ESE8 4/7/07 19:47 Página 295 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras ESE8 4/7/07 19:47 Página 296 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras ESE8 4/7/07 19:47 Página 297 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras II. La reflexión y el proyecto La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea César Díaz Gómez Doctor arquitecto Profesor Titular del Departamento de Construcciones Arquitectónicas I en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Barcelona (Universidad Politécnica de Cataluña), España 1. Principios generales se interviene, equivalente a lo que habitualmente se interpreta como el refuerzo del elemento dañado 3. la sustitución funcional del elemento por un nuevo elemento que asume en su totalidad la capacidad portante requerida, sin que ello signifique necesariamente la extracción del elemento a rehabilitar. Evidentemente, la elección entre estos tres planteamientos depende de las exigencias mecánicas requeridas y de la capacidad del elemento objeto de la intervención para alcanzarlas. d) Singularidad de las intervenciones en edificios de especial valor patrimonial En edificios considerados bienes culturales por su especial valor patrimonial, conviene tener presente algunos aspectos adicionales específicos que aseguren la preservación a lo largo del tiempo de sus genuinas cualidades. Es por ello que conceptos tales como la reversibilidad de las actuaciones emprendidas, de forma que sea factible la eliminación de los efectos de la intervención, pueden ser juzgados prioritarios en la elección del tipo de técnica a aplicar. O, en otro ámbito de decisiones más esencial, la opción por la restauración de lo existente con las técnicas originales, siempre que la prestación funcional de dichas técnicas se avenga a las exigencias de la intervención, puede no requerir de otros argumentos para decidir su elección. El amplio abanico de técnicas existentes para ser aplicadas en las intervenciones de rehabilitación estructural de los edificios de la arquitectura tradicional mediterránea aconseja enunciar unos principios generales que orienten la selección de las intervenciones a emprender en cada situación diversa que se presente. Es por ello que antes de enunciar y referirse a cada uno de los diversos procedimientos y técnicas disponibles se exponen de forma sintética los aspectos clave que enmarcan la intervención, cualquiera que sea el objetivo concreto que se plantee o la problemática a resolver. a/ Conocimiento y adecuación al contexto tecnológico del lugar La factibilidad de aplicación de la técnica de intervención elegida con los recursos disponibles en el lugar dónde se aplican, de la forma más natural posible, aprovechando los conocimientos y la experiencia de los operarios del sector, constituyen la prioridad fundamental de la elección, que repercutirá casi siempre en una mayor economía de la intervención en relación a otras soluciones posibles y, probablemente, en una más fácil compatibilidad y adaptación a las características de las técnicas constructivas originales. b/ Consideración global de las repercusiones de la intervención Conviene tener presente que las intervenciones –por particulares que sean sus objetivos– pueden tener efectos complementarios diversos, los cuales es recomendable tener presente en su elección. Por ejemplo, el refuerzo de un muro exterior mediante un regruesado de hormigón proyectado puede actuar, además, de revestimiento protector de estanqueidad; o la adición de una chapa de compresión armada a un forjado puede servir para aumentar su aislamiento acústico. De todas formas, cabe también considerar los efectos negativos que puede conllevar la intervención, tales como la modificación de los espacios con la adición de jácenas o pilares, o el requerimiento de futuras operaciones específicas de mantenimiento a llevar a cabo en los elementos añadidos. En consecuencia, es especialmente recomendable la consideración global de todos estos efectos, tanto de los favorables como de los desfavorables. c/ Claridad del planteamiento mecánico-estructural En las actuaciones de rehabilitación estructural de los edificios conviene especificar claramente el objetivo técnico que se pretende conseguir con la intervención propuesta. Se pueden distinguir los tres planteamientos siguientes: 1. la recuperación de la capacidad portante inicial del elemento a rehabilitar. Se trata, de hecho, de lo que habitualmente se interpreta como la reparación del elemento dañado. 2. el aumento de la capacidad portante del elemento sobre el que 2. Intervenciones en los muros y pilares Los materiales y fábricas usadas habitualmente en los muros gruesos de la arquitectura tradicional, en especial los construidos a base de tierra y piedra, tienen en común su escasa resistencia a las tensiones de tracción y corte, y su alterabilidad frente al agua debida a la elevada permeabilidad de la tierra o de muchos de los morteros utilizados. De estas particularidades se pueden deducir algunas pautas generales de intervención en dichos elementos, las cuales, junto a las descritas anteriormente, condicionan la elección de la técnica de reparación o refuerzo a aplicar en cada caso. Concretamente, conviene que, sea cual sea la técnica aplicada, procure un reparto homogéneo de las solicitaciones que introduzca, con el fin de evitar en lo posible esfuerzos adicionales de tracción o corte en el muro. Cabe hacer mención también de la conveniencia de no aumentar los esfuerzos de compresión, dada la dificultad de caracterizar mediante ensayos dicho esfuerzo en la mayor parte de los muros antiguos. Y, por último, puede resultar de utilidad tener presente la posibilidad de recurrir a la absorción de esfuerzos en el plano transversal del muro como recurso resistente capaz de reducir su esbeltez o contrarrestar los empujes. Se relacionan y comentan a continuación las técnicas de intervención de aplicación más habitual en dichos elementos. 297 8 ESE8 4/7/07 19:47 Página 298 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea a/ Sustitución física de la zona dañada Consiste en la sustracción del material de la zona dañada del elemento, ya sea por la presencia de grietas, por abombamiento o por alteración del material, y la reconstrucción de dicha zona con el mismo material o con otros de características resistentes y de deformabilidad 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 puede pretender 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 cuidar especialmente el contacto de la parte sustituida con la preexistente, con el fin de asegurar una correcta transmisión de cargas, además de la ya citada similitud de características mecánicas entre ambas. 8 b. Cosido de grietas El método consiste en interponer entre los labios de la grieta del muro elementos de mayor resistencia y rigidez a modo de suturas, tales como barras metálicas, trozos de fábrica de ladrillo, etc. Su objetivo es devolver la continuidad perdida al muro afectado, de forma que las tensiones puedan transmitirse y repartirse de nuevo homogéneamente a través de la zona agrietada.. Para ser efectivo, se requiere que la grieta sea pasiva, o sea, como se ha apuntado anteriormente, que la causa que la generó no actúe sobre el daño a reparar. 298 ESE8 4/7/07 19:47 Página 299 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea II. La reflexión y el proyecto 8 c. Inyecciones Se trata de otro sistema de reparación de fisuras y grietas pasivas aplicable a muros de mampostería concertada o de ladrillo consistente en introducir un líquido a presión con el fin de colmatar enteramente el vacío entre los labios de la abertura. Dicho líquido, al endurecerse y adherirse al material, devuelve la continuidad al elemento dañado. Las características del líquido –habitualmente a base de compuestos epoxídicos– y la presión con que se introduce varían en función de los materiales del muro y del tamaño del vacío a colmatar. El sellado superficial previo a la inyección de la fisura o grieta ha de ser capaz de soportar la presión del líquido antes de su endurecimiento. 299 ESE8 4/7/07 19:47 Página 300 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea d. Rejuntados Es un procedimiento de restitución de la resistencia inicial aplicable a los muros de fábrica de piedra o ladrillo que consiste en la recolmatación de las juntas de mortero alteradas por la erosión o los efectos de las raíces de las plantas mediante la introducción por gravedad o infusión de productos de densidad o viscosidad variables, en función de la técnica de ejecución empleada. 8 e. Recrecido a base de mortero u hormigón armado Consiste en el aumento de la sección del muro lesionado o infradimensionado mediante la incorporación a sus paramentos de grosores de material –mortero u hormigón– previa la incorporación de mallazos metálicos, enlazados entre sí a través del muro. La puesta en obra del 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 en función del grosor requerido y del grado de incremento resistente asignado al refuerzo. La solución resulta de aplicación muy versátil al poder adaptarse a estructuras murarias completas, a muros enteros o a tramos concretos de éstos. Esta cualidad la hace especialmente apropiada para el refuerzo de edificios afectados por movimientos sísmicos, al permitir aumentar la rigidez de las partes del edificio que lo requieran o, si se precisa, la de la totalidad del edificio. 300 ESE8 4/7/07 19:48 Página 301 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea II. La reflexión y el proyecto f. Atirantamientos El objetivo de los atirantamientos en estructuras a base de muros suele ser el de detener sus desplomes o deformaciones progresivas transversales a su plano mediante la disposición de elementos lineales traccionados denominados tirantes, generalmente conformados con 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 de cada tirante permita un periódico ajuste tensional que compense los efectos de eventuales alargamientos del material del tirante. 8 g. Contrafuertes Su función es equivalente a la de los tirantes, si bien la elección es prácticamente obligada cuando el edificio no dispone de elementos de suficiente rigidez capaces de absorber las tensiones puntuales generados en los puntos de anclaje de los tirantes. En estos casos, la absorción de los empujes de las bóvedas, arcos o de cualquier otro elemento que introduzca solicitaciones inclinadas en los muros, se puede confiar a los contrafuertes por su capacidad de transmitir dichas acciones al terreno a través de su sección. En su diseño y dimensionado es preciso tener bien presente la fuerte limitación de asientos que requiere el nuevo contrafuerte para su correcto funcionamiento. 