Revista Ingeniería Civil IC 550 febrero 2015 by Helios Comunicación

Espacio del lector

Dirección general Ascensión Medina Nieves Consejo editorial del CICM Presidente

Víctor Ortiz Ensástegui

Este espacio está reservado para nuestros lectores. Para nosotros es muy importante conocer sus opiniones y sugerencias sobre el contenido de la revista. Para que pueda considerarse su publicación, el mensaje no debe exceder los 900 caracteres.

sumario FOTO: CFE

Número 550, febrero de 2015

MENSAJE DEL PRESIDENTE

TEMA DE PORTADA: PREVENCIÓN DE DESASTRES / EFECTOS DE ODILE EN LA INFRAESTRUCTURA DE BAJA CALIFORNIA SUR / DAVID MURIÀ VILA Y COLS.

Vicepresidente

Alejandro Vázquez Vera Consejeros

Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C.

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Enrique Baena Ordaz Óscar de Buen Richkarday Luis Fernando Castrellón Terán José Manuel Covarrubias Solís Mauricio Jessurun Solomou Roberto Meli Piralla Manuel Jesús Mendoza López Andrés Moreno y Fernández Regino del Pozo Calvete Javier Ramírez Otero Jorge Serra Moreno Édgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Óscar Valle Molina Miguel Ángel Vergara Sánchez Luis Vieitez Utesa Dirección ejecutiva Daniel N. Moser da Silva Dirección editorial Alicia Martínez Bravo Coordinación editorial José Manuel Salvador García Coordinación de contenidos Teresa Martínez Bravo

Contenidos Ángeles González Guerra

PREMIO CICM 2013 / ENSAYE EN MESA VIBRADORA DE UN TEMPLO TÍPICO COLONIAL: EVALUACIÓN DE DOS TÉCNICAS DE REFORZAMIENTO / MARCOS M. CHÁVEZ CANO Y ROBERTO MELI PIRALLA

Coordinación de diseño Marco Antonio Cárdenas Méndez Diseño Diego Meza Segura Dirección comercial Daniel N. Moser da Silva Comercialización Laura Torres Cobos Victoria García Frade Martínez Dirección operativa Alicia Martínez Bravo

/ PROYECTA 100,000. NUE29 ACADEMIA VAS OPORTUNIDADES DE COOPERACIÓN MÉXICO-EUA / SERGIO ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO Y COLS.

Administración y distribución Nancy Díaz Rivera Realización HELIOS comunicación +52 (55) 55 13 17 25

Su opinión es importante, escríbanos a ic@heliosmx.org MAESTRAS DE LA INGENIERÍA / NUEVOS PARQUES EÓLICOS 36 OBRAS FUERA DE COSTA

CULTURA / LIBRO HEREJES / LEONARDO PADURA

IC Ingeniería Civil, año LXV, número 550, Febrero de 2015, es una publicación mensual editada por el Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Camino a Santa Teresa número 187, Colonia Parques del Pedregal, Delegación Tlalpan, C.P. 14010, México, Distrito Federal. Tel. 5606-2323, www.cicm.org.mx, ic@heliosmx.org Editor responsable: Ing. Ascensión Medina Nieves. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo número 04-2011-011313423800-102, ISSN: 0187-5132, ambos otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor, Licitud de Título y Contenido número 15226, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso Sepomex número PP09-0085. Impresa por: Helios Comunicación, S.A. de C.V., Insurgentes Sur 4411, 7-3, colonia Tlalcoligia, delegación Tlalpan, C.P. 14430, México, Distrito Federal. Este número se terminó de imprimir el 31 de enero de 2015, con un tiraje de 4,000 ejemplares. Los artículos firmados son responsabilidad de los autores y no reflejan necesariamente la opinión del Colegio de Ingenieros Civiles de México, A.C. Los textos publicados, no así los materiales gráficos, pueden reproducirse total o parcialmente siempre y cuando se cite la revista IC Ingeniería Civil como fuente.

AGENDA / CONGRESOS, CONFERENCIAS…

Circulación certificada por el Instituto Verificador de Medios, registro

110/20.

Registro en el Padrón Nacional de Medios Certificados de la Secretaría de Gobernación. Para todo asunto relacionado con la revista, dirigirse a ic@heliosmx.org Costo de recuperación $60, números atrasados $65. Suscripción anual $625. Los ingenieros civiles asociados al CICM la reciben en forma gratuita.

