución, el derrumbamiento de unode los muros portantes, el derrumbamiento de un techo demadera debido a razones tales como el desgaste natural,pudrición en las vigas de madera, un exceso de carga, ladeformación de un muro o las intervenciones humanas talescomo la apertura de un nuevo acceso, o el desplazamiento deun espacio con una nueva estructura. En todas estassituaciones, el deterioro acelerado de un techo o de los muroses aparente, incluso antes del derrumbamiento.El objetivo de esta situación es de estabilizar los diferenteselementos estructurales y, en la medida de lo posible,restaurar su función espacial. En los edificios que sólo estándañados ligeramente, es preferible restaurar la funciónespacial mediante la reconstrucción de un techo utilizandouna tecnología tradicional, reemplazando, paralelamente, las

Restauración de la estabilidad local por la construcción de una mampostería de piedra.

Restauración de la estabilidad global mediante la utilización de soportes.

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piedras que faltan. En realidad, los restos del edificio en unestado avanzado de destrucción no están experimentando unproceso de conservación en la antigua ciudad de Acre, y estánsiendo derribados intencionadamente o desatendidos.

Los restos de los muros Este aspecto incluye a los muros de diversas alturas y longitudes,sufriendo de diferentes grados de daño, sin ninguna posibilidadde restaurar su función espacial. Un cierto número de factores ola combinación de ellos llevan a esta situación.Un muro que fue originalmente parte de un edificio, ahoradestruido y ya no queda nada del contexto original. La calidad dela construcción es un factor significativo de la condición de losmuros, cuando esto es extremadamente pobre observamos eldeclive acelerado en las propiedades constructivas del elementoestructural o el de todo el edificio. Un muro que fue originalmenteconstruido como un elemento único y parte de él fue destruidopor un proceso natural, como la erosión de la piedra o de sunúcleo, como resultado del deterioro, llevando al derrumbamientode una sección del muro. El incorrecto acabado de la partesuperior del muro o la ausencia de remate intensifica susensibilidad a la erosión, así como su debilitación. Además deestos elementos, debemos añadir el factor humano que seautomanifiesta a través de la creación de nuevas propuestas onuevas construcciones.

Paredes bajasEn esta categoría incluimos paredes que permanecen a no más de1,5 m por encima de su entorno inmediato y que no representan

un peligro inmediato. Por ejemplo, un metro de altura situado enel techo de un edificio puede estar considerado como peligrosoporque su altura por encima del suelo excede de 1,5 m. Noobstante, los restos de una pared de menos de 2,5 m sonconsideradas como estables si la altura de la pared no excede decinco veces su longitud, cuando está completa estructuralmente.

Los muros altos o los muros que constituyen un peligroinmediatoLos restos de estos muros son altos (muros finos que son más de1,5 m más altos que su entorno) y constituyen un peligroinminente que requieren de un apoyo especial, tanto temporalcomo permanente, durante el curso de los trabajos deconservación o renovación y/o después de los mismos. Lasmedidas de conservación en estos casos comprenden lapreparación y la estabilización del muro conforme a suscaracterísticas, rellenando las fisuras y los vacíos que seencuentran en la piedra, reparando una o más piedrasdeterioradas, y rejuntando y verificando la instalación de apoyos.

En los muros altos, las medidas de preparación comprenderán eldepósito de los materiales no estabilizados de la parte superior delmuro, los materiales no estabilizados y debilitados de las zonasdonde el yeso falta en el interior del muro, así como los materialesde conexión no estabilizados de las juntas de la parte externa delmuro. Las medidas de conservación comprenden la estabilizacióny el sellado de la parte superior del muro, reemplazando elmaterial de conexión que falte en las juntas y el yeso, creando enparalelo una superficie enderezada.

Apoyo de una estructura adyacente.Apoyo en el suelo – de uno de los lados (detalle – capa de separación).

