PRESERVACIÓN DEL PATRIMONIO CONSTRUIDO Y EL CUMPLIMIENTO DE LAS NORMAS DE SEGURIDAD EN ZONAS DE ELEVADO RIESGO SÍSMICO: UN CASO DE ESTUDIO Dra. Ing. Noemí Graciela Maldonado, Dr. Ing. Pablo Enrique Martín, Ms. Ing. Ignacio Alberto Maldonado Centro Regional de Desarrollos Tecnológicos para la Construcción, Sismología e Ingeniería Sísmica, CeReDeTeC. Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Mendoza ngm@frm.utn.edu.ar, pablo.martin@frm.utn.edu.ar, maldonadogeotecnia@yahoo.com.ar Resumen La arquitectura e ingeniería debieran cumplir requisitos de seguridad en los edificios de carácter patrimonial. Estas construcciones en general, no satisfacen las regulaciones actuales de seguridad, además la ausencia de mantenimiento afecta su comportamiento estructural, por lo que se requiere reparación, rehabilitación y refuerzo, modificándose su valor histórico y aplicando otros métodos de valoración para su seguridad. El caso de estudio corresponde a una escuela pública de valor patrimonial ubicada en Mendoza, la zona de mayor riesgo sísmico del país. La estructura resistente es de mampostería cocida de gran espesor y altura; de principios del siglo XX y sin previsiones sismorresistentes. El edificio ha sufrido diferentes niveles de daños con los movimientos sísmicos más importantes, y si bien ha tenido distintas intervenciones, la principal razón de su estado patológico está en su falta de mantenimiento, que ha afectado el comportamiento de sus fundaciones con el consiguiente daño estructural. La solución adoptada, resulta compatible con la tecnología local para su aplicación, tratando de preservar el valor histórico dentro de las normativas vigentes. En el presente trabajo se detallan los estudios de identificación de materiales, comportamiento del suelo y modelación de la estructura y los avances del proceso constructivo de rehabilitación. Abstract The architecture and engineering should comply safety requirements in buildings of heritage character. These buildings generally do not satisfy safety regulations in force, the lack of maintenance also affects its structural behavior, so it needs repair, rehabilitation and strengthening, modifying its historical value and applying other methods of safety assessment. The case study is an historic public school located in Mendoza, the area of greatest seismic risk in the country. The structure is cooked thick masonry and height of the early twentieth century and without provisions for earthquake resistance. The building has undergone various levels of damage to major earthquakes, and while it has had different interventions, the main reason for his damaged condition is in its lack of maintenance, which has affected the behavior of their foundations with the resulting structural damage. The solution adopted is compatible with local technology for its application, trying to preserve the historical value within the regulations. This work is detailed identification studies of materials, soil behavior and modeling of the structure and progress of the construction process of rehabilitation.
INTRODUCCIÓN Un adecuado diseño arquitectónico incluye también los requisitos de seguridad. Sin embargo, una gran cantidad de estructuras históricas no satisfacen los requisitos de seguridad. Hay dos razones principales sobre este tema: la primera es que los requerimientos de hoy son más exigentes que los que estaban en el momento de su construcción y la segunda es que han pasado muchos años desde la construcción y la seguridad estructural se ha deteriorado por el uso y por el tiempo. Para llevar estos edificios históricos a un nivel de normas de seguridad de hoy en día, es casi necesaria la adecuación de su estructura. Sin embargo, el valor histórico puede perderse debido a la intervención, por lo tanto se necesitan nuevos enfoques para alcanzar la seguridad suficiente. El procedimiento de la ley y cómo decidir los métodos apropiados son diferentes en cada país. Sin embargo, la práctica entre la seguridad y la preservación histórica son casi las mismas en todos los países que cuentan con normativa, pero los problemas se agudizan cuando se suma el efecto de las acciones sísmicas. El código de la construcción histórica de California [1] de 2010 ha unificado la visión respecto a los aspectos patrimoniales y la seguridad. Incluye el tema de uso y ocupación, protección frente al fuego, vías de escape y accesibilidad, requerimientos estructurales, materiales y métodos antiguos de construcción, requerimientos de instalaciones mecánicas, eléctricas, desagües, siempre que la edificación amerite la identificación de valor patrimonial. Situación internacional El estado del arte en la evaluación y rehabilitación sísmica está permanentemente en progreso y aparecen cambios sustanciales después de cada gran terremoto. En los