Mensaje del presidente

Prioridad nacional la infraestructura

n estos momentos, ante la baja de los precios del crudo que conlleva menores ingresos para el Estado mexicano, es importante resaltar el papel fundamental que desempeña la creación de infraestructura en una economía en vías de desarrollo. Sin lugar a dudas la creación de infraestructura es una de las formas más rentables de brindar beneficio en los ámbitos social, económico y tecnológico, ya que aporta lo mismo a los sectores menos favorecidos de la sociedad que a los de altos ingresos y reduce las diferencias en beneficio de los mexicanos; es un gran activador y acelerador del desarrollo de regiones del país. Los ingenieros civiles de México estamos conscientes de los beneficios que trae consigo la construcción de infraestructura: ya sean vías de comunicación –carreteras, puertos, aeropuertos, vías férreas–, obras de riego y de generación y abastecimiento de agua potable, drenaje, alcantarillado o sistemas de transporte colectivo, todos los mexicanos, independientemente de la clase social a la que pertenezcan, utilizan la infraestructura, para cuya ejecución se requiere la experiencia y el desarrollo de la ingeniería mexicana, desde su concepción en un nivel de gran visión, pasando por los estudios, el diseño, la procura y construcción hasta la supervisión, creando fuentes de empleo para nuestros colegas y un círculo virtuoso en la economía mexicana. Por lo anterior, consideramos que la creación de la infraestructura nacional debe continuar y al mismo tiempo ser catalizador del desarrollo, aprovechando los recursos con los que cuenta el Estado mexicano y sumando los nuevos instrumentos que nos brindan las modificaciones a nuestras leyes; debemos aprovechar la Ley de Asociaciones Público-Privadas para sumar recursos públicos y privados acelerando la creación de infraestructura, por un lado, y reactivar el Consejo Nacional de Infraestructura como eje rector que detone el desarrollo nacional y cierre el círculo virtuoso en favor de nuestra economía. Es fundamental, por lo tanto, que los tomadores de decisiones en el ámbito de las finanzas y las políticas públicas sigan viendo como prioritario este sector, con la misma visión que se presentó en el Programa Nacional de Infraestructura –el cual apoyamos firmemente–. En tal sentido, se cuenta con el apoyo de los ingenieros mexicanos para realizar esta tarea.

XXXV CONSEJO DIRECTIVO Presidente Víctor Ortiz Ensástegui Vicepresidentes Felipe Ignacio Arreguín Cortés J. Jesús Campos López Salvador Fernández Ayala Fernando Gutiérrez Ochoa Ascensión Medina Nieves Jorge Serra Moreno Edgar Oswaldo Tungüí Rodríguez Alejandro Vázquez Vera Primer secretario propietario Juan Guillermo García Zavala Primer secretario suplente Carlos Alberto López Sabido Segundo secretario propietario Óscar Enrique Martínez Jurado Segundo secretario suplente Mario Olguín Azpeitia Tesorero Jorge Oracio Elizalde Topete Subtesorero Luis Rojas Nieto Consejeros José Cruz Alférez Ortega Enrique Baena Ordaz Celerino Cruz García Salvador Fernández del Castillo Flores Benjamín Granados Domínguez Mauricio Jessurun Solomou Pisis Marcela Luna Lira Federico Martínez Salas Carlos de la Mora Navarrete Andrés Moreno y Fernández Simón Nissan Rovero Regino del Pozo Calvete Bernardo Quintana Kawage Alfonso Ramírez Lavín César Octavio Ramos Valdez José Arturo Zárate Martínez

Víctor Ortiz Ensástegui XXXV Consejo Directivo

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PREVENCIÓN DE DESASTRES TEMA DE PORTADA

Efectos de infraestructura de Luego del paso del huracán Odile por la península de Baja California, un equipo de investigadores emprendió un viaje de reconocimiento de los daños causados por este meteoro en la infraestructura urbana, hospitalaria, educativa, deportiva, habitacional, comercial y turística; en el campo, las instalaciones industriales, puentes, caminos y algunas áreas costeras. Se determinaron las causas de los daños y se formularon algunas recomendaciones generales para mitigar estos efectos en futuros eventos.

