BASES PARA LA CONSERVACIÓN SISMORRESISTENTE DE CONSTRUCCIONES DE TIERRA
Universidad Católica del Perú
Julio Vargas Neumann Profesor
SISMO DE HUARAZ, PERU 1970
PERU: 5000 años Construyendo en Tierra HUACA DE LA LUNA
CARAL Universidad Católica del Perú
CHAN CHAN
Más de 300 Sitios Patrimoniales alrededor de Lima
• Quinta Heren • Iglesia San Pedro de Carabayllo • Pachacamac Universidad Católica del Perú
Existe una perversa coincidencia entre las zonas con arquitectura de tierra y las áreas sísmicas
Peligro Sísmico
Arquitectura de Tierra Universidad Católica del Perú
(De Sensi 2003)
En Perú y muchos otros países se construye espontáneamente sin supervisión técnica
• Las prácticas de buena construcción se han ido perdiendo Sin embargo, estas casas sobrevivieron muchos terremotos
Universidad Católica del Perú u
Cada Sismo que ocurre en estos países revela la extrema vulnerabilidad de la construcciones de tierra Huaraz, Peru, 1970 Cusco, Peru, 1950
(NISEE)
Moquegua, Peru, 2001 Universidad Católica del Perú
Pisco, Perú, 2007
Las casas sin refuerzos siempre sufren colapsos peligrando la seguridad de vida
Universidad Cat贸lica del Per煤
Bam, 2003
Los sismos producen primero fisuras verticales en los encuentros de muros, luego estos colapsan volteándose Simulación en el laboratorio
Foto: D. Quiun
Observación en el campo Universidad Católica del Perú
Fuerzas horizontales actuando en el plano de las paredes producen fisuras diagonales Constataci贸n en los ensayos de Laboratorio
Observaci贸n en el campo Universidad Cat贸lica del Per煤
Investigaciones iniciales en la PUCP (1972) dirigidas a encontrar refuerzos para casas nuevas con materiales locales. Ensayos de mesa inclinable.
Universidad Cat贸lica del Per煤
Una malla interna de ca帽a result贸 muy efectiva para aumentar la resistencia y controlar los desplazamientos en las paredes de adobes
Universidad Cat贸lica del Per煤
1980. Primeros ensayos de simulación sísmica en mesa vibradora. Refuerzo de viga collar de madera y malla de caña interior en muros Sin refuerzo
Reforzada Universidad Católica del Perú
El refuerzo continuo y compatible evita el colapso de los muros de adobe
Universidad Cat贸lica del Per煤
Nacimiento de las Normas de Tierra • Los sismos de 1966, 1970 y 1974 afectaron la zona
central del Perú donde está Lima. Se produjeron muchas muertes y daños en las casas. La academia, los profesionales y las agencias de gobierno reaccionaron para buscar soluciones. • Observaciones de campo y experiencias de laboratorio se iniciaron en 1970. • Los nuevos conocimientos fueron enunciados
como especificaciones o Normas a partir de 1977. Universidad Católica del Perú
Muro reforzado con malla electrosoldada y enlucido cementado Lazos histeréticos degradantes, Sistema de falla frágil, no dúctil. Enlucido rígido no compatible Muro reforzado con geomalla sintética sin enlucido de barro Lazos histeréticos más estables y comportamiento dúctil Universidad Católica del Perú
En los terremotos fuertes, la mejor manera de evitar el colapso es con muros de adobe gruesos, con esbeltez menor a 6 y utilizando refuerzos sísmicos de materiales compatibles
Proyecto Getty-PUCP 2005 Geomallas vs Caña y sogas Universidad Católica del Perú
Modelo sin refuerzo. Ensayo con 130 mm de desplazamiento máximo de la mesa
Video: Eduardo Fierro – Bertero, Fierro, Perry Universidad Católica del Perú
Modelo con refuerzo
Universidad Cat贸lica del Per煤
ENSAYO DE MODELO GEOMALLA DE POLIMERO 100%
El modelo M100-T12 después del ensayo (D = 130 mm), falló solo en la base. Se aprendió que debe conectarse mejor a la cimentación.
Rear Transverse Wall
Right Longitudinal Wall
Table acceleration
Universidad Católica del Perú
Modelo de 75% de área con refuerzo, después del ensayo.
Universidad Católica del Perú
El modelo M080-E, fue parcialmente reforzado con una malla plástica no estructural, más barata y usada para cercos.