últimos veinte años se ha llevado a cabo mucha investigación en diseño basado en comportamiento (performance based design), originada en la década del 90, donde se observó que los requerimientos de los códigos basados en la resistencia y ductilidad no eran suficientes o confiables para la evaluación y actualización de las construcciones existentes. Este nuevo enfoque resultó del análisis de los efectos de los terremotos más fuertes de Japón y Estados Unidos: Loma Prieta 1989, Northridge 1994 y Kobe 1995, cuando edificios construidos de acuerdo a códigos, sufrieron daños inesperados. En el diseño del refuerzo sísmico, el diseño basado en el comportamiento se funda en dos parámetros: la magnitud del terremoto y el comportamiento esperado del edificio en ese terremoto. El comportamiento del edificio se define como la cantidad de daño estructural y no estructural, expresado en niveles discretos como ocupación inmediata, seguridad de vida o prevención de colapso. Los objetivos de comportamiento se expresan como un nivel aceptable teniendo en cuenta el movimiento sísmico esperable. Este diseño es muy cercano al diseño basado en desplazamientos, que reconoce la relación entre la cantidad de daño estructural y la deformación de la estructura, a diferencia del enfoque tradicional basado en fuerzas. Los antecedentes de este diseño se pueden encontrar en FEMA 273 y 356. Los métodos de análisis a utilizar pueden ser lineales y no lineales, estáticos o dinámicos. Los métodos lineales se aplican a edificios regulares o edificios que
respondan en forma elástica. La demanda se evalúa sobre la base del espectro elástico, corregido por el coeficiente empírico con el fin de explicar el desplazamiento inelástico real. El procedimiento estático no lineal se denomina método del coeficiente (pushover) ya que usa coeficientes de corrección para convertir la demanda elástica de desplazamiento de un sistema de un grado de libertad a la demanda de desplazamiento inelástica de un sistema de múltiples grados de libertad. Los análisis dinámicos son requeridos en casos especiales y su aplicación es para especialistas [2]. Situación nacional Aunque la mayor parte de los reglamentos ignoran a las construcciones existentes, FEMA 273, ATC 3-78 y ASCE 40 son los pioneros de la redacción. Un antecedente local generado a partir del Capítulo 8 del Código de Construcciones Sismorresistentes de Mendoza de 1987 [3], que incorporó esta temática para construcciones existentes tratando de reflejar las condiciones tecnológicas de la construcción local. Si bien Argentina no cuenta todavía con una normativa aprobada sobre construcciones existentes, el nuevo Reglamento INPRES CIRSOC 103 Tomo I [4] ha incorporado el Capítulo 11 que se aplica exclusivamente a las construcciones existentes cuando en ellas se realicen ampliaciones, reformas, consolidaciones o toda otra obra que modifique la seguridad estructural de la construcción. Un aspecto que conviene enfatizar es que el refuerzo, la recuperación y más aún la reparación o rehabilitación de las construcciones dañadas, exige mucho más criterio y juicio ingenieril al profesional que el proyecto de una obra nueva. No se trata de aplicar fríamente la letra de un reglamento sino de lograr un diseño adecuado. En esto, el estudio conceptual de los mecanismos de colapso y su seguimiento en todo el proceso, es el auxiliar más confiable que se tiene para asegurar el comportamiento satisfactorio de la construcción. Muchas de las obras que deben ser reparadas o modificadas son viviendas o construcciones relativamente pequeñas, en las que una adecuación completa a las exigencias del reglamento podría ser prohibitiva. Muchas de las modificaciones son pequeños agregados o ampliaciones que en sí mismos requieren una inversión modesta, aunque el proyectista y el propietario pueden escoger adecuar la obra existente completa a las exigencias del reglamento, sin utilizar las franquicias que este capítulo permite. La propuesta del reglamento argentino considera que las construcciones patrimoniales requieren de la intervención de especialistas en el diseño y construcción de la obra. En el proyecto y construcción de reparaciones o modificaciones de obras existentes se deben seguir tres principios fundamentales: a) Se admiten excepciones a las exigencias de las otras partes del reglamento para la obra subsistente con las limitaciones que resultan del capítulo. La tolerancia de estas excepciones disminuye con la importancia de la obra actual y con el riesgo de la obra subsistente. b) La obra nueva debe tener como mínimo la misma seguridad que la obra primitiva y todo elemento reparado debe alcanzar como mínimo la seguridad original. c) Se debe estudiar la reducción de riesgos para las partes de la construcción, en particular aquellas que pueden caer al exterior.