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En los muros de doble hoja, la preparación comprende lareposición de piedras perdidas, materiales del núcleo noestabilizados, así como materiales de conexión desmoronadosde las juntas. Las medidas de estabilización para estos murosimplican la reposición de las piedras que faltan y el relleno conun material de conexión, para completar las hileras de piedras enla medida en que sea necesario, verificando las juntas y el selladode la parte superior del muro.En ambos casos, las medidas de conservación son necesariaspara el reemplazo de las piedras erosionadas, para el relleno delos vacíos y las fisuras de la piedra, así como para la verificaciónde las juntas como parte de las medidas para estabilizar el muro.

El apoyo de los muros altosEl apoyo de los muros altos está considerado como una medida acorto plazo hasta que una solución permanente se adopte paraestabilizar el muro. En todo caso, el objetivo principal es unasolución espacial, en otros términos, una solución que complete laconstrucción. En general, la concepción de los apoyoscomprenderá la especificación de una capa de madera separandolos nuevos materiales de la piedra.

Restos de bóvedasLas secciones de bóveda y de arco en los diferentes estados depreservación están integrados en los restos de los edificios de laciudad. Los restos de bóveda están limitados en altura, y elfenómeno más común es la “supervivencia” de la bóveda aúnconectada a la vertical de los muros en la parte estable del edificio.En la mayoría de casos, los restos de bóveda constituyen un peligro

inmediato por su altura y su emplazamiento por encima de pasos.El peligro inmediato es que una de las piedras caiga en el espaciosituado bajo ellas. Los mecanismos de destrucción que llevan a estacondición son el derrumbamiento de la bóveda debido a diferentesrazones y/o intervenciones humanas, para abrir pasos o recuperar elespacio por una nueva construcción, por ejemplo.El objetivo en este caso es estabilizar los restos y evitar cualquierpeligro inminente de caída de las piedras y de otras partes de labóveda. A veces, es suficiente estabilizando el núcleo, pero cuandoel ángulo entre la piedra más alta de la bóveda y la vertical esinferior a 30°, esta piedra debe ser anclada en un puntoestabilizado, o a la inversa, ser retirada por consideraciones deseguridad.

ConclusiónLos problemas estructurales en la antigua ciudad de Acre han sidoestudiados de numerosas formas como parte de las medidas encurso conducidas por la Antiquities Authority en la ciudad. Suanálisis y comprensión nos lleva a la conclusión que en muchoscasos la raíz del problema está en una construcción de calidadinferior y la utilización de materiales también inferiores. El factormás significativo en el estado de preservación física es la ausenciaa largo plazo de un mantenimiento adaptado, así como laausencia de toma de consciencia de los problemas. Este factor haacelerado la acción de los mecanismos de destrucción y de ladegradación natural que se produce en la ciudad.Existen diferentes formas de conservar los elementos deconstrucción en la ciudad. Escoger un tratamiento es una etapa enun proceso metódico y estructurado, que incluye la identificación

Apoyo en una planta superior. Una sección de restos de bóveda antes de su estabilización.

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de un problema, la comprensión de los factores históricos yactuales habiendo una influencia en el lugar, la formulación de unconcepto teórico para un tratamiento basado en una perspectivaabierta de aspectos encontrados en la conservación de una ciudadhistórica, y la planificación, así como la ejecución de medidas deconservación utilizando los recursos disponibles por el propietarioy el conservador que trabaja en su nombre. En más de unaocasión, un conservador se encuentra a sí mismo con sus manosligadas a restricciones presupuestarias. Las acciones llevadas acabo en los inmuebles residenciales de la ciudad durante estaúltima década han sido mayormente determinadas por lasórdenes de derribo que emitía la eliminación del peligro y no porla actitud pro-conservadora o una amplia conservación globaladoptada por la ciudad. Esperamos que las cosas cambien en laestela de la ciudad tras ser declarada zona de patrimonio mundialy con la aprobación de un nuevo plan director local.

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Después del tratamiento para estabilizar el núcleo y anclar la piedra de la partesuperior.