301 ESE8 4/7/07 19:48 Página 302 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea h. Zunchados La 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 puede observarse en muchos edificios antiguos bien conocidos, tales como el Coliseo romano o los campaniles italianos del medievo. El hierro y el acero han sido los materiales tradicionalmente usados para conformar dichos elementos. Modernamente, las bandas de fibra de carbono pueden cumplir en determinadas situaciones la misma función, si bien es preciso considerar los efectos del material adherente sobre el elemento reforzado. 8 i. Taxidermias con barras de acero Es un sistema de refuerzo integral aplicable a los muros de piedra o de fábrica de ladrillo consistente en la disposición de armaduras de acero en el interior del muro, embutidas en perforaciones de longitud variable que pueden llegar a alcanzar órdenes de magnitud de varios metros, generando con ellas verdaderas estructuras secundarias de barras en el interior de los muros, aumentando con ello su capacidad 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. 302 ESE8 4/7/07 19:48 Página 303 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea II. La reflexión y el proyecto 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 las disfunciones, ya sean éstas originadas por el ataque de los agentes bióticos, por la fluencia de la propia madera o por deficiencias en el dimensionado del forjado en relación con las solicitaciones mecánicas que recibe. La elección de la intervención requiere del conocimiento de las condiciones de uso futuras y de la necesidad de conservación no sólo de los elementos sobre los que se actúa sino también de aquellos otros sobre los que puede incidir la actuación prevista, tales como falsos techos o pavimentos con valores artesanos o pictóricos remarcables. 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 viguetas Los ataques de los hongos y de las termitas se concentran a menudo en los apoyos de las vigas y viguetas de madera, en especial cuando coinciden con muros exteriores, por las especiales condiciones de humedad y oscuridad que en ellos concurren. En estos casos, suele ser necesario la sustitución funcional o el refuerzo de los apoyos afectados por la descomposición de la madera, mediante alguno de los muchos procedimientos existentes, en cuya elección hay que considerar el grado de generalización de la problemática a viguetas sueltas o a todo un tramo de apoyos correlativos, las características del muro donde apoyan, las técnicas disponibles y la apariencia formal de la solución elegida. 303 8 ESE8 4/7/07 19:48 Página 304 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea b. Suplementos resistentes en vigas y viguetas Consisten en la adición de nuevos elementos a flexión que colaboren en la absorción de los esfuerzos que solicitan a la viga o viguetas cuando 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 superior en relación a la del elemento a reforzar. Se elige la situación superior cuando conviene conservar la apariencia del forjado existente por la presencia de pinturas o falsos techos valiosos. La situación inferior es la más usualmente aplicada en el refuerzo de viguetas en forjados con posibilidad de reducción de la altura libre de las estancias que cubren, mientras que la situación lateral es la más usual en el refuerzo de vigas de madera que soportan tramos enteros de forjados de viguetas, conformándose generalmente con dos elementos unidos con espárragos pasantes a través de la viga a reforzar. Las hipótesis para el dimensionado de los refuerzos pueden ser diversas, en función de 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. 8 304 ESE8 4/7/07 19:48 Página 305 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea II. La reflexión y el proyecto c. Parteluces Los parteluces constituyen una solución sencilla y eficaz para reducir las tensiones de flexión introducidas por las sobrecargas y las deformaciones derivadas de la fluencia de la madera. Se forman con vigas de madera o acero dispuestas transversalmente a la que requiere refuerzo, dividiendo por la mitad o a los tercios su luz. La posibilidad de conseguir unas buenas condiciones de apoyo del parteluz así formado suelen ser el aspecto determinante en la elección de la solución, al requerirse muros transversales a los de carga de características resistentes suficientes y, en su ausencia, la formación de pilares específicos, con su consecuente cimentación, para la correcta transmisión de las cargas del parteluz al terreno. 8 d. Adición de chapas de hormigón armado La adición de chapas armadas de hormigón conectadas a las viguetas de madera de los forjados es una de las soluciones más utilizadas actualmente en intervenciones de rehabilitación edificatoria. El refuerzo se fundamenta en la transformación de las viguetas existentes en vigas mixtas de madera y hormigón, y la posibilidad de repartir las tensiones de la flexión de forma coplanaria en todas las direcciones del plano del forjado y de aumentar la rigidez global de la edificación cuando se enlaza la nueva chapa con los muros gruesos perimetrales, lo cual, además, mejora la resistencia al sismo del edificio. Complementariamente, con la adición del hormigón, resulta también mejorado el aislamiento acústico del forjado. La solución concreta de conexión de la nueva chapa con el muro existente constituye el aspecto más crítico de este tipo de refuerzo, al hallarse condicionada por las características de rigidez, cohesión y perforabilidad de los muros, las cuales pueden ser muy variables e impredecibles. 305 ESE8 4/7/07 19:49 Página 306 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea e. Intervenciones específicas en armaduras y cerchas de cubiertas Si bien el estado de dichos elementos aconseja muchas veces su substitución por el hecho de ser los más expuestos a los efectos de las humedades, 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 rígido para repartir lo mejor posible las cargas transmitidas a los muros, son operaciones frecuentemente necesarias y recomendables. Para el refuerzo de los pares, tirantes y jabalcones cada vez es más frecuente, cuando quieren mantenerse visibles, el uso de armaduras postesadas para compensar las tracciones o generar nuevos equilibrios de fuerzas. 8 f. Intervenciones específicas en arcos, bóvedas, cúpulas Algunas de las soluciones expuestas para el refuerzo de forjados son aplicables también a los arcos, bóvedas o cúpulas. Así, los tirantes metálicos es una solución típica de refuerzo de arcos y bóvedas, ubicándolos en las zonas traccionadas de su extradós. Los arcos pueden aumentar su canto resistente introduciendo barras de acero, a modo de taxidermia, desde su intradós. En ciertas bóvedas rebajadas, los zunchos perimetrales de acero u hormigón armado absorben los empujes generados en su base. Y las chapas de hormigón armado pueden reforzar las bóvedas y las cúpulas conectándolas por su extradós. De todas formas, es preciso considerar en cada caso la idoneidad de dichas soluciones en relación a otras alternativas que preserven el método constructivo original, planteando como requerimiento inexcusable la reversibilidad de la intervención. 306 ESE8 4/7/07 19:49 Página 307 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea II. La reflexión y el proyecto 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 terreno requiere 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 datos y de esta fase de análisis debe ser planteado el tipo de intervención a emprender. Será, precisamente, la necesidad de emprender o no alguna actuación que varíe las condiciones de carga del firme de cimentación original o de mejora del terreno una de las decisiones más importantes 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 es el de disponer por debajo una zapata algo más ancha retacada al firme del de la cimentación existente. Cabe definir en cada caso, en función de las características del terreno, la cimentación a recalzar, la profundidad y el ancho de la nueva zapata, así como el ancho de los 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 de terreno 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 la dificultad de absorber los esfuerzos de corte en los contactos entre el nuevo y el viejo cimiento, siendo asimismo escaso el uso de los pilotes convencionales, por el abultado utillaje que requieren, o los de mejora de terrenos por inyección de productos químicos, aptos solamente en determinados tipos de terrenos de adecuada permeabilidad 307 8 ESE8 4/7/07 19:49 Página 308 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras La rehabilitación de los elementos estructurales de la arquitectura tradicional mediterránea 8 Bibliografía AA.VV. Tratado de rehabilitación, Tomo 1: Patología y técnicas de intervención. Elementos estructurales, Departamento de Construcción y Tecnología Arquitectónica, Universidad Politécnica de Madrid, Editorial Munilla-lería, 1998, Madrid AA.VV. Manual de diagnosi i intervenció en sistemas estructurals de parets de càrrega, Col·legi d’Aparelladors i Arquitectes tècncics de Barcelona, 1995, Barcelona GALLONI, F., ED. Consolidamento e recupero dell’architettura tradizionale: degli intervente singoli agli intervente d’insieme urbano, ASS.I.R.CO IV Congresso Nazionale, Ed. Kappa, 1992, Roma PASTA, A. Restauro antisismico, Dario Flaccovio Ed., 1992, Palermo MUNAFÒ, P. Recupero dei solai in legno. Dario Flaccovio Ed., 1990, Palermo DI STEFANO, R., Il consolidamento strutturale nel restauro architettonico, Edizioni Scientifiche Italiane, 1990 BAGLIONI, A., GUARNERIO, G. La ristrutturazione edilizia, Hoepli Ed., 1980, Milano ROCCHI, P. Progettare il consolidamento, Ed. Kappa, 1983, Roma 308 AA.VV. Il restuaro delle costruzione in muratura. Problema metodologi ed tecnique di consolidamento, Ed. Kappa, 1981, Roma MELE, M. Esempli di intervento per la riparazione e il rafforzamento di edifice di abitazione. Prescrizioni per l’edilizia nelle zone sismiche, ponencia en Congresso ASS.I.R.CO, 1980 AGENCE NATIONALE POUR L’AMÉLIORATION DE L’HABITAT (A.N.A.H.). Les planchers anciens, Editions du Moniteur, 1979, Paris MASTRODICASA, S. Dissesti statici delle strutture edilizie, Hoepli Ed., 1978 (6ª edición), Milano LÓPEZ COLLADO, G. Ruinas en construcciones antiguas, Ministerio de la Vivienda, 1976, Madrid ESE8 4/7/07 19:49 Página 309 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de la cimentación. Experiencias egipcias Todas las estructuras de ingeniería dispuestas sobre el terreno, incluyendo los terraplenes, las presas, (tanto de tierra como de hormigón), 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 tierra o las rocas que se encuentran debajo. La ingeniería de la cimentación es el arte y la ciencia que consiste en aplicar los criterios de ingeniería a los principios mecánicos del suelo para resolver el problema de la conexión. Se trata de las soluciones y problemas de contención de las masas de tierra mediante una serie de elementos estructurales, tales como los muros de contención y tablestacas. La ingeniería de la cimentación también es el arte y la ciencia de utilizar los criterios de ingeniería y los principios mecánicos del suelo para predecir la respuesta de las masas de