Adrián Pozos Estrada Miguel Ángel Jaimes Téllez Eduardo Reinoso Angulo* Fernando Peña Mondragón Marcos Mauricio Chávez Cano Juan José Pérez Gavilán Escalante Jorge Emilio Arboleda Villagómez José Alberto Escobar Sánchez* CENAPRED Óscar López Bátiz IIE Alberto López López Ulises Mena Hernández *Miembros de la AI

El 10 de septiembre de 2014 el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) y la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) alertaron sobre la formación de una depresión tropical frente a las costas de los estados de Guerrero y Michoacán, 391 km al sur de Lázaro Cárdenas y 385 km al suroeste de Acapulco, con velocidades máximas de viento sostenido (VMS) de 55 km/h y ráfagas de 75 km/h. El SMN informó el 13 de septiembre que la depresión se había convertido en huracán, de acuerdo con la escala Saffir-Simpson, al superar VMS de 118 km/h. El 14 de septiembre alcanza la categoría IV con VMS de 215 km/h, ráfagas de 260 km/h y presión central mínima en el ojo de 941 mb; la presión atmosférica era de entre 1,009 y 1,013 mb. La nubosidad llegó a tener un diámetro de 600 km aproximadamente, un núcleo de 70 km y desplazamiento de 24 km/h en dirección nornoroeste. El huracán, con categoría III, tocó tierra el 14 de septiembre aproximadamente a las 23:45 horas en las inmediaciones de Cabo San Lucas con VMS de 205 km/h, ráfagas de 240 km/h y presión central mínima en el ojo de 930 mb, y se disipó como tormenta tropical el 17 de septiembre (véase figura 1). Este sistema atmosférico estuvo acompañado de lluvias, las cuales resultaron ser de menor intensidad en comparación con otros huracanes que han afectado al estado de Baja California Sur, como el caso de Juliette en octubre de 2001.

Figura 1. Trayectoria y extensión de vientos del huracán Odile. Se indican las VMS a partir de información del SMN y la NOAA.

Daños generales reportados Las consecuencias del huracán en la infraestructura del estado de Baja California Sur fueron significativas. De acuerdo con los comunicados de prensa de la Pre-

sidencia de la República del 25 de septiembre y el 7 de octubre, el 95% de los usuarios del estado se quedaron sin servicio de energía eléctrica por el daño en cientos de torres y postes de transmisión, miles de postes de

Estados Unidos de América

17/09/2014 30°

15/09/2014

Loreto

Océano Pacífico

20°

15°

México

La Paz

25° Latitud

II-UNAM David Murià Vila* (Coordinador del grupo)

15/09/2014 14/09/2014 VMS=205 km/h

Depresión tropical Tormenta tropical Huracán 1 Huracán 2 Huracán 3 Huracán 4 Extensión de vientos Con fuerza de huracán (35-85 km)

San José del Cabo 14/09/2014 14/09/2014 VMS=215 km/h 13/09/2014 13/09/2014 VMS=118 km/h 10/09/2014

Con fuerza de tormenta tropical (75-335 km) -115°

-110°

0 150 300 450 600 km -105°

Longitud

IC Ingeniería Civil Órgano oficial del Colegio de Ingenieros Civiles de México ❙ Núm. 550 febrero de 2015

Efectos de Odile en la infraestructura de Baja California Sur

Odile en la Baja California Sur

Recorridos de inspección Debido a la relevancia de este hecho para el país, el Instituto de Ingeniería de la UNAM (II-UNAM) y la Academia de Ingeniería (AI) decidieron efectuar una visita a las zonas afectadas con el objetivo de obtener información relevante sobre el desempeño de la infraestructura después del meteoro. Se estableció contacto con el Centro Nacional de Prevención de Desastres (Cenapred) y los institutos de Investigaciones Eléctricas (IIE) y de Tecnología del Agua (IMTA) para efectos de coordinación e incorporación de otros expertos al equipo. Se realizaron reuniones de trabajo previas y se recibió información de primera mano de la oficina de Proyectos de Transmisión y Transformación de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) respecto a los daños y trabajos de rehabilitación de la infraestructura eléctrica; de Aeronáutica Civil de la Secretaría de Comunicacio-

Carreteras Lugares visitados Línea de transmisión Estaciones meteorológicas Sistemas extendidos Estructuras industriales Edificaciones Vivienda Estructuras históricas y antiguas