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Consolidación y tratamiento de los muros. Experiencias egipcias

Wahid El-BarbaryArquitectoDirector General de Proyectos de Sector del Supreme Council of Antiquities, Egipto

Los muros de mampostería en arquitectura tradicionalgeneralmente están compuestos de piedra natural o ladrillo,conectados habitualmente entre ellos por un mortero.Para preservar y restaurar los muros antiguos, se utilizan cada vezmás tecnologías modernas. Numerosas instituciones, así comogrupos de trabajo, se ocupan del desarrollo y de la aplicación denuevas tecnologías para el refuerzo de los edificios tradicionales.Cuando las técnicas tradicionales se han mostrado inadecuadas, laconsolidación del edifico puede efectuarse mediante la utilizaciónde una técnica moderna para la conservación y la construcción,cuya eficiencia ha sido demostrada científicamente y probada porla experiencia.La evaluación de las condiciones de construcción existentes puedeser parte de una inspección y de un mantenimiento de rutina, obien puede ser iniciada por alguna ejecución no satisfactoria, trasla observación de signos de deterioro, o la identificación de unanecesidad de mejora. El procedimiento de evaluación consiste enlo siguiente: una investigación y recogida de datos en el lugar, laidentificación de los subsistemas estructurales y no estructuralesdel edificio, los análisis en el lugar y de laboratorio, el análisis dela estructura, la evaluación de la ejecución sísmica de lossubsistemas del edificio, el seguimiento de la inspección de lossubsistemas accesibles y críticos en el lugar, y la preparación y laentrega del informe final.El objetivo de este procedimiento de evaluación es comprender lacomposición, las condiciones, así como también la integridad dela estructura. Para las estructuras patrimoniales, la recogida deinformación deberá originarse mediante una breve historia de laestructura detallando el período y las etapas de su construcción,así como los datos y los detalles de las modificaciones o de lasreparaciones estructurales y no-estructurales que han sidoefectuadas.La degradación significa una situación en la que la estructura hareducido o perdido su capacidad portante, al punto de llegar, encondiciones extremas, a la ruptura y al derrumbamiento. Estasituación está habitualmente caracterizada por fisuras,aplastamientos, separaciones, deformaciones permanentes, oinclinaciones en relación a la vertical. El deterioro es una alteraciónfísico-química de las propiedades de los materiales que inducehabitualmente a una reducción de la resistencia, a un aumento dela fragilidad y porosidad, y a la pérdida de material, empezando engeneral por la superficie externa y continuando hacia el interior.El origen de la degradación y del deterioro puede provenir de unoo varios de los factores siguientes:

Riesgo que proviene del diseño original del edificioTécnicas constructivas y materiales tradicionales en el períodoconstructivoUso de una construcción más allá de la vida útil de referenciaErrores o imperfecciones en la concepción originalIntervención de nuevos factores medioambientales y sociales

Conceptualmente, la estructura por una parte transforma lasacciones en tensiones, y, por la otra, aporta la resistencia. Elcomportamiento estructural depende principalmente de lascaracterísticas materiales, de las dimensiones, de las conexiones entrelos diferentes elementos y de las condiciones de los límites.El examen de las tipologías de degradación es muy importante yaque las deformaciones y los modelos de fisura, entre otros, estánrelacionados estrictamente con el comportamiento estructural y conlas acciones que las provocan.Los signos más visibles, variables en función de los diferentes tipos demateriales y de la construcción, pueden ser reagrupados en las trescategorías siguientes:

Fisuras en los materiales no resistentes a las tensiones elásticas.Este signo es el más frecuente en las mamposterías que tienen

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una menor resistencia a la tensión, en las estructuras dehormigón, están relacionadas con una insuficiente presencia dearmado.La aparición de grietas en elementos comprimidos, es muchomenos frecuente pero más peligroso que el primer signo. Esespecialmente visible en las construcciones y se caracteriza,dependiendo del tipo de material, por una hinchazón,separación de partículas, derrumbamiento… En la fase inicialalgunas micro-fisuras aparecen paralelamente a la dirección dela tensión.Las deformaciones permanentes están especialmenterelacionadas con el efecto de la flexión inducida por las cargasexcéntricas, así como por empujes horizontales (arcos u otroselementos similares). Es un componente importante que puedeestar en relación con la deformación del suelo de lascimentaciones. En las grandes construcciones pueden aparecerfenómenos de flexión lateral repentinos debido a la debilidadde las conexiones entre las cortinas externas y el núcleointerno. Una situación límite puede causar una repentinaflexión lateral que es particularmente peligrosa en loselementos más esbeltos.