tierra a las modificaciones de condiciones de geometría y cargas. Se debería remarcar que la ingeniería de la cimentación ha sido definida como “el arte y la ciencia” de la aplicación de un criterio de ingeniería a los principios mecánicos del suelo. Las condiciones del suelo constituyen una de las causas principales de desórdenes en las estructuras de las construcciones debido a las modificaciones de las propiedades del suelo con el paso del tiempo, como por ejemplo el aumento de los niveles de contenido en agua del suelo. Es también ampliamente conocido que los daños estructurales debido a los temblores de tierra están muy influenciados por las condiciones del terreno. En general, la amplitud y la duración de los temblores de tierra dependen de la profundidad, así como del estado, más o menos blando, del suelo en la zona. El ingeniero debe, entonces, obtener suficiente información para evaluar la capacidad portante de las cargas, así como la implicación dinámica característica del suelo. Para las zonas que presentan riesgos geológicos importantes, por ser susceptibles a hundimientos graves, los suelos extra-sensibles, o los suelos que tengan una gran probabilidad de licuefacción, es necesaria una investigación geotécnica especial. En algunas circunstancias, sin embargo, puede ser apropiado llevar a cabo investigaciones sismológicas y geotécnicas que vayan más allá de las condiciones mínimas impuestas por el Código de construcción. Este puede ser el caso, por ejemplo cuando los movimientos del terreno debidas a las condiciones de la zona o a los efectos de interacción terreno-estructura, se considere que juegan un importante papel en el comportamiento de la estructura objeto II. La reflexión y el proyecto Wahid El-Barbary Arquitecto Director General de Proyectos de Sector en el Supreme Council of Antiquities, Egipto 8 de la investigación. Además, puede que se tenga que llevar a cabo una investigación geotécnica para tomar medidas explorativas o curativas. Se puede hacer una distinción entre los diferentes tipos de cimentaciones utilizadas para sostener los edificios: Las cimentaciones poco profundas (zapata o zapata flexible) como las cimentaciones continuas bajo los muros (la amplitud de la cimentación es un poco más importante que la del muro que sostiene), utilizando generalmente piedras y mortero para las cimentaciones de edificios. Las cimentaciones profundas (pilotes, pozos) son utilizados cuando la resistencia (es decir, la capacidad portante) del suelo no es suficiente para sostener la estructura superior. Existen numerosos tipos de cimentaciones profundas, desde las cimentaciones antiguas, utilizando piedras y morteros, hasta los pilotes de madera, especialmente cuando el agua está cerca. La capacidad de las cimentaciones, en este caso, es la suma del rozamiento lateral y de la carga en punta. Escoger un método para consolidar y tratar una cimentación de un edificio histórico o tradicional depende del conocimiento 309 ESE8 4/7/07 19:49 Página 310 II. La reflexión y el proyecto del origen de la degradación: hundimiento, aumento de las cargas, modificación de la geometría de la estructura, temblor de tierra, explosión, cambio del nivel del agua y/o acciones químicas. Consideramos que el tratamiento de las cimentaciones debe seguir las indicaciones siguientes: Realización de estudios geotécnicos para el suelo de las cimentaciones, inspección y diagnóstico de las cimentaciones, y conocimiento de la situación y del estado actual. La elección del método o del refuerzo depende del informe de los expertos geotécnicos y sus recomendaciones. El refuerzo de las cimentaciones subterráneas no debe conservar necesariamente el mismo tipo de construcción que la parte superior de la estructura. Existen numerosos métodos para reforzar la cimentación: 8 Refuerzo de las cimentaciones existentes Utilización de micro-pilotes Fortalecimiento del suelo con la utilización de soluciones avanzadas. Refuerzo de las cimentaciones existentes Uno de los métodos consiste en consolidar y recalzar las cimentaciones existentes añadiendo una masa suplementaria, fijándola a la cimentación antigua mediante tensores de acero, pernos de anclaje, así como también otros tipos de ataduras, para crear un sistema de cimentación que no permita que se muevan lateralmente. Para reforzar la cimentación de un muro antiguo, se debe empezar determinando la carga de la estructura (piedras y 310 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de la cimentación. Experiencias egipcias material de relleno), y la capacidad portante del suelo de la cimentación. Si los resultados muestran que la dimensión de la cimentación actual no es suficiente para sostener las estructuras en unas condiciones de seguridad realistas, se deberá aumentar la superficie de la cimentación. Las cimentaciones suplementarias deberán ser realizadas en conexión con la zona antigua mediante la utilización de barras, cables, etc. Antes de emprender la consolidación de las cimentaciones antiguas, debe llevarse a cabo un sistema completo de refuerzo provisional para conservar la estabilidad del muro y de la estructura. El concepto de consolidación y de apuntalamiento de las cimentaciones existentes puede consistir en añadir una masa suplementaria cuando no haya problema de hundimiento (roca dura). La masa puede entonces estar construida en la zona de las cimentaciones existentes; las nuevas masas están unidas a las antiguas cimentaciones utilizando tensores de acero, pernos de anclaje, así como otro tipo de ataduras, para crear un sistema de cimentación que no se pueda desplazar lateralmente. La acción que consiste en ampliar las cimentaciones es más efectiva ya que si la hacemos mayor, más allá del extremo de la cimentación, la presión de las cargas transferidas se extenderá sobre una mayor área del estrato más profundo y más resistente del suelo. Utilizar un trabajo de recalce puede representar la única solución fiable cuando no sea posible parar el hundimiento de otra manera. No obstante, el recalce de los edificios históricos debe ser considerado como la última solución. Esta solución, cuando se adopta para cimentaciones poco profundas, puede ocasionar problemas durante la fase de perforación, ya que el suelo puede desplomarse durante los trabajos de perforación, dado que ciertas partes son recalzadas mientras que otras, que no los son, reposan aun sobre el suelo deformado. ESE8 4/7/07 19:49 Página 311 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de la cimentación. Experiencias egipcias La utilización de micro-pilotes para consolidar los monumentos históricos Cuando el subsuelo tiene una capacidad portante insuficiente y/o el terreno más resistente está situado a una profundidad importante, se pueden utilizar los pilotes y los micro-pilotes para reforzar la estabilidad de las cimentaciones profundas. Otra solución consiste en utilizar una técnica moderna para consolidar las antiguas estructuras. La utilización de los micro-pilotes constituye en nuestros días uno de los segmentos cada vez más extendidos en las cimentaciones profundas. También conocidos como pin piles o minipiles, los micro-pilotes son de pequeño diámetro, en forma de tubo de una gran capacidad. Están absolutamente indicados para barras roscadas cortas e instaladas gracias a diferentes técnicas de perforación. La adición de mortero a las barras roscadas refuerza los pilones para la resistencia lateral, las cargas de tracción así como las de compresión. Los micro-pilotes pueden reemplazar los pilones convencionales en la mayor parte de los casos, y son particularmente económicos allí donde las condiciones de suelo sean difíciles (suelo de rocas o con cavidades) o donde el acceso al espacio de trabajo sea difícil o limitado, como puede ser en las revisiones de los edificios tras un temblor de tierra. Los micropilotes son instalados más como tirantes o “clavos del suelo”, utilizando plataformas de perforación rotativa o equipos de perforación a percusión. Debido a su pequeño tamaño, se pueden emplear de forma más económica una gran variedad de técnicas de perforación, lo cual hace su utilización más atractiva: taladros II. La reflexión y el proyecto de barrena, tri-cono, cabeza de percusión, equipo de perforación, down-the-hole-hammer, hollow grouting hill (Titan), etc. Los micro-pilotes están ampliamente aceptados por los ingenieros y diseñadores quienes reemplazan actualmente los pilotes tradicionales 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 se desplaza continuamente y se lleva con ella las partículas del suelo, lo que comporta la creación de numerosos agujeros o cavidades en el suelo, provocando un comportamiento heterogéneo del suelo. Para tener un suelo consolidado con una buena capacidad portante y una sección homogénea, se debe instalar un sistema de drenaje, fijando también el nivel de las aguas subterráneas para poder parar las corrientes. Entonces, el proceso de inyección de tierra se lleva a cabo, primero perforando el suelo a los niveles especificados y después insertando una tubería de válvula que permitirá inyectar el material de cimentación a una presión que no excederá 2 Bar. El suelo es inyectado con una mezcla constituida por una parte de cemento, cuatro partes de agua y 0,50 de bentonita. Después de un período de 24 horas, se puede realizar una inyección final con un nivel de cemento superior, así como con los aditivos Complast 431 para aplicar una lechada plastificada, que permitirá obtener un suelo con la capacidad portante requerida. 311 8 ESE9 4/7/07 20:00 Página 312 II. La reflexión y el proyecto Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Ofer Cohen Ingeniero Israel Antiquities Authority Yael F. Na’aman Arquitecto Departamento de Conservación de Israel Antiquities Authority Este artículo trata los aspectos tecnológicos y estructurales de la conservación de los restos de la antigua ciudad de Acre (Akko en hebreo). El concepto de base es la conservación auténtica mediante la preservación de los materiales y de las fachadas de origen sin molestar la vida cotidiana de la ciudad. La información que se presenta aquí proviene de estudios de ingeniería física que se han llevado a cabo en la ciudad durante la última década. 