CASO ESTUDIADO La Escuela Bartolomé Mitre fue declarada dentro del Patrimonio Cultural de la Provincia de Mendoza por Decreto Nº 1617 del 01/10/1993. La valoración como bien patrimonial arquitectónico se fundamenta en su aspecto arquitectónico documental, el aspecto monumental por su tipología escasa y de extinción y el valor significativo para su comunidad. Su estilo de edificación corresponde a la política educativa implementada por la Ley Láinez (1905) respecto a la edificación escolar en todo el territorio nacional [5]. El proyecto de construcción de la escuela Mitre se inició en 1888, pero su construcción sufrió los avatares de crisis políticas y económicas (1890) del país, con interrupciones prolongadas hasta su inauguración en 1906. Es un edificio diseñado específicamente para escuela, de una planta, sobre un esquema claustral o de patio central cuadrado, rodeado de galerías hacia donde se abren los locales principales en el frente principal. Hay un segundo patio con otro bloque de aulas y un tercer patio con servicios sanitarios. Hacia 1957 se vendió el terreno del patio sur, tapiando las aberturas y perdiendo iluminación las aulas del costado sur. Las distintas intervenciones durante su vida útil, más de 70 años, mejoraron su comportamiento original pero agravaron los problemas de habitabilidad [6]. Como propietario de este edificio el Gobierno de la Provincia de Mendoza requiere una puesta en valor como institución educativa, por ello se inician en 1999 los estudios correspondientes (Figura 1) y se continúan en 2010. La metodología utilizada para llevar a cabo las propuestas incluye las siguientes etapas: relevamiento, decisiones de emergencia, análisis de las condiciones de conservación del edificio, diagnóstico y propuesta de rehabilitación [7]. La rehabilitación estructural de edificios históricos puede acompañarse ocultando los nuevos elementos estructurales o exponiéndolos. A veces se prefiere la exposición de nuevos elementos estructurales, porque alteraciones de este tipo son reversibles; esto es que podrían concebirse como que en un futuro se pueden cambiar sin pérdida del carácter histórico del edificio [8]. La decisión de ocultar o exponer elementos estructurales es compleja y se ha consensuado con los profesionales de la preservación participantes del proyecto de puesta en valor. Análisis de las condiciones del edificio Se realizó una exhaustiva exploración de las patologías que presenta el edificio, evaluándose el daño en la década transcurrida entre el primer estudio y el último. Uno de los daños de la mampostería se debe al terremoto de 1985, con fisuración en los tímpanos a 45º (Figura 2) y la separación del frente luego de sismos importantes de 2005 y 2006. También se detecta importante fisuración en los arcos debido a los asentamientos del suelo (Figura 3). Se observan eflorescencias a nivel de piso y a media altura, producto de la falta de capa aisladora en el cimiento y de la modificación de las condiciones de ventilación por colocación de piso de mosaicos en reemplazo del entablonado de madera
existente con eliminación de la cámara de ventilación y la presencia de varias capas de pintura al aceite en los muros, que impiden la evaporación del agua (Figura 4). El estudio de suelos detectó pérdidas permanentes en los desagües cloacales y pluviales, con el consiguiente aumento del tenor de humedad y presencia de fisuras en la mampostería por asentamientos, que se mantienen en actividad creciente, por el tipo de suelo existente y el aporte de agua por el uso de instalaciones. Figura 1: Fachada (1999) Figura 2: Fisuración en mampostería Figura 3: Fisuración en arcos