La observación, el conocimiento de la historia y la interpretaciónde los cálculos de estructura (en cuanto a las posibles acciones yal análisis de los modelos de fisuras consiguientes), así como losresultados de las investigaciones y de los sistemas de vigilancia,proporcionan las herramientas necesarias para comprender einterpretar de la mejor manera posible los fenómenos que seproducen. Un diagnóstico correcto y completo, como enmedicina, no puede basarse en la intuición, la experiencia y lacapacidad individual. El examen de algunos casos ayudará aentender mejor este proceso, así como la utilización de técnicastradicionales para el refuerzo de los muros reconstruyendo laspartes que han sido deterioradas o que se han derrumbado, outilizando nuevas técnicas para el tratamiento de las fisuras y laconsolidación de los muros mediante una utilización de materiales

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tradicionales para los muros que estén debilitados por la pérdidade partículas de conexión, o incluso la utilización de tirantes o deotros sistemas materiales para conectar los muros entre ellos, etc.

En cualquier caso, la toma de decisiones dependerá del análisis deresultados de la investigación. Ello permitirá comprender ycuantificar la magnitud, así como las causas del problema y lasotras deficiencias derivadas. Este análisis ayudará a establecer laurgencia de la ejecución del trabajo de restauración. El tipo detrabajo de recuperación que se decida hacer estará la mayor partedel tiempo afectado por la condición única del edificio enparticular. Más allá de asegurar la capacidad estructural esencial,así como la corrección de los otros problemas que impliquenriesgos para la seguridad, el detalle de las medidas está a menudoinfluenciado significativamente por las consideracioneseconómicas. En general, el proceso de evaluación comportará unade las acciones siguientes:

no restauración. La seguridad y las prestaciones del edificio sonadecuadas y, con un mantenimiento regular y una posiblemejora cosmética, sus prestaciones deberán ser satisfactorias o,al menos, aceptables durante un cierto período de tiempo.una restauración es necesaria. Los problemas de seguridad y deutilización son suficientemente graves para que una reparacióno una mejora sean necesarias, o bien que ésta pueda serrealizada de manera eficaz en ese preciso momento. la restauración no es factible. Los costes de restauraciónsuperan los beneficios que se pueden obtener y se recomiendael derribo del edificio, o, si no hay riesgos para la seguridad, laestructura puede permanecer en su condición degradada.

Ejemplo: Cosido de un muro, con la ayuda de un sistema deanclaje en un edificio monumental (complejo Qalawoon).Debido a las profundas fisuras que se encuentran en los muros, ypara evitar las técnicas de reconstrucción para arreglar elproblema, la solución se dará por un sistema de anclaje.El sistema consiste simplemente en la adición de barras de aceroinoxidable, dentro de un tamiz y posterior inyección.Primero, se debe hacer un buen estudio para determinar el estadode los muros que deban ser tratados por un sistema de anclaje,debido a su valor ético e histórico, estudiando también laaccesibilidad para coser el muro afectado, así como la posición delos anclajes. Después del diseño y el cálculo, el trabajo de costuraempieza por la apertura de orificios con el diámetro y largorequeridos. Entonces viene la introducción de barras de aceroinoxidable en los camisas, y después la inserción de los elementosen el muro. Una vez realizado, el proceso de inyección de morterode anclaje tiene lugar con una presión que no exceda 2 Bars hastaque el producto salga del agujero.La introducción previa de una camisa está relacionada con el

comportamiento del tamiz con el mortero de llenado: la camisacoge la forma de la sección interna del muro y se comporta con elmuro como si fuera una sola pieza, lo cual permite resolver elproblema de los anclajes longitudinales. Después se aplican losanclajes de consolidación para coser las dos hojas del muro.