8 Las ruinas de los edificios y la degradación material Las ruinas de un edificio es un estado en el cual el edificio ha perdido parcial o totalmente su capacidad portante y que es susceptible de derribarse de forma total o parcial. Las ruinas normalmente han sido provocadas por grietas, derrumbamientos, aplastamientos, desprendimientos y deformación de los elementos. La degradación es el deterioro así como la erosión de los materiales, condición que lleva habitualmente a la reducción de su resistencia y al aumento de su fragilidad y porosidad. El proceso de pérdida de material proviene de la acción física y química, que empieza en general por el exterior y se propaga a continuación hacia el interior. Los mecanismos que producen los derrumbamientos o la degradación vienen determinados por un cierto número de factores: la ausencia de un correcto mantenimiento, la ausencia de conocimientos científicos ad hoc, la utilización de una construcción más allá de lo que se espera de ella, las imperfecciones de la concepción original y la introducción de nuevos elementos que no se habían previsto en el origen. Todos estos factores llevan a una reducción de la fuerza estructural, en otras palabras a la reducción de la capacidad portante, y también paralelamente al aumento de los efectos de las acciones implicadas. Aquí tienen lugar tres factores: el tipo de acción, la calidad de los materiales y el tipo de estructura. La acción implicada puede ser una serie de acciones mecánicas, dinámicas o estáticas, o una acción físico-química. La resistencia de los materiales queda afectada por el clima y la erosión, como resultado de procesos físico-químicos. La degradación está relacionada con elementos del medio ambiente natural, tales como la humedad, la lluvia, las fluctuaciones de temperatura, y a factores tales como la circulación (automóviles), la contaminación y la falta de mantenimiento que aceleran también los procesos naturales. La degradación puede ser química, física o biológica y está relacionada con los factores medioambientales, con las características de los materiales de construcción y con los 312 La antigua ciudad de Acre (Israel). elementos específicos que protegen los edificios (por ejemplo los techos y desagües). El comportamiento estructural depende esencialmente del tipo de materiales utilizados, de la forma y el tamaño de la estructura, de las conexiones entre los elementos, así como de las condiciones medioambientales que rodean al edificio. Las ruinas son causadas por un aumento de la acción mecánica y una reducción de la eficacia estructural, tanto la causa es un fenómeno natural o como resultado de una acción causada por el hombre. Cuando estos acontecimientos tienen lugar sin un cuidadoso control, pueden tener un impacto negativo sobre el edificio (Croci 1998: 41-46). La antigua ciudad de Acre fue construida con las piedras de construcción conocidas como kurkar (paredes y bóvedas) sólidamente mantenidas entre ellas por los materiales de conexión a base de cal, y de madera que fue utilizada en las cubiertas, ventanas y puertas. Fueron también utilizados otros elementos, por ejemplo de caliza dura (para los peldaños volados, pavimentos en los espacios públicos, ventanas y elementos decorativos) y mármol. ESE9 4/7/07 20:00 Página 313 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre En los períodos recientes se han utilizado materiales tales como los pavimentos de granito u hormigón pintado, vigas de acero, tejas de Marsella y, evidentemente, hormigón. Estos últimos años hemos sido testigos de la utilización de una gran variedad de materiales modernos, entre ellos, los revestimientos de yeso, aluminio y de cerámica. Los problemas estructurales más comunes de la antigua ciudad están concentrados en los muros, las bóvedas, así como los techos de las construcciones. Cada uno de ellos está caracterizado por problemas que tienen origen en las técnicas de construcción, la calidad de los materiales, los factores de destrucción de la construcción, así como los de degradación de los materiales. Los mecanismos de degradación de las edificaciones Existen dos factores que están destruyendo los edificios de la antigua ciudad de Acre: (1) la degradación de los materiales debido a la erosión, como consecuencia de procesos naturales; y (2) la situación de ruina, debido a la intervención humana. El proceso natural de la degradación de los materiales está influenciado por un nivel de humedad y moho particularmente elevados, así como por la cristalización de la sal, las propiedades del aire, las características del terreno, el agua (las precipitaciones y la proximidad al mar), la temperatura y la intervención humana con un mantenimiento incorrecto. Los daños causados por la intervención directa del hombre es algo común, por ejemplo: las acciones de renovación en que los materiales mal adaptados han sido utilizados; el desmantelamiento de elementos de la construcción para adaptar el espacio construido a las necesidades de los usuarios o para limpiar una zona necesaria para una nueva construcción. Incluso también para crear nuevos itinerarios de acceso o mejora de los existentes, el desmantelamiento de una parte de una estructura para ponerla como uso secundario en otro lugar, o el desmantelamiento para evitar un peligro inminente. Un esquema del proceso de desintegración de los edificios incluye la degradación prolongada de las viguetas de los techos en la última planta hasta su hundimiento, el proceso acelerado de derrumbamiento de los muros también de la última planta, y las bóvedas en la planta baja, así como la desintegración continua de los 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 delgados en relación al entorno inmediato. El peligro en esta situación es que la estabilidad de los muros sea socavado, provocando la caída o derrumbamiento de algunas piedras de las secciones de las paredes. La solución en este caso consiste en estabilizar los restos creando un elemento llano en la parte superior de las paredes y/o apoyar con anclajes la bóveda. 2. El derrumbamiento de un techo de madera en la última planta y la bóveda en la planta baja, y la desintegración parcial de los muros. II. La reflexión y el proyecto En este caso, los restos de los muros aparecen relativamente elevados en relación al entorno y los de las bóvedas son inestables. La solución consiste en restaurar la función espacial en la planta baja y/o sostener los restos en el suelo o en una estructura adyacente. 3. El derrumbamiento de un techo de madera en la última planta y de la bóveda en planta baja, y la desintegración de los muros exteriores. 8 Los problemas estructurales. Lesiones en el muro. 313 ESE9 4/7/07 20:00 Página 314 II. La reflexión y el proyecto En esta situación, permanece una especie de muñón protuberante, y este resto no se estabiliza mediante la bóveda. La solución requiere la estabilización del resto de la bóveda o la distancia controlada de las partes peligrosas. El sistema de desintegración descrito más arriba es también válido en los edificios de tres plantas en las que existan dos techos de madera sostenidos por encima de una planta abovedada. El factor más significativo y más común en el proceso de ruina de la ciudad es la inclinación de los muros, es decir, su desplome en relación a la vertical. Podemos decir que todos los casos de ruina de edificios en la antigua ciudad de Acre provienen de la ausencia de un mantenimiento adaptado o bien que son el resultado de un derrumbamiento físico. Estos factores son la causa de una reacción en cadena provocando las ruinas y la degradación prolongadas, así como de un constante deterioro de las condiciones físicas del edificio. 8 Los muros de doble hoja Muchos de los muros de planta baja en Acre están construidos mediante dos hojas de piedras con un relleno de debesh entre las dos. La construcción se efectuó en hiladas horizontales: en primer lugar, se colocó una hilada de sillares de las hojas externas del muro y el espacio entre ellas se rellenó de debesh, ya que la segunda hilada de piedras se puso a continuación, una hilera encima de la otra. Las caras externas de los muros han sido construidas con mampostería de piedra labrada kurkar pero las reparaciones se han efectuado con mampuestos. El núcleo de los muros consiste en un relleno de pequeñas piedras y de materiales de conexión. En la construcción de la ciudad, se ha hecho un gran uso de los dos tipos de materiales de conexión, uno a base de cal y el otro a base de tierra. La mayor parte de los muros tienen de 80 a 120 cm de espesor. Su primera función es la de sostener los pesos de las plantas abovedadas y de dirigir las cargas de los muros altos (anchos, del espesor de una piedra) de las plantas superiores. La impresión inicial que se tiene cuando se miran los muros, es que son homogéneos. No obstante, cuando se observa el material de conexión que se desmorona en las zonas donde el muro ha sido deteriorado o en una degradación parcial, se obtiene una imagen diferente: el material de construcción de los muros, igual que la masa de la construcción, están a punto de sufrir un proceso de desintegración. Los muros de la ciudad de Acre se pueden clasificar en cuatro tipos: Tipo 1: construcción regular que utiliza sillares que tienen cinco caras talladas. La altura de la piedra y la hilada es de 45 cm, las piedras tienen de 50 a 100 cm de longitud y la unión entre dos hileras de sillares es de 5 a 10 mm. En general, se puede decir que la calidad de este tipo de muro es buena. Tipo 2: construcción regular que utiliza sillares que tienen cinco 314 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre superficies talladas. La altura de la piedra y la hilada es de 18 a 37 cm, las piedras tienen de 18 a 45 cm de longitud y la unión entre las dos hileras de sillares es de 5 a 10 mm. En general, se puede decir 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 piedras tienen de 18 a 60 cm de longitud y la unión entre las dos hileras de piedras es de 5 a 10 mm. En general, se puede decir que la calidad de este muro es mediana. Tipo 4: construcción irregular utilizando mampuestos sin concertar. La talla y la forma de estas piedras varían y la hilada no es de una longitud uniforme. La longitud de las juntas no es uniforme ni tampoco las juntas verticales que se extienden frecuentemente sobre más de una hilera. La calidad de este tipo de muro es fiable. Los muros, como estos, son principalmente reparaciones 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 defectos estructurales en las superficies externas, fisuras, defectos en el diseño del muro que se caracterizan principalmente por desplazamientos horizontales, huecos en el núcleo del muro o pérdidas de materiales de conexión en el interior del muro. Estos problemas están causados por la utilización de materiales de calidad inferior. La ausencia de acabado correcto en la parte superior de los muros lleva a la formación de vacíos en el interior. El desgaste se produce frecuentemente cuando los materiales de conexión se desmoronan poco a poco, partiendo de las fisuras y las juntas. Por otra parte, hay que añadir la actual ausencia de mantenimiento que acelera los procesos de envejecimiento natural. Pérdida de piedras Existe un número de factores llevan a la ausencia de piedras en la superficie externa de un muro: 1. El daño mecánico directo de una o más piedras que comporta la pérdida de las mismas. Dicho derrumbamiento tiene como resultado que las otras piedras se caigan también del muro. Una o más piedras sufren un desgaste intenso haciendo que otras piedras se caigan de la hilada superior. Este proceso no se parará hasta que la zona derrumbada sea estabilizada. 