Figura 4: Problemas de humedad Ensayos y caracterización de los materiales Se identifica el material utilizado como mampuesto, caracterizando sus aspectos físicos y mecánicos (densidad, porosidad, resistencia a compresión). Se evalúan las capacidades últimas bajo cargas simultáneas de compresión y corte en laboratorio en probetas extraídas del edificio. La Tabla 1 resume los valores encontrados, que identifican a esta mampostería como de baja capacidad portante. También se estudió el suelo bajo la cimentación existente que está conformado por cascotes y piedras unidas con mortero de cal, de 0.60 cm de ancho y 0.90 m de profundidad como valor promedio. Tabla 1: Características de los materiales Ítem evaluado Unidad Valor Peso específico de mampuesto artesanal kg/m3 1653 cocido (promedio) Porosidad media del mampuesto % 22 Humedad media del mampuesto % 15 20 Resistencia a compresión del mampuesto MPa 2,5 (promedio) Resistencia a compresión- Resistencia a corte de la mampostería MPa-MPa 0,242 0,478 Resistencia a compresión- Resistencia a MPa-MPa 0,494-0,805 corte de la mampostería Resistencia a compresión- Resistencia a corte de la mampostería MPa-MPa 1,098-0,972 El estudio de suelos permite clasificar el suelo: los primeros 4,50 m son suelos finos con plasticidad, continuo y con bastante humedad (CL) y bajo los mismos subyacen suelos aluvionales y semi-residuales entrecruzados de muy buena conformación geotécnica (GP), no presentando discontinuidades hasta los - 9,0 m; analizados
mediante exploración de pozos a cielo abierto. También se midió la velocidad de onda de corte (ensayo up hole) de la parte superior, valor que no superó los 200 m/s y a partir de los 4,50 m fue de 365 m/s. Los parámetros geotécnicos fueron determinados en laboratorio de muestras extraídas a distintas profundidades y del ensayo de plato de carga y se utilizan para modelar el comportamiento de la fundación (Tabla 2). Tabla 2: Resultados de los ensayos del suelo Ubicación en el Kv Kh Eo Vs perfil de suelo [kg/cm 3 ] [kg/cm 3 ] kn/m 2 m/s Capa 0 a 4,5m 3,23 1,62 7797 200 Capa 4,5 a 9 m) 8,88 4,40 25000 365 Además de los habituales estudios para identificación de los materiales usados, se realizaron estudios complementarios de detección de metales y gammagrafía, los que no detectaron presencia de armaduras. Los cateos, ubicados en sector de dinteles, tampoco indicaron presencia de armaduras pasantes en la estructura de mampostería. Sólo se pudieron detectar tensores en la zona central de los pasillos, ubicados superficialmente, producto de una de las primeras intervenciones para conformar un sistema de arriostramiento del edificio, no suficiente para evitar el daño por sismo. El estudio de vibraciones ambientales midió el efecto del tránsito vehicular diurno, en distintos niveles: piso y techo, detectándose una importante trasmisión en toda la estructura de mampostería. Diseño de la rehabilitación Se procedió a modelar la estructura y el comportamiento del suelo bajo los cimientos utilizando los parámetros obtenidos en campo y laboratorio para verificar el daño estructural aplicando el método de los elementos finitos. Se puede apreciar que los gráficos de deformaciones para la acción sísmica máxima indican los sectores más vulnerables del edificio, y que son coincidentes con los sectores dañados actualmente (Figura 5) [9]. Se hace importante juzgar el compromiso que presentan las fundaciones según el sistema de fundación actual. Para ello se recurrió a una modelación en elementos finitos para fundaciones rígidas (Modelo Mohr Coulomb, elasto-plástico, con elementos triángulos de 15 nodos) [10], para lo cual se indujeron deformaciones predefinidas del orden de los 0.02 m. Para obtener dicha deformación se necesita una presión de 47 kn/m2. Al observar el valor actual de presión bajo el muro más comprometido que es entre 112 a 115 kn/m2 se logra entender el por qué de los agrietamientos de los mismos.