Universidad Católica del Perú
Ensayo del modelo M080-E (D = 130 mm)
Universidad Cat贸lica del Per煤
Modelo M080-E mostrando que se fisura más, donde no tiene refuerzo
Universidad Católica del Perú
Lecciones para la nueva Norma •Las mallas estructurales (geomallas) de refuerzo, embutidas en los enlucidos de barro en las dos caras, con materiales natural o industriales, son un excelente refuerzo. •Esta tecnología puede aplicarse a construcciones nuevas o existentes, incluso con valor patrimonial. Universidad Católica del Perú
2006 Reparación de fisuras Reparación de grietas en muros de Tierra con inyecciones de barro tamizado líquido
San Pedro de Carabayllo Church, Peru
Area Sísmica Universidad Católica del Perú
Mopti Djenne Mosque, Mali
Area no Sísmica
Fisura Estructural (Casa andina Perú); Fisura no Estructural Superficial (Mopti, Mali)
Se estudió cómo reparar con grouts de barro, fisuras de lado a lado en muros de adobe Universidad Católica del Perú
Observación del secado de filmes • Muestras de finas capas de grout (“filmes”) cubierto en ambas caras con papel celofán y colocado entre dos vidrios. • De dos muestras de grout hechas con el mismo suelo y mismo contenido de agua, pero la segunda con suelo tamizado más fino y menor espesor. • Es claro que la segunda no ha experimentado fisuras Universidad Católica del Perú
Se dise帽贸 un mecanismo simple y barato para hacer ensayos de tracci贸n indirecta en emparedados y medir la adhesi贸n mortero-adobe
Se realizaron ensayos de compresión diagonal para convalidar los resultados de los ensayos de tracción indirecta
Pontificia Universidad Católica del Perú Departamento de Ingeniería
Los muretes ensayados a compresi贸n diagonal, fueron reparados inyectando grouts de barro l铆quido con la ayuda de sellos de yeso
El proceso de inyecci贸n requiere un trabajo cuidadoso.
Los muretes reparados, fueron ensayados nuevamente
Los grouts de suelo tamizado de la PUCP fueros efectivos para recuperar la resistencia de los muros reparados
LA CONSERVACION MONUMENTAL - Preparación de muros para refuerzo con mallas - Reparación de fisuras estructurales de muros Etapas de inyección de agua y luego de barro líquido en casa histórica. Barranco, Lima
REPARCION DE FISURAS ACLLAHUASI DE PACHACAMAC TEMPLO SIGLO XV
EL PATRIMONIO PERUANO PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES DE LAS PIRÁMIDES
Chapoteo de ondas por discontinuidad del medio de transmisión. Amplificación desordenada de aceleraciones: fisuras
PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES
Volteo de la parte exterior suelta que sale impulsada por el impacto dinámico contra el núcleo de gran masa
PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES
Volteos sucesivos de la parte exterior del montículo. Colapsos parciales.
PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES
Acomodos de la superficie por temblores y material eólico.
PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES
Situación en la que se han encontrado muchos montículos: Angulo de reposo dinámico del material
Consolidación del Complejo Arqueológico de Mateo Salado • Técnicas de Inyección de fisuras • Técnicas de completamiento con Mamposterías de Adobe.
CARAL
Capas de Shicras y Paramentos Los núcleos eran estables mientras las Shicras no se exponían, los sismos colapsaban los paramentos y exponían las Shicras a la interperie.
Optimizaci贸n del uso de Shicras alternadas y piedras sueltas. Este esquema se encuentra a menudo en los mont铆culos de Caral. Las Shicras no pueden evitar el volteo de los paramentos con los sismos
OBJETO DE ESTUDIO LA PIRÁMIDE DE LA GALERÍA
Investigación en la tercera pirámide de Caral en tamaño e importancia Realizado por el equipo de ingenieros estructurales PUCP en Caral
LOS DESASTRES NATURALES EN CARAL
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Terremotos Fenómeno del Niño Lluvias fuertes Inundaciones Aluviones Sequías Hambrunas Epidemias
PIRÁMIDE DE LA GALERÍA EVOLUCIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO El edificio está constituido por plataformas superpuestas y muros de fachada de piedra y mortero de barro. Construcción por etapas, sistema de entierros.
Los edificios nacen, crecen, mueren y son enterrados.
PIRÁMIDE DE LA GALERÍA PIRÁMIDES ESCALONADAS, NÚCLEOS Y FACHADAS
Núcleos estables en base a refuerzos o bolsas de fibras vegetales (Shicras)
Criterios de diseño basados en el desempeño frente a los terremotos. Mampostería de piedra asentada con barro en los paramentos o fachadas
PIRÁMIDE DE LA GALERÍA LOS NÚCLEOS ESTRUCTURALES SISMO RESISTENTES ENCONTRADOS
PIRÁMIDE DE LA GALERÍA NÚCLEO ESTRUCTURAL TIPO 1
Casi todo (80%) el núcleo de la pirámide es del Tipo 1
Esquema Corte
1. Paramento de piedra y barro 2. Grava angulosa / canto rodado 3. Shicras + piedras 4. Piso afirmado
4
2
1
3
Chavín de Huántar, 1200 aC Fachada de mampostería de piedra asentada con barro
Núcleos organizados de arcilla y piedra, más estables que las fachada
Diseño muy avanzado
Chavín de Huántar Núcleo muy bien organizado de arcilla y piedras Fachada colapsada
Proceso de construcción de los núcleos de Chavín: Capas pares
Proceso de construcción de los núcleos de Chavín: Capas impares
Proceso de construcción de los núcleos de Chavín: Capas pares e impares superpuestas
Proceso de construcción de los núcleos de Chavín de Huántar. Vista superior idealizada
La calidad del barro era perfectamente equilibrada entre arcilla de calidad y arena gruesa, según se comprobó en los laboratorios de la PUCP.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Introduccion
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La Conservación en zonas sin desastres naturales no es igual a la que requieren….