2. La mala calidad de la construcción de un muro. En este caso, la superficie interna que está en contacto entre las diferentes hiladas y la profundidad las piedras es insuficiente y no están suficientemente ancladas en el muro. Por ello, una presión mínima provocará el despegue de piedras y su caída. 3. El derrumbamiento de una parte de la superficie externa de un muro seguido de la deformación causada por la distensión. 4. La eliminación de un muro o de una partición perpendicular en el muro entrañará la ruina de la totalidad del muro, la pérdida de piedras y una degradación acelerada. ESE9 4/7/07 20:00 Página 315 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre II. La reflexión y el proyecto Restauración de la estabilidad local por la construcción de una mampostería de piedra. Restauración de la estabilidad global mediante la utilización de soportes. El objetivo en el tratamiento de las piedras que faltan es restaurar la capacidad portante original del muro, integrar la superficie externa como parte inseparable del muro, y renovar el sistema constructivo de origen. Las posibles soluciones en este caso pueden ser las siguientes: (1) una restauración limitada permitirá obtener una relativa estabilidad en la región; (2) una restauración más extensiva de la estabilidad a través de la utilización de apoyos. La estabilización consistente en completar la mampostería de piedra es la solución preferida como fase intermedia para el proceso de estabilización o bien en el caso de que la deformación del muro lo exija. incorporación a la superficie externa del muro y su renovación del sistema estático original. Posibles soluciones: rellenar los vacíos en el núcleo del muro (inyección de cemento) y rejuntar e instalar los anclajes, o bien desmantelar la sección de muro afectada para reconstruirla. La deformación estructural Esta condición se caracteriza por una sección del muro que aparece como una protuberancia en relación a la línea original de la construcción. Este fenómeno es el resultado de un cierto número de mecanismos de destrucción: Fisuras y/o vacíos en el interior del muro creando un exceso de carga 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 la ausencia de una capacidad de adherencia suficiente. Un proceso que acelera el abombamiento es el desmoronamiento de los materiales de conexión y su caída en el espacio situado entre el núcleo del muro y la superficie externa. En esta situación, el material de conexión funciona como un acelerador del proceso de deformación. El objetivo en esta situación, como en la precedente, consiste en restaurar la capacidad portante original del muro, su 8 Los restos de los edificios Al diferenciar los restos de los edificios de los restos de los muros se abre la posibilidad de restaurar su función espacioestructural. Un cierto número de combinaciones de factores llevan al edificio a un estado de ruina, por ejemplo: el derrumbamiento de un techo abovedado debido a diversas razones tales como un exceso de carga, la debilitación de la estabilidad de un muro en relación a la presión lateral de las bóvedas, una incorrecta ejecución, el derrumbamiento de uno de los muros portantes, el derrumbamiento de un techo de madera debido a razones tales como el desgaste natural, pudrición en las vigas de madera, un exceso de carga, la deformación de un muro o las intervenciones humanas tales como la apertura de un nuevo acceso, o el desplazamiento de un espacio con una nueva estructura. En todas estas situaciones, el deterioro acelerado de un techo o de los muros es aparente, incluso antes del derrumbamiento. El objetivo de esta situación es de estabilizar los diferentes elementos estructurales y, en la medida de lo posible, restaurar su función espacial. En los edificios que sólo están dañados ligeramente, es preferible restaurar la función espacial mediante la reconstrucción de un techo utilizando una tecnología tradicional, reemplazando, paralelamente, las 315 ESE9 4/7/07 20:00 Página 316 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre Apoyo en el suelo – de uno de los lados (detalle – capa de separación). Apoyo de una estructura adyacente. piedras que faltan. En realidad, los restos del edificio en un estado avanzado de destrucción no están experimentando un proceso de conservación en la antigua ciudad de Acre, y están siendo derribados intencionadamente o desatendidos. un peligro inmediato. Por ejemplo, un metro de altura situado en el techo de un edificio puede estar considerado como peligroso porque su altura por encima del suelo excede de 1,5 m. No obstante, los restos de una pared de menos de 2,5 m son consideradas como estables si la altura de la pared no excede de cinco veces su longitud, cuando está completa estructuralmente. 8 Los restos de los muros Este aspecto incluye a los muros de diversas alturas y longitudes, sufriendo de diferentes grados de daño, sin ninguna posibilidad de restaurar su función espacial. Un cierto número de factores o la combinación de ellos llevan a esta situación. Un muro que fue originalmente parte de un edificio, ahora destruido y ya no queda nada del contexto original. La calidad de la construcción es un factor significativo de la condición de los muros, cuando esto es extremadamente pobre observamos el declive acelerado en las propiedades constructivas del elemento estructural o el de todo el edificio. Un muro que fue originalmente construido como un elemento único y parte de él fue destruido por un proceso natural, como la erosión de la piedra o de su núcleo, como resultado del deterioro, llevando al derrumbamiento de una sección del muro. El incorrecto acabado de la parte superior del muro o la ausencia de remate intensifica su sensibilidad a la erosión, así como su debilitación. Además de estos elementos, debemos añadir el factor humano que se automanifiesta a través de la creación de nuevas propuestas o nuevas construcciones. Paredes bajas En esta categoría incluimos paredes que permanecen a no más de 1,5 m por encima de su entorno inmediato y que no representan 316 Los muros altos o los muros que constituyen un peligro inmediato Los restos de estos muros son altos (muros finos que son más de 1,5 m más altos que su entorno) y constituyen un peligro inminente que requieren de un apoyo especial, tanto temporal como permanente, durante el curso de los trabajos de conservación o renovación y/o después de los mismos. Las medidas de conservación en estos casos comprenden la preparación y la estabilización del muro conforme a sus características, rellenando las fisuras y los vacíos que se encuentran en la piedra, reparando una o más piedras deterioradas, y rejuntando y verificando la instalación de apoyos. En los muros altos, las medidas de preparación comprenderán el depósito de los materiales no estabilizados de la parte superior del muro, los materiales no estabilizados y debilitados de las zonas donde el yeso falta en el interior del muro, así como los materiales de conexión no estabilizados de las juntas de la parte externa del muro. Las medidas de conservación comprenden la estabilización y el sellado de la parte superior del muro, reemplazando el material de conexión que falte en las juntas y el yeso, creando en paralelo una superficie enderezada. ESE9 4/7/07 20:00 Página 317 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre Apoyo en una planta superior. II. La reflexión y el proyecto Una sección de restos de bóveda antes de su estabilización. 8 En los muros de doble hoja, la preparación comprende la reposición de piedras perdidas, materiales del núcleo no estabilizados, así como materiales de conexión desmoronados de las juntas. Las medidas de estabilización para estos muros implican la reposición de las piedras que faltan y el relleno con un material de conexión, para completar las hileras de piedras en la medida en que sea necesario, verificando las juntas y el sellado de la parte superior del muro. En ambos casos, las medidas de conservación son necesarias para el reemplazo de las piedras erosionadas, para el relleno de los vacíos y las fisuras de la piedra, así como para la verificación de las juntas como parte de las medidas para estabilizar el muro. El apoyo de los muros altos El apoyo de los muros altos está considerado como una medida a corto plazo hasta que una solución permanente se adopte para estabilizar el muro. En todo caso, el objetivo principal es una solución espacial, en otros términos, una solución que complete la construcción. En general, la concepción de los apoyos comprenderá la especificación de una capa de madera separando los nuevos materiales de la piedra. Restos de bóvedas Las secciones de bóveda y de arco en los diferentes estados de preservación están integrados en los restos de los edificios de la ciudad. Los restos de bóveda están limitados en altura, y el fenómeno más común es la “supervivencia” de la bóveda aún conectada 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 espacio situado bajo ellas. Los mecanismos de destrucción que llevan a esta condición son el derrumbamiento de la bóveda debido a diferentes razones y/o intervenciones humanas, para abrir pasos o recuperar el espacio por una nueva construcción, por ejemplo. El objetivo en este caso es estabilizar los restos y evitar cualquier peligro inminente de caída de las piedras y de otras partes de la bóveda. A veces, es suficiente estabilizando el núcleo, pero cuando el ángulo entre la piedra más alta de la bóveda y la vertical es inferior a 30°, esta piedra debe ser anclada en un punto estabilizado, o a la inversa, ser retirada por consideraciones de seguridad. Conclusión Los problemas estructurales en la antigua ciudad de Acre han sido estudiados de numerosas formas como parte de las medidas en curso conducidas por la Antiquities Authority en la ciudad. Su análisis y comprensión nos lleva a la conclusión que en muchos casos la raíz del problema está en una construcción de calidad inferior y la utilización de materiales también inferiores. El factor más significativo en el estado de preservación física es la ausencia a largo plazo de un mantenimiento adaptado, así como la ausencia de toma de consciencia de los problemas. Este factor ha acelerado la acción de los mecanismos de destrucción y de la degradación natural que se produce en la ciudad. Existen diferentes formas de conservar los elementos de construcción en la ciudad. Escoger un tratamiento es una etapa en un proceso metódico y estructurado, que incluye la identificación 317 ESE9 4/7/07 20:00 Página 318 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Aspectos tecnológicos y estructurales en la conservación de la antigua ciudad de Acre Feilden B.M. 1982. Conservation of Historic Buildings. Londres. Giuffre A. 1995. Statics and Dynamics of Historical Masonry Buildings. Roma. Heyman J. 1998. Structural Analysis: A Historical Approach. Cambridge. Heyman J. 1995. The Stone Skeleton. Cambridge. Israel Antiquities Authority, Conservation Files Archive, Rockefeller Museum, Jerusalén. Lombardo