Figura 5: Modelación del edificio Figura 6: Estado tensional del suelo os daños observados en el edificio corresponden no sólo al problema del terremoto de 1985 y de los sismos importantes posteriores, sino a la falta de capacidad portante del suelo. El diagnóstico indica la necesidad de reforzar las estructuras de mampostería, a fin de evitar deformaciones no compatibles con la mampostería. La propuesta de diseño estructural de rehabilitación debe cumplimentar dos aspectos: - recuperar el monolitismo con el que fue diseñado el edificio - cumplimentar los requerimientos para asegurar que la estructura tenga seguridad frente a la sismicidad local. Desde un punto de vista técnico es factible la recuperación. Desde un punto de vista económico habrá que analizar las alternativas posibles en cuanto a costos.
Discusión Desde el punto de vista geotécnico, hay que realizar alguna intervención para mejorar el estado actual o de distribución de cargas de las fundaciones y de esta forma atenuar que continúe el agrietamiento en los muros. Los diferentes métodos de intervención que el estado del arte actual ofrece corresponden a procedimientos superficiales, profundos o al mejoramiento de las características geotécnicas del entorno. La elección de uno u otro procedimiento estará directamente relacionada al conocimiento del arte y a la tecnología local disponible [11]. Dentro de los procedimientos superficiales se pueden elegir como alternativas: el refuerzo (cuando el área de apoyo es suficiente pero la cimentación es insuficiente), la ampliación (cuando la cimentación es adecuada y se conserva bien pero no tiene suficiente área de apoyo) y la sustitución (cuando ni el refuerzo ni la ampliación son viables por excesivo deterioro o complicaciones de realización). El refuerzo mediante inyecciones sería el caso ideal si las dimensiones de los cimientos hubiesen sido las correctas al rellenar con mortero de cemento los huecos en el macizo de la cimentación. Al fraguar el mortero, el macizo de cimentación adquiere cohesión ganando resistencia suficiente para seguir cumpliendo su función. Tampoco es factible el refuerzo mediante la introducción de armadura longitudinal (a través de taladros) combinada con resina debido a la insuficiente base de apoyo y al estado de degradación de los cimientos. La ampliación es una de las operaciones o alternativas más viables a tener en cuenta, que consiste en ampliar el cimiento para aumentar la superficie de contacto con el terreno, logrando quizás una intervención casi imperceptible a la vista. El ensanche del cimiento, cuya trabazón puede conseguirse mediante bulones, resinas o el dentado de la junta de contacto. Hay que lograr una unión adecuada entre los hormigones nuevos y el cimiento existente mediante morteros expansivos. Podrían plantearse zapatas corridas adheridas (actuando en uno o dos lados). Este tipo de intervención tiene la ventaja de la seguridad en la ejecución, puesto que los cimientos no son descalzados (o son descalzados parcialmente). El método de sustitución consiste en la construcción de una nueva cimentación que sustituya a la anterior, conservando o no la cimentación existente. En muros la sustitución se realiza por etapas, con descalce parcial de la cimentación y bajando posiblemente hasta un nivel de terreno resistente (-4.50 m) o donde las deformaciones sean tolerables. Cuando las áreas de las zapatas o ampliaciones son importantes se debe pensar en la utilización de plateas de distribución de cargas. Los procedimientos profundos significan un traslado de las cargas a los mantos más resistentes próximos, que se encuentran en este caso a partir de los -4.50 m, mediante pozos, micropilotes o pilotes. Para recalzar con pozos se deben colocar pilas estratégicas de hormigón armado, que trasladen las cargas al manto granular. Para asegurar el reemplazo de los cimientos es necesario utilizar vigas de fundación rígidas (vinculación) que reemplacen parcialmente a los cimientos y arriostren la cabeza de las pilas. Para el cálculo de las vigas de fundación se considera que las