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En referencia a todos los temas destacados anteriomente, lamejora del comportamiento sísmico de la arquitectura tradicionalpuede ser llevada a cabo preservando sus cualidades ycaracterísticas estáticas, materiales y constructivas.Los principios de conservación pueden ser más fácilmenteaplicados mediante las técnicas tradicionales que han sidosugeridas por la arquitectura histórica y los antiguos tratados. Ala luz del debate científico y cultural contemporáneo, la mejorade la resistencia global del edificio en este sentido, parece ser lapropuesta más adecuada para preservar básicamente laconcepción original de la mampostería. Paralelamente, el edificiotiene una configuración estática propia que no puededeformarse. Una arquitectura donde el proceso particular deconstrucción se modifica, puede ser considerada como unasimple exterioridad formalista. Esta propuesta puede usarherramientas operativas innovadoras, concretamente Códigosde práctica, que especifican y describen en detalle lasdisposiciones generales relacionadas con las realidades de laconstrucción local. Los Códigos de práctica, metodológicamentesimilares a los Manuales de rehabilitación, más allá de reunir unaserie de herramientas para el análisis de la vulnerabilidad deledificio en cuestión, proponen una serie de controles, deejemplos de detalles estructurales y de soluciones, pudiendoconservar las características de construcción originales deledificio. Sin embargo, todos estos contenidos deben serinterpretados por el profesional en función de la situaciónespecífica. La intervención resultante será ciertamenteadecuada, ya que no modificará la propia lógica (formal, espacialy material) del edificio existente y será congruente con la lógicamodal (en otras palabras, el proceso) que lleva a cabo.Además, terremotos recientes han mostrado que algunas técnicasestructurales, frecuentemente aplicadas a lo largo de las últimasdécadas, no han sido efectivas. Por ejemplo, la reconstrucción decubiertas de hormigón armado, la inserción de vigas demasiadorígidas en la parte superior de los muros, el empleo deperforaciones de refuerzo más que vigas-tirante de metal, hancausado daños a menudo más remarcables que los originales. Sinembargo, el empleo de técnicas innovadoras no debe ser excluidopara conseguir una mejora sísmica y preservar las características yel comportamiento originales de los edificios históricos, ya que losmateriales y técnicas modernas pueden ser más apropiados ymenos intrusivos que los tradicionales.Por ejemplo, los polímeros reforzados con fibra (PFR) presentanevidentes ventajas para estos propósitos: utilizan una pequeña Refuerzos de bóvedas con la ayuda de PFR.

Aplicación de PFR: refuerzo de los elementos comprimidos

Mejora del comportamiento sísmico y conservación de las característicasestructurales

Giambattista De TommasiIngenieroProfesor titular en el Departamento de Rehabilitación de Edificios(Politecnico di Bari), ItaliaColaboradores: grupo de trabajo de investigación (Fabio Fatiguso, Mariella De Fino y Albina Scioti)

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cantidad de material, en términos de grosor y peso, se puedenretirar y son fácilmente aplicables. Además, no modifican elcomportamiento original de las estructuras, ya que trabajandespués del exceso de la resistencia elástica del elemento. Sinembargo, se deben señalar algunas desventajas y son necesariasnuevas investigaciones en este ámbito para verificar elcomportamiento a largo plazo de los materiales y de sustecnologías, más allá de los interesantes resultados obtenidoshasta el momento.En consecuencia, los temas desarrollados destacan que la mejoradel comportamiento sísmico de la arquitectura tradicional históricadebe representar una síntesis óptima, un compromiso entre laseguridad y la conservación. El enfoque debe centrarse en laseparación de los elementos débiles en relación con la Regla delArte, la definición de los mecanismos de derrumbamiento y elproyecto de conservación, que apunta estrictamente a lacorrección de faltas estructurales. Sin embargo, el resultado globalesperado es proveer al edificio de unas correctas características deresistencia sísmica, en la mayor parte de los casos asegurando elcomportamiento de la “caja de muros”.En referencia a las técnicas estructurales en la zona delMediterráneo, algunas obras de restauración específicas puedenservir de ejemplos en la medida en que sean capaces de aseguraruna buena calidad estática en conjunto. Esencialmente, aseguranlas características de los muros así como las conexiones entre lasparedes de carga y las otras, así como con los suelos. Utilizanademás soluciones tradicionales y, si es necesario, materialesinnovadores y técnicas para realzar las características estructuralesy estáticas del edificio, así como para responder a las condicionesde seguridad impuestas por las regulaciones actuales. En síntesis, entre las soluciones tradicionales encontramos:

la restauración de la continuidad de la textura del muro,mediante reparaciones localizadas y/o técnicas de tipo“descosido-cosido”;la mejora de la resistencia de los paneles de mampostería paratensiones horizontales mediante la regeneración de cavidadescon mezclas flexibles, compatibles y eficaces;la eliminación/reducción de debilidades de la mamposteríalocal. El cierre completo de los conductos de chimenea y losnichos para este propósito está permitido si es estrictamentenecesario y no cambia las características formales yestructurales del edificio;la mejora de la resistencia sísmica de los voladizos verticales(cornisas y otros elementos secundarios poniendo tirantes yanclajes de metal o de material compuestoel refuerzo de suelos de madera con el recubrimiento de unnuevo suelo y la aplicación de conexiones de acero cruzadas ytransversales.

Entre las tecnologías innovadoras, encontramos:

la mejora de las conexiones entre los elementos verticales y lossuelos por anclajes con abrazaderas de metal o barras de aceroentre las vigas individuales y los muros;la eliminación/reducción de la desviación de los arcos porcadenas de metal o fibra de carbono reforzado;la conexión de la parte superior por hormigón armado, o porcordones salientes o por fibra de carbono reforzado parareducir la posible desviación del techo, distribuir las tensioneshorizontales y juntar los muros;la mejora de las conexiones entre los muros, mediante cadenasde metal y perforaciones locales reforzadas;

Refuerzo vigas de madera con PFR para aumentar su capacidad portante.

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II. La reflexión y el proyectoHerramienta 8Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructurasMejora del comportamiento sísmico y conservación de las característicasestructurales

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reducción de cargas estructurales, especialmente en la partesuperior de los suelos, mediante la sustitución de elementospesados y rígidos (por ejemplo, los techos de hormigón armadoen vez de los originales de madera).

En cambio, todas las soluciones que modifican el comportamientoestático del edificio o los valores y la preparación de las cargasdeben ser evitadas. Particularmente, tiene que ser consideradocomo muy peligroso: el aumento de cargas permanentes (ensuelos y cubiertas demasiado pesadas o rígidas para los muros queestán debajo), el desplazamiento de los separadores de refuerzode las cavidades para albergar los ascensores o las cajas deescalera, la instalación de nuevos suelos mediante la demolición ola apertura de brechas, debilitando las viviendas. En realidad, talestrabajos se han realizado de forma extensiva en los últimostiempos, a menudo sin ningún control o bien por operarios queignoran las distintas características de las estructuras. Enconsecuencia, se han introducido riesgos remarcables, sobretodoen caso de terremoto. Sería necesario la transformación o inclusola demolición, de estos trabajos, dentro de una restauraciónmoderna y consciente, sin ninguna duda, de los beneficiostécnicos que compensan ampliamente los costes.

Referencias

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Shrive N.G., Sayed-Ahmed E.Y., Tileman D. (1997). “Creep analysis of clay masonryassemblages”, Canadian Journal of Civil Engineering, n. 24, pp. 367-379.

Mejora de la capacidad portante de un suelo de madera mediante el uso deelementos de refuerzo.

Mejora de la capacidad portante de un suelo de madera mediante el uso de unachapa de hormigón armado conectado a la pared.

Mejora de las conexiones entre los elementos verticales y los suelos medianteanclajes con tirantes metálicos.