S. 1997. Restauro Strutturale. Roma. Mastrodicasa S. 1978. Dissesti Statici Delle Strutture Edilizie. Milán. Piccirilli C. 1989. Consolidamento Critico. Roma. Rocchi P. 1998. Manuale del Consolidamento. Roma. Shadmon A. 1972. Stone in Israel. Jerusalén. Tassios T.P. 2000. Dimensioning of Interventions (Repairs/Strengthening) on LowStrength Masonry Buildings. Atenas. Tomazevic M. 1991. The Strengthening of Stone Masonry Walls with Grouting. Ljubljana. Torraca G. 1988. Porous Building Materials. ICCROM: Roma. Weaver M.E. 1993. Conserving Buildings. Nueva York. 8 Después del tratamiento para estabilizar el núcleo y anclar la piedra de la parte superior. de un problema, la comprensión de los factores históricos y actuales habiendo una influencia en el lugar, la formulación de un concepto teórico para un tratamiento basado en una perspectiva abierta de aspectos encontrados en la conservación de una ciudad histórica, y la planificación, así como la ejecución de medidas de conservación utilizando los recursos disponibles por el propietario y el conservador que trabaja en su nombre. En más de una ocasión, un conservador se encuentra a sí mismo con sus manos ligadas a restricciones presupuestarias. Las acciones llevadas a cabo en los inmuebles residenciales de la ciudad durante esta última década han sido mayormente determinadas por las órdenes de derribo que emitía la eliminación del peligro y no por la actitud pro-conservadora o una amplia conservación global adoptada por la ciudad. Esperamos que las cosas cambien en la estela de la ciudad tras ser declarada zona de patrimonio mundial y con la aprobación de un nuevo plan director local. Referencias Biscontin G. 1998. Compatible Materials for the Protection of European Cultural Heritage Pact 55. Grecia. Brebbia C.A. 1991. Structural Repair and Maintenance of Historical Buildings III. Boston. Brebbia C.A. 1991. General Studies 1: Materials and Analysis. Boston. Brebbia C.A. 1991. Dynamics 2: Stabilization and Restoration. Boston. Cohen O. 2000. General Structural Detailing for Characteristic Problems in Stone Masonry in the Old City of Acre. M.A. thesis. Katholieke Universiteit. Leuvne. Croci G. 1998. The Conservation and Structural Restoration of Architectural Heritage. Reino Unido. 318 ESE9 4/7/07 20:00 Página 319 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de los muros. Experiencias egipcias Los muros de mampostería en arquitectura tradicional generalmente están compuestos de piedra natural o ladrillo, conectados habitualmente entre ellos por un mortero. Para preservar y restaurar los muros antiguos, se utilizan cada vez más tecnologías modernas. Numerosas instituciones, así como grupos de trabajo, se ocupan del desarrollo y de la aplicación de nuevas tecnologías para el refuerzo de los edificios tradicionales. Cuando las técnicas tradicionales se han mostrado inadecuadas, la consolidación del edifico puede efectuarse mediante la utilización de una técnica moderna para la conservación y la construcción, cuya eficiencia ha sido demostrada científicamente y probada por la experiencia. La evaluación de las condiciones de construcción existentes puede ser parte de una inspección y de un mantenimiento de rutina, o bien puede ser iniciada por alguna ejecución no satisfactoria, tras la observación de signos de deterioro, o la identificación de una necesidad de mejora. El procedimiento de evaluación consiste en lo siguiente: una investigación y recogida de datos en el lugar, la identificación de los subsistemas estructurales y no estructurales del edificio, los análisis en el lugar y de laboratorio, el análisis de la estructura, la evaluación de la ejecución sísmica de los subsistemas del edificio, el seguimiento de la inspección de los subsistemas accesibles y críticos en el lugar, y la preparación y la entrega del informe final. El objetivo de este procedimiento de evaluación es comprender la composición, las condiciones, así como también la integridad de la estructura. Para las estructuras patrimoniales, la recogida de información deberá originarse mediante una breve historia de la estructura detallando el período y las etapas de su construcción, así como los datos y los detalles de las modificaciones o de las reparaciones estructurales y no-estructurales que han sido efectuadas. La degradación significa una situación en la que la estructura ha reducido o perdido su capacidad portante, al punto de llegar, en condiciones extremas, a la ruptura y al derrumbamiento. Esta situación está habitualmente caracterizada por fisuras, aplastamientos, separaciones, deformaciones permanentes, o inclinaciones en relación a la vertical. El deterioro es una alteración físico-química de las propiedades de los materiales que induce habitualmente a una reducción de la resistencia, a un aumento de la fragilidad y porosidad, y a la pérdida de material, empezando en general por la superficie externa y continuando hacia el interior. El origen de la degradación y del deterioro puede provenir de uno o varios de los factores siguientes: II. La reflexión y el proyecto Wahid El-Barbary Arquitecto Director General de Proyectos de Sector del Supreme Council of Antiquities, Egipto 8 Riesgo que proviene del diseño original del edificio Técnicas constructivas y materiales tradicionales en el período constructivo Uso de una construcción más allá de la vida útil de referencia Errores o imperfecciones en la concepción original Intervención de nuevos factores medioambientales y sociales Conceptualmente, la estructura por una parte transforma las acciones en tensiones, y, por la otra, aporta la resistencia. El comportamiento estructural depende principalmente de las características materiales, de las dimensiones, de las conexiones entre los diferentes elementos y de las condiciones de los límites. El examen de las tipologías de degradación es muy importante ya que las deformaciones y los modelos de fisura, entre otros, están relacionados estrictamente con el comportamiento estructural y con las acciones que las provocan. Los signos más visibles, variables en función de los diferentes tipos de materiales y de la construcción, pueden ser reagrupados en las tres categorías siguientes: Fisuras en los materiales no resistentes a las tensiones elásticas. Este signo es el más frecuente en las mamposterías que tienen 319 ESE9 4/7/07 20:00 Página 320 II. La reflexión y el proyecto 8 una menor resistencia a la tensión, en las estructuras de hormigón, están relacionadas con una insuficiente presencia de armado. La aparición de grietas en elementos comprimidos, es mucho menos frecuente pero más peligroso que el primer signo. Es especialmente visible en las construcciones y se caracteriza, dependiendo del tipo de material, por una hinchazón, separación de partículas, derrumbamiento… En la fase inicial algunas micro-fisuras aparecen paralelamente a la dirección de la tensión. Las deformaciones permanentes están especialmente relacionadas con el efecto de la flexión inducida por las cargas excéntricas, así como por empujes horizontales (arcos u otros elementos similares). Es un componente importante que puede estar en relación con la deformación del suelo de las cimentaciones. En las grandes construcciones pueden aparecer fenómenos de flexión lateral repentinos debido a la debilidad de las conexiones entre las cortinas externas y el núcleo interno. Una situación límite puede causar una repentina flexión lateral que es particularmente peligrosa en los elementos más esbeltos. La observación, el conocimiento de la historia y la interpretación de los cálculos de estructura (en cuanto a las posibles acciones y al análisis de los modelos de fisuras consiguientes), así como los resultados de las investigaciones y de los sistemas de vigilancia, proporcionan las herramientas necesarias para comprender e interpretar de la mejor manera posible los fenómenos que se producen. Un diagnóstico correcto y completo, como en medicina, no puede basarse en la intuición, la experiencia y la capacidad individual. El examen de algunos casos ayudará a entender mejor este proceso, así como la utilización de técnicas tradicionales para el refuerzo de los muros reconstruyendo las partes que han sido deterioradas o que se han derrumbado, o utilizando nuevas técnicas para el tratamiento de las fisuras y la consolidación de los muros mediante una utilización de materiales 320 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de los muros. Experiencias egipcias ESE9 4/7/07 20:00 Página 321 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Consolidación y tratamiento de los muros. Experiencias egipcias tradicionales para los muros que estén debilitados por la pérdida de partículas de conexión, o incluso la utilización de tirantes o de otros sistemas materiales para conectar los muros entre ellos, etc. En cualquier caso, la toma de decisiones dependerá del análisis de resultados de la investigación. Ello permitirá comprender y cuantificar la magnitud, así como las causas del problema y las otras deficiencias derivadas. Este análisis ayudará a establecer la urgencia de la ejecución del trabajo de restauración. El tipo de trabajo de recuperación que se decida hacer estará la mayor parte del tiempo afectado por la condición única del edificio en particular. Más allá de asegurar la capacidad estructural esencial, así como la corrección de los otros problemas que impliquen riesgos para la seguridad, el detalle de las medidas está a menudo influenciado significativamente por las consideraciones económicas. En general, el proceso de evaluación comportará una de las acciones siguientes: II. La reflexión y el proyecto comportamiento del tamiz con el mortero de llenado: la camisa coge la forma de la sección interna del muro y se comporta con el muro como si fuera una sola pieza, lo cual permite resolver el problema de los anclajes longitudinales. Después se aplican los anclajes de consolidación para coser las dos hojas del muro. no restauración. La seguridad y las prestaciones del edificio son adecuadas y, con un mantenimiento regular y una posible mejora 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 de utilización son suficientemente graves para que una reparación o una mejora sean necesarias, o bien que ésta pueda ser realizada de manera eficaz en ese preciso momento. la restauración no es factible. Los costes de restauración superan los beneficios que se pueden obtener y se recomienda el derribo del edificio, o, si no hay riesgos para la seguridad, la estructura puede permanecer en su condición degradada. 