mismas apoyan rígidamente en la cabeza de las pilas y en forma elástica sobre el suelo plástico superior. Para la capacidad lateral del pilar, se recomienda definir la resistencia lateral última, en función del diámetro a adoptar y los criterios de Broms en la determinación de la longitud elástica del sistema suelo pilar (largo, corto e intermedio). Una opción interesante es el uso de micropilotes (pilotes de diámetro entre 100 y 300 mm) que son muy útiles en los trabajos de recalce ya que necesitan separaciones menores, pueden atravesar cimentaciones y adherirse a las mismas y su excavación es posible en casi todo tipo de terrenos. Es útil sobre todo en interiores y espacios más reducidos que los habituales. Pueden ser hormigonados por gravedad o a presión, con vaina recuperable o perdida, y su capacidad portante varía según el diámetro. En este caso es recomendable formar una continuidad o pantalla de micropilotes porque se mejora notablemente el futuro desempeño de apoyo de los muros. La desventaja es la falta de tecnología local. Se desestima el uso de pilotes metálicos o prefabricados por la falta de espacio para la hinca y el tamaño de grano del suelo profundo. Desde un punto de vista económico la rehabilitación de cimentaciones más económica y tecnológicamente viable es el uso de una viga perimetral de fundación y pozos de fundación de hormigón armado. Para recuperar el monolitismo de la estructura de mampostería se propone el uso de lechadas de inyección cementicias o epoxis, según el espesor de las fisuras para recuperar la adherencia de mampuestos y morteros. En función del espesor de las fisuras podrá realizarse el cocido de la mampostería, en especial en el caso de los arcos. Para cumplimentar los requerimientos estructurales se propone: - Optimizar la fundación existente, consolidando el cimiento de cascotes mediante la inclusión de una viga de fundación de altura semejante a la altura del cimiento existente y la construcción de pozos romanos hasta alcanzar el estrato de suelo resistente, ubicado por lo menos a 9 m de profundidad. Donde las condiciones de vecindad lo permita la viga de fundación estará conectada mediante pasadores metálicos entre sí o entre la viga y el cimiento en el caso de ubicación en la medianera o frente. - Conformar un reticulado metálico en la parte superior del edificio, a fin de arriostrar en ambas direcciones los muros de mampostería mediante vigas metálicas ancladas a las paredes y perfiles metálicos, triangulando el espacio a cubrir. Este reticulado metálico se ubica de forma tal que el cielorraso suspendido no lo deja en evidencia y permite a su vez ser utilizado para ubicar cañerías de instalaciones (electricidad y aire acondicionado. - Trasmitir los esfuerzos de la estructura a las fundaciones a través de columnas metálicas ancladas en la estructura de mampostería y en la estructura de fundación. - Se considera prioritario el saneamiento de la totalidad del sistema de desagües pluviales y cloacales. Para ello, se debe realizar el nuevo sistema de captación y evacuación de las aguas, debiéndose considerar su anulación y reemplazo, por los nuevos desagües construidos con materiales tecnológicamente mejores y disponibles en la actualidad.