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Refuerzo al sismo de estructurastradicionales argelinas

Abdelaziz Badjadja,ArquitectoProfesor de Arquitectura de la Universidad de Constantine,Argelia

Los principales elementos que deben resistir ante un seísmo sonlos contravientos y los forjados solidarios con las paredes de carga,de hecho la unidad estructural de la construcción debe quedarasegurada por el edificio en tanto que entidad.Las cargas que actúan sobre los elementos de la estructura son: lascargas permanentes, las sobrecargas, las cargas térmicas y lascargas sísmicas,La reacción ante estas solicitaciones debe resistir a la ruptura y nodeformarse.Los elementos estructurales resistentes al sismo y a los esfuerzosde cizallamiento de sentido horizontal son:

Las paredes de carga de mamposteríaLas columnas en piedra y ladrillo o en mármolLos arcos y bóvedas

La elección que se lleva a cabo en la construcción de tipotradicional supone de entrada una ventaja ya que se basaprincipalmente en el patio y la simetría, creando así elcentramiento entre el centro de gravedad y el punto de aplicacióndel esfuerzo sísmico o centro de torsión.Como regla general, lo que está previsto en la concepción originalde las construcciones tradicionales son tan sólo dos niveles demasa sobre el suelo (la planta baja y un piso). De esta manera,cuando por diversas razones económicas y sociales, se llevan acabo extensiones que aumentan el volumen y por consiguiente lascargas hacia abajo, particularmente sobre la planta baja, la calidadde los cimientos y de los materiales de las paredes de carga noestá prevista para asegurar una resistencia a tales cargas.A menudo encontramos aplastamientos y situaciones con lasparedes de carga que generan hundimientos bajo la acciónhorizontal del seísmo.Las estructuras tradicionales en Argelia se componen deelementos verticales que son las paredes de carga de más de 45cm de espesor, y que son generalmente mixtas (2 a 3 hileras deladrillos macizos y una hilera de mampuestos o sillares), lascolumnas de piedra, de ladrillo o de mármol así como las paredesde bordes rehundidos que sirven de contravientos, los elementoshorizontales que sirven de encadenado como los troncos deárboles de tuya de diferentes dimensiones, que varían de 2 a 3metros 50 de largo y finalmente los elementos resistentes, lostirantes de madera en las dos direcciones uniendo los arcos deladrillo macizo, formando un conjunto “estructural” solidario.Desde los primeros terremotos del siglo XX se han aplicado un

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II. La reflexión y el proyectoHerramienta 8Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructurasRefuerzo al sismo de estructuras tradicionales argelinas

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cierto número de técnicas que se pueden resumir principalmenteen un encadenado, que solidariza suelos y paredes de carga contirantes de acero regulable, técnica muy eficaz pero poco utilizadaactualmente.Este procedimiento se ha generalizado en todas las construccionesy edificios públicos de la época colonial.Cuando ocurrió el seísmo de El Asnam (hoy en día llamado Chlef)se puso de manifiesto la necesidad de rejuntar de las paredes decarga inyectándoles cemento y agua y de usar una lechada a basede cal y sobre una rejilla de listones angulares, y de revestir lasmamposterías de los ángulos cuando los aparejos no se hanefectuado según las reglas de la construcción.Para los recientes trabajos de consolidación de estructuras paratodas las obras de restauración se ha optado, en la mayoría de loscasos, por la conservación de la estructura tradicional con suselementos en madera y se ha añadido una segunda hilera en perfilmetálico con objeto de solidarizar el conjunto creando así unnuevo suelo de hormigón alveolar más ligero y sobre todoresistente a los esfuerzos horizontales.Todos los jabalcones de madera, necesarios para la estabilidad y larigidez de los arcos a nivel de los patios, de las galerías y de lashabitaciones en T han sido reemplazados por tubos en acero etrecubierto (encamisado) de madera.La primera dificultad es encontrar albañiles y otros artesanos quedominen hoy en día todas las técnicas de mantenimiento enequilibrio de la construcción y la intervención a modo de cirugíasobre el edificio antiguo.

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