8 Ejemplo: Cosido de un muro, con la ayuda de un sistema de anclaje en un edificio monumental (complejo Qalawoon). Debido a las profundas fisuras que se encuentran en los muros, y para evitar las técnicas de reconstrucción para arreglar el problema, la solución se dará por un sistema de anclaje. El sistema consiste simplemente en la adición de barras de acero inoxidable, dentro de un tamiz y posterior inyección. Primero, se debe hacer un buen estudio para determinar el estado de los muros que deban ser tratados por un sistema de anclaje, debido a su valor ético e histórico, estudiando también la accesibilidad para coser el muro afectado, así como la posición de los anclajes. Después del diseño y el cálculo, el trabajo de costura empieza por la apertura de orificios con el diámetro y largo requeridos. Entonces viene la introducción de barras de acero inoxidable en los camisas, y después la inserción de los elementos en el muro. Una vez realizado, el proceso de inyección de mortero de anclaje tiene lugar con una presión que no exceda 2 Bars hasta que el producto salga del agujero. La introducción previa de una camisa está relacionada con el 321 ESE9 4/7/07 20:00 Página 322 II. La reflexión y el proyecto Mejora del comportamiento sísmico y conservación de las características estructurales 8 En referencia a todos los temas destacados anteriomente, la mejora del comportamiento sísmico de la arquitectura tradicional puede ser llevada a cabo preservando sus cualidades y características estáticas, materiales y constructivas. Los principios de conservación pueden ser más fácilmente aplicados mediante las técnicas tradicionales que han sido sugeridas por la arquitectura histórica y los antiguos tratados. A la luz del debate científico y cultural contemporáneo, la mejora de la resistencia global del edificio en este sentido, parece ser la propuesta más adecuada para preservar básicamente la concepción original de la mampostería. Paralelamente, el edificio tiene una configuración estática propia que no puede deformarse. Una arquitectura donde el proceso particular de construcción se modifica, puede ser considerada como una simple exterioridad formalista. Esta propuesta puede usar herramientas operativas innovadoras, concretamente Códigos de práctica, que especifican y describen en detalle las disposiciones generales relacionadas con las realidades de la construcción local. Los Códigos de práctica, metodológicamente similares a los Manuales de rehabilitación, más allá de reunir una serie de herramientas para el análisis de la vulnerabilidad del edificio en cuestión, proponen una serie de controles, de ejemplos de detalles estructurales y de soluciones, pudiendo conservar las características de construcción originales del edificio. Sin embargo, todos estos contenidos deben ser interpretados por el profesional en función de la situación específica. La intervención resultante será ciertamente adecuada, ya que no modificará la propia lógica (formal, espacial y material) del edificio existente y será congruente con la lógica modal (en otras palabras, el proceso) que lleva a cabo. Además, terremotos recientes han mostrado que algunas técnicas estructurales, frecuentemente aplicadas a lo largo de las últimas décadas, no han sido efectivas. Por ejemplo, la reconstrucción de cubiertas de hormigón armado, la inserción de vigas demasiado rígidas en la parte superior de los muros, el empleo de perforaciones de refuerzo más que vigas-tirante de metal, han causado daños a menudo más remarcables que los originales. Sin embargo, el empleo de técnicas innovadoras no debe ser excluido para conseguir una mejora sísmica y preservar las características y el comportamiento originales de los edificios históricos, ya que los materiales y técnicas modernas pueden ser más apropiados y menos intrusivos que los tradicionales. Por ejemplo, los polímeros reforzados con fibra (PFR) presentan evidentes ventajas para estos propósitos: utilizan una pequeña 322 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Giambattista De Tommasi Ingeniero Profesor titular en el Departamento de Rehabilitación de Edificios (Politecnico di Bari), Italia Colaboradores: grupo de trabajo de investigación (Fabio Fatiguso, Mariella De Fino y Albina Scioti) Aplicación de PFR: refuerzo de los elementos comprimidos Refuerzos de bóvedas con la ayuda de PFR. ESE9 4/7/07 20:00 Página 323 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Mejora del comportamiento sísmico y conservación de las características estructurales cantidad de material, en términos de grosor y peso, se pueden retirar y son fácilmente aplicables. Además, no modifican el comportamiento original de las estructuras, ya que trabajan después del exceso de la resistencia elástica del elemento. Sin embargo, se deben señalar algunas desventajas y son necesarias nuevas investigaciones en este ámbito para verificar el comportamiento a largo plazo de los materiales y de sus tecnologías, más allá de los interesantes resultados obtenidos hasta el momento. En consecuencia, los temas desarrollados destacan que la mejora del comportamiento sísmico de la arquitectura tradicional histórica debe representar una síntesis óptima, un compromiso entre la seguridad y la conservación. El enfoque debe centrarse en la separación de los elementos débiles en relación con la Regla del Arte, la definición de los mecanismos de derrumbamiento y el proyecto de conservación, que apunta estrictamente a la corrección de faltas estructurales. Sin embargo, el resultado global esperado es proveer al edificio de unas correctas características de resistencia sísmica, en la mayor parte de los casos asegurando el comportamiento de la “caja de muros”. En referencia a las técnicas estructurales en la zona del Mediterráneo, algunas obras de restauración específicas pueden servir de ejemplos en la medida en que sean capaces de asegurar una buena calidad estática en conjunto. Esencialmente, aseguran las características de los muros así como las conexiones entre las paredes de carga y las otras, así como con los suelos. Utilizan además soluciones tradicionales y, si es necesario, materiales innovadores y técnicas para realzar las características estructurales y estáticas del edificio, así como para responder a las condiciones de seguridad impuestas por las regulaciones actuales. En síntesis, entre las soluciones tradicionales encontramos: II. La reflexión y el proyecto 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 para tensiones horizontales mediante la regeneración de cavidades con mezclas flexibles, compatibles y eficaces; la eliminación/reducción de debilidades de la mampostería local. El cierre completo de los conductos de chimenea y los nichos para este propósito está permitido si es estrictamente necesario y no cambia las características formales y estructurales del edificio; la mejora de la resistencia sísmica de los voladizos verticales (cornisas y otros elementos secundarios poniendo tirantes y anclajes de metal o de material compuesto el refuerzo de suelos de madera con el recubrimiento de un nuevo suelo y la aplicación de conexiones de acero cruzadas y transversales. Entre las tecnologías innovadoras, encontramos: 8 la mejora de las conexiones entre los elementos verticales y los suelos por anclajes con abrazaderas de metal o barras de acero entre las vigas individuales y los muros; la eliminación/reducción de la desviación de los arcos por cadenas de metal o fibra de carbono reforzado; la conexión de la parte superior por hormigón armado, o por cordones salientes o por fibra de carbono reforzado para reducir la posible desviación del techo, distribuir las tensiones horizontales y juntar los muros; la mejora de las conexiones entre los muros, mediante cadenas de metal y perforaciones locales reforzadas; Refuerzo vigas de madera con PFR para aumentar su capacidad portante. 323 ESE9 4/7/07 20:00 Página 324 II. La reflexión y el proyecto Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Mejora del comportamiento sísmico y conservación de las características estructurales reducción de cargas estructurales, especialmente en la parte superior de los suelos, mediante la sustitución de elementos pesados y rígidos (por ejemplo, los techos de hormigón armado en vez de los originales de madera). Mejora de la capacidad portante de un suelo de madera mediante el uso de elementos de refuerzo. 8 En cambio, todas las soluciones que modifican el comportamiento estático del edificio o los valores y la preparación de las cargas deben ser evitadas. Particularmente, tiene que ser considerado como muy peligroso: el aumento de cargas permanentes (en suelos y cubiertas demasiado pesadas o rígidas para los muros que están debajo), el desplazamiento de los separadores de refuerzo de las cavidades para albergar los ascensores o las cajas de escalera, la instalación de nuevos suelos mediante la demolición o la apertura de brechas, debilitando las viviendas. En realidad, tales trabajos se han realizado de forma extensiva en los últimos tiempos, a menudo sin ningún control o bien por operarios que ignoran las distintas características de las estructuras. En consecuencia, se han introducido riesgos remarcables, sobretodo en caso de terremoto. Sería necesario la transformación o incluso la demolición, de estos trabajos, dentro de una restauración moderna y consciente, sin ninguna duda, de los beneficios técnicos que compensan ampliamente los costes. Referencias Abrams, D.P. (1992). Strength and behaviour of unreinforced masonry elements. Proceedings of the tenth World Conference on earthquake engineering. A.A. Balkema, vol. VI: 3475-3480. Batoli G., Blasi C (1997). Masonry structures, historical buildings and monuments, Capítulo 11 de Computer analysis and design of earthquake resistant structures – A handbook (Advances in earthquake engineering, vol. 3), editado por D.E. Beskos & S.A. Anagnostopoulos, pp. 563-606, Computational Mechanics Publications. Mejora de la capacidad portante de un suelo de madera mediante el uso de una chapa de hormigón armado conectado a la pared. Carocci C. (2001), “Guidelines for the safety and preservation of historical centres in seismic area”, III International Seminar on Structural Analysis of Historical Constructions, Universidad de Minho, Guimarães (Portugal), del 7 al 9 de noviembre, 2001, pp. 145-165. De Tommasi G., Monaco P., Vitone C., (2003) “A first approach to the load path method on masonry structure behaviour” – en Brebbia, C.A. (Eds.), Structural Studies, Repairs and Maintenance of Heritage Architecture VIII –- Wessex Institute of Technology WIT Press, Southampton (UK) – ISBN: 1.85312.968.2 Giuffrè A., Carocci C. (1996), “Vulnerability and mitigation in historical centres in seismic areas. Criteria for the formulation of a Practice Code”, Proceedings of the 11th World Conference on Earthquake Engineering, Acapulco, Elsevier Science Ltd.. Giuffrè A., Carocci C. (1997), Codice di pratica: per la conservazione dei Sassi di Matera, Matera, La Bautta. Giuffrè A., Carocci C. (1999), Codice di pratica per la sicurezza e la conservazione del centro storico di Palermo - Laterza, Bari. Karaesmen, E.,Unay, A.I., Erkay, C., Boyaci, N. (1992). “Seismic behaviour of old masonry structures”, Proceedings of the tenth World Conference on earthquake engineering. A.A. Balkema, vol. VIII: 4531-4536. Mejora de las conexiones entre los elementos verticales y los suelos mediante anclajes con tirantes metálicos. 