- El estado actual de la cubierta metálica del edificio no es adecuado para conservar el interior del mismo libre de aguas de lluvias, ya que se encuentra en avanzado proceso de corrosión. Esto obliga a reemplazarlas a la brevedad, siendo necesario rehacer canaletas para desagües pluviales y babetas y resolver el acceso de agua de lluvia en los muros de cierre. La estrategia planteada para la verificación estructural del edificio se compone de dos grandes ramas, por un lado se formula un modelo de elementos finitos no lineal, utilizando elementos isoparamétricos de 8 nodos (3D), con modelos constitutivos que simulan el comportamiento no lineal de la mampostería a fin de verificar la estructura ante las distintas acciones, considerando ya el daño existente de la estructura, por los distintos descensos de apoyo que la misma ha sufrido. Por otro lado se analiza la estructura, en forma lineal, mediante un software de elementos finitos, que permite el diseño y verificación de la solución propuesta y que permite dimensionar los distintos elementos estructurales [12]. La estructura portante del edificio consiste en gruesos muros de mampostería y columnas de mampostería. La cubierta está resuelta mediante cerchas de madera que soportan un entramado de madera y caña. Para representarla se usaron elementos de placa y de barra, considerándose que estos simularían adecuadamente los aspectos estructurales de interés en este estudio. Resulta importante destacar que el modelo sólo incluye los elementos estructurales. Las condiciones de contorno del modelo adoptadas fueron restricciones a los desplazamientos en las 3 direcciones coordenadas en las zonas de contacto con la fundación. Las cargas consideradas fueron las gravitatorias por pesos permanentes, predominantes en este tipo de construcciones, y las cargas sísmicas equivalentes, de acuerdo a lo indicado en la normativa vigente en la provincia. En la Figura 7 se puede observar un resultado representativo del estudio numérico realizado. En ella se aprecia la concentración de tensiones asociada a los encuentros de muros y a los puntos de aplicación de cargas, puntos que deberán ser reforzados localmente, en tanto que el resto de la mampostería se encuentra sometida a un nivel tensional normal por debajo de las tensiones máximas. El sistema estructural subsistente, en particular los muros, mantienen un nivel de tensiones por debajo de su capacidad. En Figura 8 se presentan las tensiones envolventes para las distintas combinaciones de carga que incluyen sismo. Figura 7: Modelo estructural
Figura 8: Estado tensional del modelo Se puede concluir entonces que el modelo numérico, indica que la solución propuesta, provee el grado de seguridad estructural necesario para el destino de uso previsto del edificio existente. El emparrillado superior fijado a la estructura, está sometido a esfuerzos por debajo de su capacidad. Se proponen perfiles UPN tanto en las vigas adosadas al muro como en las columnas, se vincularán a la estructura existente a través de un conjunto de anclajes químicos, centrados en el alma del perfil. Para la determinación de las acciones se consideró el método estático equivalente, ya que tratándose de una construcción de un solo nivel, la aplicación de métodos dinámicos, no provee información adicional relevante respecto a la verificación de la seguridad estructural frente a las acciones sísmicas. Para la determinación del coeficiente sísmico se aplicaron los siguientes valores: Coeficiente zonal: Mendoza C 0 =0.30 Destino: Se considera el uso público de las instalaciones γd= 1.4 Ductilidad: De acuerdo a lo indicado en CCSR 87, se adopta para estructura sismorresistente de mampostería γdu= 1.3 Vinculación: El emparrillado a nivel de cabeza de muros, asegura una vinculación entre todos los planos estructurales, permitiendo que la estructura funcione ante acciones horizontales de un modo monolítico. Se adopta γvi= 1 Suelo: De acuerdo a lo informado en el estudio de suelos sobre la velocidad de ondas del suelo se adopta un coeficiente s= 1.2 Por lo tanto el coeficiente sísmico resulta: C= 0.655 A fin de obtener una mayor precisión en la determinación de las acciones, en muros se aplica como un multiplicador del peso