…las
zonas con desastres naturales > Objetivo: La durabilidad del Patrimonio
Foto: Julio Vargas N
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Necesidad de crear equipos interdisciplinares de conservación Los equipos interdisciplinares de conservación incluyen nuevos especialistas y permiten mejores soluciones.
.
Foto: J. Vargas N
El conocimiento de estabilidad estructural y ciencia de los materiales, aportan soluciones útiles para la preservación del patrimonial de materiales vulnerables en áreas de desastres sísmicos.
Principios de Conservación para Estructuras Históricas Construidas con Tierra en Áreas Sísmicas Finalidad: Preservación de la integridad, tratamiento del deterioro y previsión del daño sísmico del Patrimonio construido con Tierra.
Adobe y barro
Tapial
Piedra y barro Fotos: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad: La vulnerabilidad sĂsmica
Las construcciones con tierra son altamente vulnerables frente a los sismos Foto: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad: : vulnerabilidad sísmica
Las características mecánicas del material tierra, impiden conformar estructuras que soporten terremotos severos. Los anchos muros del camino pre-incaico ubicado en el campus, perdieron sus partes altas. De una esbeltez (alto / ancho) de 4 pasaron a tener una menor a 2 debido al daño acumulativo de los terremotos.
Foto: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad:
La alta sismicidad frente a materiales vulnerables.
Foto: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad:
La alta sismicidad frente a materiales vulnerables. Los sismos son desastres recurrentes que producen daño acumulativo. Pueden producir el colapso total de las estructuras micro-fisuradas y pérdidas patrimoniales irreparables.
Foto: J. Vargas N.
Iglesia de la Compañía de Jesus , Pisco, 2007 El ojo humano no puede registrar el daño existente por las micro-fisuras.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION La alta sismicidad frente a materiales vulnerables. Muchas obras restauradas el siglo pasado, de acuerdo a las cartas
.
universales, han vuelto a colapsar debido a los sismos Existe un circulo vicioso de Daño-Reconstrucción-Daño.
Templo de la Luna Pachacamac, 2007
Arg-e Bam, Irán, 2003 Foto: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad: “Argumentando medidas de seguridad, las autoridades locales a menudo proceden a la demolición del patrimonio dañado durante los sismos y desconocen el valor patrimonial y la tecnología para reintegrarlo”. Declaración de Lima, 2010
Foto: J. Vargas N.
Debemos integrar la gestión del riesgo sísmico del patrimonio a las acciones de emergencia de la sociedad
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad: Respeto a los textos doctrinales de conservación adoptadas por ICOMOS, así como la doctrina universal de UNESCO, pero necesariamente interpretados para la preservación de las estructuras vulnerables construidas con tierra en áreas sísmicas.
Foto: J. Vargas N.
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad:
Entre los textos doctrinales de conservación de ICOMOS, destaca la Declaración de Lima, 2010, que establece la diferencia de tecnología necesaria para la conservación patrimonial en áreas sísmicas
Foto: J. Vargas N.
“Se alienta a los Comités Nacionales a contribuir al enriquecimiento del espíritu de las cartas de conservación considerando la mitigación de desastres en el patrimonio cultural de zonas sísmicas.” Declaración de Lima. 2010
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Antecedentes y comentarios El ciclo de Daño – Restauración - Daño, requiere de soluciones. “valiéndose de todas las técnicas modernas de conservación y de construcción cuya eficacia haya sido demostrada con bases científicas y garantizada por la experiencia” Carta de Venecia Se requiere de un cambio tecnológico para la prevención patrimonial en áreas sísmicas: Criterios de diseño basados en el desempeño, es decir, refuerzos que controlen los desplazamientos.
Foto:PUCP
Simulación sísmica. PUCP
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Antecedentes y comentarios
La Declaraci贸n de Lima, 2010, recomienda dise帽os estructurales utilizando Criterios basados en el Desempe帽o, es decir, control de desplazamientos utilizando refuerzos. Fundamento: las investigaciones de la PUCP (1972-2012) y del Getty Seismic Adobe Project (1990-96) Ilustraci贸n : GSAP/GCI
PRINCIPIOS DE CONSERVACION Procedimiento directriz
Los siete pilares de los Principios de Conservación: • Garantizar la seguridad de vida; • Aumentar la durabilidad de la obra; • Mantener las técnicas y materiales tradicionales de valor; • Limitar la intervención para respetar la autenticidad; • Usar refuerzos compatibles y reversibles para preservar los materiales originales; • Permitir los trabajos de conservación ulteriormente necesarios; • Facilitar el futuro acceso a la documentación de las intervenciones.
Muchas gracias