324 Shrive N.G., Sayed-Ahmed E.Y., Tileman D. (1997). “Creep analysis of clay masonry assemblages”, Canadian Journal of Civil Engineering, n. 24, pp. 367-379. ESE9 4/7/07 20:00 Página 325 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Refuerzo al sismo de estructuras tradicionales argelinas II. La reflexión y el proyecto Abdelaziz Badjadja, Arquitecto Profesor de Arquitectura de la Universidad de Constantine, Argelia Los principales elementos que deben resistir ante un seísmo son los contravientos y los forjados solidarios con las paredes de carga, de hecho la unidad estructural de la construcción debe quedar asegurada por el edificio en tanto que entidad. Las cargas que actúan sobre los elementos de la estructura son: las cargas permanentes, las sobrecargas, las cargas térmicas y las cargas sísmicas, La reacción ante estas solicitaciones debe resistir a la ruptura y no deformarse. Los elementos estructurales resistentes al sismo y a los esfuerzos de cizallamiento de sentido horizontal son: Las paredes de carga de mampostería Las columnas en piedra y ladrillo o en mármol Los arcos y bóvedas 8 La elección que se lleva a cabo en la construcción de tipo tradicional supone de entrada una ventaja ya que se basa principalmente en el patio y la simetría, creando así el centramiento entre el centro de gravedad y el punto de aplicación del esfuerzo sísmico o centro de torsión. Como regla general, lo que está previsto en la concepción original de las construcciones tradicionales son tan sólo dos niveles de masa sobre el suelo (la planta baja y un piso). De esta manera, cuando por diversas razones económicas y sociales, se llevan a cabo extensiones que aumentan el volumen y por consiguiente las cargas hacia abajo, particularmente sobre la planta baja, la calidad de los cimientos y de los materiales de las paredes de carga no está prevista para asegurar una resistencia a tales cargas. A menudo encontramos aplastamientos y situaciones con las paredes de carga que generan hundimientos bajo la acción horizontal del seísmo. Las estructuras tradicionales en Argelia se componen de elementos verticales que son las paredes de carga de más de 45 cm de espesor, y que son generalmente mixtas (2 a 3 hileras de ladrillos macizos y una hilera de mampuestos o sillares), las columnas de piedra, de ladrillo o de mármol así como las paredes de bordes rehundidos que sirven de contravientos, los elementos horizontales que sirven de encadenado como los troncos de árboles de tuya de diferentes dimensiones, que varían de 2 a 3 metros 50 de largo y finalmente los elementos resistentes, los tirantes de madera en las dos direcciones uniendo los arcos de ladrillo macizo, formando un conjunto “estructural” solidario. Desde los primeros terremotos del siglo XX se han aplicado un 325 ESE9 4/7/07 20:00 Página 326 II. La reflexión y el proyecto 8 cierto número de técnicas que se pueden resumir principalmente en un encadenado, que solidariza suelos y paredes de carga con tirantes de acero regulable, técnica muy eficaz pero poco utilizada actualmente. Este procedimiento se ha generalizado en todas las construcciones y 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 de carga inyectándoles cemento y agua y de usar una lechada a base de cal y sobre una rejilla de listones angulares, y de revestir las mamposterías de los ángulos cuando los aparejos no se han efectuado según las reglas de la construcción. Para los recientes trabajos de consolidación de estructuras para todas las obras de restauración se ha optado, en la mayoría de los casos, por la conservación de la estructura tradicional con sus elementos en madera y se ha añadido una segunda hilera en perfil metálico con objeto de solidarizar el conjunto creando así un nuevo suelo de hormigón alveolar más ligero y sobre todo resistente a los esfuerzos horizontales. Todos los jabalcones de madera, necesarios para la estabilidad y la rigidez de los arcos a nivel de los patios, de las galerías y de las habitaciones en T han sido reemplazados por tubos en acero et recubierto (encamisado) de madera. La primera dificultad es encontrar albañiles y otros artesanos que dominen hoy en día todas las técnicas de mantenimiento en equilibrio de la construcción y la intervención a modo de cirugía sobre el edificio antiguo. 326 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras Refuerzo al sismo de estructuras tradicionales argelinas ESE9 4/7/07 20:00 Página 327 Herramienta 8 Las técnicas de rehabilitación: reforzar las estructuras 2ESTAURARLAS CONSTRUCCIONES TRADICIONALES DEMADERA LAEXPERIENCIADE4URQUÓA II. La reflexión y el proyecto #BOV±FMFCJPţMV ARQUITECTA 0ROFESORAENLA&ACULTADDE!RQUITECTURA DELA5NIVERSIDADDE9ILDIZ%STAMBUL4URQUÓA ,OSEDIlCIOSENMADERAYMAMPOSTERÓACONSTITUYENLAARQUITECTURA VERNACULAR EN 4URQUÓA ,A UTILIZACIØN PREFERENTE DE MATERIALES COMOLAMADERALAPIEDRAOELADOBEPARALASCASASDEDIFERENTES REGIONESDEPENDEDELADISPONIBILIDAD DEMATERIALESYDELCLIMA #OMOLAMADERAESLIGERAFÈCILRÈPIDADECONSTRUIRYSOBRETODO RESISTENTEALASFUERZASHORIZONTALES ESELMATERIALMÈSUTILIZADOEN LACASATURCATRADICIONAL %STAS CASAS HAN SIDO CONSTRUIDAS BAJO EL MISMO PRINCIPIO LAS CONSTRUCCIONES TRADICIONALES DE MADERA DE DOS O TRES PISOS ESTÈN GENERALMENTE FORMADAS POR UN ENTRAMADO DE MADERA CONSTRUYENDOLAESTRUCTURASOBRE UNAPARED DESØTANOENPIEDRAO SOBREUNAPLANTABAJADEMAMPOSTERÓA%NTRELASPIEZASENMADERA LOSHUECOSSERELLENANCONBLOQUESDEESCORIASDELADRILLODEPIEDRA 8 DEMADERAODEADOBE%L CONJUNTOTENÓAAVECESUNACAPADECALY YESOOESTABAREVESTIDOPORLASPLANCHASDEMADERACONOBJETODE DEJARRESPIRARALAESTRUCTURA&IG &IG%STESISTEMACAMBIA SEGÞN LA REGIØN EL CLIMA Y EL TIEMPO %N GENERAL LAS TABLAS DE MADERASEUTILIZANENLASREGIONESHÞMEDASYOVENTOSAS &IG #ØMORESTAURARLASESTRUCTURASDEMADERA %L #OMITÏ )NTERNACIONAL DE LA -ADERA DEL )#/-/3 PRECISA LOS 6OBDBTBEFFOUSBNBEPEFNBEFSBDPOSFWPDPEFDBMFO"GZPO PRINCIPIOSASEGUIRPARALACONSERVACIØNDELASESTRUCTURASHISTØRICAS ENMADERA%L MENSAJEESENCIAL DELOSPRINCIPIOSESQUEHAYQUE TENERENCUENTALAIMPORTANCIADELACARPINTERÓACOMOTESTIMONIO DEUNATÏCNICADESAPARECIDAYTAMBIÏNPORSUVALORCULTURAL!NTE UNAESTRUCTURAQUESEDEBAPRESERVARESPRIMORDIAL CONSERVARTODOS LOSELEMENTOSPOSIBLES.UNCAHAY QUEDESMONTARELCONJUNTODE UNACARPINTERÓASIUNAGRANPARTEPUEDESERSALVADA 0ARA LA RESTAURACIØN DE ESTRUCTURAS EN MADERA LOS MÏTODOS TRADICIONALESDEBENSERUTILIZADOSENLAMEDIDADELOPOSIBLECON HERRAMIENTAS ORIGINALES POR CARPINTEROS EXPERIMENTADOS Y UN EQUIPOPLURIDISCIPLINARDEESPECIALISTAS 2ESTAURACIØNDEESTRUCTURASENMADERAEN4URQUÓA %L PATRIMONIOARQUITECTØNICODEESTRUCTURASENMADERADE4URQUÓA TIENE UNA GRAN IMPORTANCIA SOBRE TODO EN LA ARQUITECTURA CIVIL $ESGRACIADAMENTEUNAGRANPARTEDEESTEPATRIMONIOENMADERA NO HA PODIDO LLEGAR HASTA NUESTROS DÓAS A CAUSA DE MÞLTIPLES RAZONES ,ARESTAURACIØNDEESTRUCTURASENMADERANECESITAPROYECTOSUN EQUIPODEESPECIALISTASYAPOYOlNANCIERO,OSUSUARIOSDEESTAS CASASSOBRETODODETEJIDOURBANOY RURALSONPERSONASQUETIENEN 6OBDBTBEFFOUSBNBEPEFNBEFSBSFMMFOBEBQPSMPTMBESJMMPTEFCMPRVFTEFFTDPSJBT FO0TNBOFMJ"EBQB[BS 327 ESE9 4/7/07 20:00 Página 328 II. La reflexión y el proyecto Outil 8 Les techniques de réhabilitation : renforcer les structures Restaurer les constructions traditionnelles en bois : l’expérience de Turquie BAJONIVELDEINGRESOSY QUENOTIENENLAPOSIBILIDADDEASEGURAR ESTAS CONDICIONES !L IGUAL QUE EN EL RESTO DE PAÓSES EN VÓAS DE DESARROLLOHAY QUEINSTAURARESTRATEGIASDEREHABILITACIØNPARALA RESTAURACIØNYPONERLASENPRÈCTICACONELAPOYODELGOBIERNOLOS USUARIOSLOSPODERESPÞBLICOSYLOSAGENTESSOCIALES #ON RESPECTO A LAS RESTAURACIONES LLEVADAS A CABO EN 4URQUÓA SE ENCUENTRAN PROBLEMAS DE AUTENTICIDAD SOBRE TODO PARA LAS ESTRUCTURAS EN MADERA Y PARA LOS MATERIALES UTILIZADOS %N LAS INTERVENCIONESSOBRELAMADERADELOSEDIlCIOSHAY QUERESPETAR LASTÏCNICASTRADICIONALESY APLICARLAS3INOSEACTÞACONlDELIDADA ESTOSPRINCIPIOSLOSEDIlCIOSPIERDENSUAUTENTICIDAD&IG 4AMBIÏNEXISTENLASRESTAURACIONESQUESEHANLLEVADOACABOCON ÏXITO,OSDOSESTUDIOSDECASOSESCOGIDOSSONUNEJEMPLO 6OBAZBM SFWFTUJEBDPOUBCMBTEFNBEFSBFOFM#ØTGPSP&TUBNCVM %STUDIO DE CASO ,ACASAENMADERALLAMADAh"IRKÚKLER6AKF+ONAţvSEENCUENTRA EN %STAMBUL Y ESTÈ CATALOGADA POR EL #ONSEJO DE -ONUMENTOS 8 (ISTØRICOSCOMOPATRIMONIOCULTURAL ,ACASASECOMPONEDEUNSØTANOENMAMPOSTERÓAYDOSPLANTAS 3IGUEELESTILONEOCLÈSICOY FUEPROBABLEMENTECONSTRUIDAAINICIOS DELSIGLO8)8PORUNIMPORTANTEARQUITECTODELAREGIØN$ESPUÏS DEA×OSDEABANDONOLACASAHASIDORESTAURADAENEL SEGÞN LOS TRABAJOS DE DOCUMENTACIØN Y DE PROYECTO &IG $URANTE EL PROCESO DE RESTAURACIØN DE ACUERDO AL EXAMEN DE LOS PIES DERECHOSYTRAVESA×OSDEMADERASEDECIDIERONDOSMÏTODOSDE INTERVENCIØN REUTILIZARLOSELEMENTOSQUEESTABANENBUENESTADO CAMBIARTOTALMENTELOSELEMENTOSQUEHABÓANSUFRIDOATAQUESDE INSECTOSYDEHONGOSOBIENPURGARLAPARTEENFERMA&IG 3E TRATARON LAS MADERAS Y SE APLICØ LA IMPREGNACIØN A LAS 6OBSFTUBVSBDJØOMMFWBEBBDBCPFOFM#ØTGPSPTJOQSFPDVQBSTFEFMBBVUFOUJDJEBE NUEVAS PIEZAS EN MADERA COMO LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES LOS REVESTIMIENTOSENMADERALACARPINTERÓALASCORNISASLOSPERlLES YLASMOLDURAS ,AS DOS CHIMENEAS SIN QUE HAN PERDIDO FUNCIONAMIENTO FUERON REVALORIZADAS MEDIANTE SU UTILIZACIØN COMO FUNDA PARA LOS EQUIPAMIENTOS TÏCNICOS ,OS EQUIPAMIENTOS DE PROTECCIØN ACTUALESCOMOLOSSISTEMASDEALARMAESCAPESDEGASALARMADE INCENDIOS ETC SE INSTALARON EN LOS HUECOS ENTRE LAS VIGAS Y LAS COLUMNASMIENTRASSECONSERVABAELVALORHISTØRICODELACASA ,A CASA PUDO LLEGAR HASTA NUESTROS DÓAS SIN CAMBIAR EL PLANO NI LAS FACHADAS %L OBJETIVO FUE GUARDAR SUS CUALIDADES PONIÏNDOLA NUEVAMENTEENFUNCIONAMIENTO %STUDIODECASO %LOTROEJEMPLOESLARESTAURACIØNDEUNACASAQUEESTÈSITUADAEN ELCOMPLEJODE9LDZPALACEEN%STAMBUL,ACASASELLAMAh3àNNET 328 6OBSFTUBVSBDJØOjFYJUPTBxFOFM#ØTGPSP ESE9 4/7/07 20:00 Página 329 -BDPOTPMJEBDJØOUFNQPSBMEFMFOUSBNBEPEFNBEFSBEFi#JSLÚLMFS7BLG,POBţw BSDIJWPEF$BO#JOBO -BDPOTPMJEBUJPOEFTQBOTEFCPJTQBSMFTOPVWFMMFTQJÒDFTEFA4àOOFU,ÚſLà MBSDIJWFEF$BO#JOBO +ÚſKàv Y ESTÈ COMPUESTA POR UN SØTANO EN MAMPOSTERÓA Y TRES PLANTAS ,OSTRABAJOSDERESTAURACIØNDATANDEL&IG$ESPUÏSDELA DOCUMENTACIØNDELAESTRUCTURAYDESUSELEMENTOSFUENECESARIO DESMONTAR CUIDADOSAMENTE LOS MATERIALES EXTERIORES 0ARA GARANTIZARLAREUTILIZACIØNDELOSELEMENTOSENSUEMPLAZAMIENTO DEORIGENSEASIGNØUNNÞMERODEORDENACADAPIEZADELACASA ,ASANOMALÓASPRESENTESENLASCARPINTERÓASERANELPUDRIMIENTODEL MATERIALUNATAQUEDELAMADERAPORLAPUDRICIØNY LOSINSECTOS 0ARA LAS PIEZAS A REMPLAZAR A CAUSA DE UNA PUDRICIØN PARCIAL SE PURGØ LA MADERA DE LAS PARTES PODRIDAS Y SE CONSOLIDARON LOS ENSAMBLESMEDIANTEBULONESDEHIERRO&IG 4ODOSLOSMATERIALESINCLUIDASLASPIEZASDELAESTRUCTURASUELOS -BDPOTPMJEBDJØOEFFOTBNCMBKFTNFEJBOUFCVMPOFTEFIJFSSPFOi#JSLÚLMFS7BLG ,POBţwBSDIJWPEF$BO#JOBO $POTPMJEBDJØOEFMBFTUSVDUVSBEFi4àOOFU,ÚſLàwBSDIJWPEF$BO#JOBO PAREDES TECHOS ELEMENTOS DEL TEJADO PUERTAS Y VENTANAS MOLDURASETCSECONSERVARONCONUNAINTERVENCIØNMÓNIMA (àOBZ35àSL&W(FMFOFţJWF4BGSBOCPMV&WMFSJŒTUBOCVM 'SPJEFWBVY:.5FDIOJRVFTEFM"SDIJUFDUVSF"ODJFOOF#FMHJVN "LO/,BIZB:A#JSLÚLMFS7BLG,POBţ"IſBQ%àOZBTOP ESE9 4/7/07 20:00 Página 330