propio. En tanto que la acción sísmica generada por las masas de la cubierta, se la considera actuante en el emparrillado de rigidización. Para la rehabilitación se aplica el Capítulo 8 del Código de Construcciones Sismorresistentes de la Provincia de Mendoza (1987) sobre: Modificaciones o reparaciones de obras existentes, que evalúa los siguientes aspectos: Importancia de la obra actual: Corresponde a I.1. Obras importantes: por tratarse de una estructura dañada con valor patrimonial histórico. Calidad sismorresistente de la obra primitiva: Corresponde a C.4. Obras de mala calidad: las que no fueron proyectadas conforme a esta norma y presentan signos de funcionamiento estructural anómalo, cuya ejecución es defectuosa o bien no
tienen un sistema resistente completo. Construcciones que no se ajustaron a los códigos vigentes al momento de su construcción o sin previsiones sismorresistentes. Capacidad sismorresistente de la obra primitiva: Corresponde a alcanzar S1: seguridad suficiente r > 100% Para alcanzar el nivel de seguridad corresponde: reparación de daños y ajuste completo al Código, o bien ampliaciones independientes y programa de sustitución. Ejecución de obras de rehabilitación La rehabilitación se encuentra actualmente en ejecución. La misma se ha iniciado sectorizada para asegurar la capacidad portante de las fundaciones en primer lugar y avanzar en la capacidad de la superestructura. En la Figura 9 se presenta el detalle de armado de las vigas de refuerzo de fundación. La Figura 10 muestra la disposición de armaduras de la estructura de refuerzo de la fundación. La Figura 11 presenta la reparación de arcos y la Figura 12 muestra la disposición de perfilería metálica en columnas. Figura 9: Vigas de fundación Figura 10: Cabezal del pilar de fundación
Figura 11: Arco reparado Figura 12: Arriostramiento vertical CONCLUSIONES En esta rehabilitación se modifica un 45% del peso original del edificio pero se garantiza la seguridad del comportamiento de la fundación frente a la acción sísmica, quedando los requerimientos patrimoniales sin objeciones.
Referencias bibliográficas 1. California Historical Building Code. 2010. California Building Standards Commission. p. 40. 2. Design for Earthquakes. A Manual for Architects. FEMA 454. 2006. NEHRP. 3. Gobierno de Mendoza, Código de Construcciones Sismorresistentes de la Provincia de Mendoza. Mendoza: Gobierno de Mendoza, 1987. 4. INPRES-CIRSOC 103. Tomo I. Reglamento Argentino de Construcciones Sismorresistentes. Tomo I. INPRES-CIRSOC. 2008. 5. F. Grementieri C. Shmidt, Arquitectura, educación y patrimonio. Argentina 1600-1975, Buenos Aires: Pamplatina, 2010. 6. Informe AHTER INCIHUSA CONICET. 2º Etapa: Diagnóstico y Pronóstico. ExEscuela Bartolomé Mitre Mayo 2007. pp. 54. 7. N. G. Maldonado, R. J. Michelini, Rehabilitación de un edificio de mampostería histórica en zona de elevado riesgo sísmico: un caso de estudio, in Proceedings Engineering Congress 2000, 2000, pp. 23-32. 8. N.G. Maldonado & R.J. Michelini. Técnicas aplicadas para la restauración de construcciones antiguas de mampostería en zona de elevado riesgo sísmico. Memorias del V Congreso Iberoamericano de Patología de las Construcciones y VII Congreso de Control de Calidad. Montevideo. Tomo III. pp. 1581-1586. Uruguay. Octubre 1999. 9. Abaqus V6.4-1. 2004 10. PLAXIS VB. V.7.2. 2004 11. Maldonado N.G., Martín P.E., Maldonado I.A. Seismic Mitigation of a Historic Masonry Building. The Open Construction and Building Technology Journal, 5 (Suppl. I-M3), 61-70. 2011. 12. SAP 2000. Computers and Structures. 2000 AGRADECIMIENTOS Este trabajo es parte del Proyecto PICTO RS 255 de la Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Mendoza, Agencia Nacional para la Promoción Científica y Tecnológica FONCYT y Gobierno de Mendoza. Los autores desean agradecer al personal técnico de la UTN: Sebastián Panella, Juan Carlos Palencia, Alfredo Cueto, Claudio Dagne, Sergio Acosta, Adrián Fantinel, Juan Pablo Cordone, Diego Novillo y Marcelo Guevara, a los profesionales de la Subdirección de Patrimonio de la Provincia de Mendoza: Liliana Girini, Silvia Salustro, Mercedes Castro, Pedro Cannepuccia y Emanuel Fernández, que han colaborado en el desarrollo del trabajo.