Bahía de La Paz Estadio de beisbol Arturo C. Nahl 24°

Aeropuerto La Paz El Triunfo 1

Latitud

distribución y cientos de transformadores. El 100% del suministro de agua potable se interrumpió ante el paso del meteoro. La actividad agropecuaria resultó perjudicada, y aproximadamente el 30% del total de las hectáreas cultivadas fueron afectadas. El Aeropuerto Internacional de Los Cabos y el Aeródromo Internacional de Cabo San Lucas sufrieron daños considerables. Más de 10,000 viviendas fueron afectadas principalmente por daños en elementos no estructurales y contenidos, pero también hubo 1,800 con daños mayores o totales; las viviendas eran en su mayoría de construcción informal y se encontraban en zonas irregulares. En cuanto a daños en carreteras y puentes, el más significativo fue el colapso del puente Caduaño. Por lo que toca a la infraestructura hotelera en Cabo San Lucas y San José del Cabo, sufrió daños severos en elementos no estructurales y contenidos. Fue necesario evacuar a más de 38,000 turistas y albergar a más de 11,000 personas. El impacto económico directo del evento se ha estimado en más de 14 mil millones de pesos, aunque esta cifra se ajustará en el futuro próximo conforme se terminen los trabajos de recuperación y pago de seguros. En cuanto a las vidas humanas, el número de fallecidos fue de seis personas.

23.5°

Empacadora de chiles

Baja California Sur Todos Santos

Cabo Pulmo

Empacadora de fresas

Puente Caduaño Aeropuerto Inter. de Los Cabos Océano Pacífico

23° Planta desaladora

0 10 km

-110° Longitud

-109.5°

Figura 2. Sitios donde se recopiló información de daños.

nes y Transportes (SCT) para observar los daños del Aeropuerto Internacional de Los Cabos; del SMN para inspeccionar las estaciones meteorológicas de La Paz y Los Cabos, y de Siniestros de Grupo Nacional Provincial (GNP) para tener acceso a algunos hoteles. La visita de reconocimiento de daños fue realizada del 25 de septiembre al 5 de octubre de 2014; incluyó recorridos en las ciudades de La Paz, San José del Cabo y Cabo San Lucas, y los pueblos de Todos Santos y El Triunfo, donde se confirmaron las afectaciones a la infraestructura urbana, hospitalaria, educativa, deportiva, habitacional, comercial y turística (véase figura 2). Asimismo, se hicieron recorridos en las carreteras federales 1 y 19, que comunican a la capital con el sur del estado, para reconocimiento de daños en el campo, instalaciones industriales, puentes, caminos y algunas áreas costeras.

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Efectos de Odile en la infraestructura de Baja California Sur

Se inspeccionó la zona portuaria de Cabo San Lucas y se recabó información sobre su afectación. En las ciudades de La Paz y Cabo San Lucas se visitaron las estaciones meteorológicas. Se realizó un recorrido en un helicóptero de la CFE para observar los daños y trabajos de recuperación de la línea de transmisión La Paz-Los Cabos; durante una reunión con personal de la CFE se comentaron los daños y los trabajos de rehabilitación de la infraestructura eléctrica. También se tuvo oportunidad de visitar la planta desaladora de agua de mar de Los Cabos. Relación de afectaciones Figura 3. Daños en detectadas sión metálica. Los daños más relevantes fueron en la infraestructura eléctrica, principalmente en las líneas de transmisión y distribución, donde se observaron problemas relacionados con efectos de la topografía local y rugosidad del terreno, fallas de cimentaciones y desempeño estructural inadecuado de las estructuras de transmisión de madera y de acero. Además, no pueden descartarse problemas de deterioro acumulado por eventos previos o velocidades de viento superiores a las de diseño. Tales daños ocasionaron la interrupción total o parcial del suministro de energía eléctrica por varios días en diversas regiones del estado de Baja California Sur (véase figura 3). El abastecimiento de agua potable también fue interrumpido en parte por la falta de energía eléctrica y por varios daños en su infraestructura. Dos pozos en la Planta Desaladora de Los Cabos quedaron inutilizables, y el restablecimiento normal del suministro de agua se logró ocho días después. Los aeropuertos internacionales de La Paz y Los Cabos, y el Aeródromo Internacional de Cabo San Lucas, sufrieron daños que obligaron a interrumpir total o parcialmente el servicio de vuelos comerciales por varias semanas. Daños severos se evidenciaron en hangares, cubiertas, ventanales, fachadas, contenidos e instalaciones diversas, y son indicios de elevadas solicitaciones del viento. En el puerto de Cabo San Lucas, el huracán ocasionó daños en un gran número de muelles, cubiertas de diversas estructuras, postes de alumbrado e instalaciones diversas tales que se requirió la suspensión de llegadas de cruceros por 18 días. En el sector agrario, se observaron daños significativos en grandes extensiones de hectáreas cultivadas, así como en las naves industriales de varias empacadoras de productos agrícolas que se localizan en la carretera federal 19. En las carreteras federales 1 y 19 en el sur del estado se presentaron esencialmente el azolve de dre-

nes y daños a los señalamientos. En el libramiento al Aeropuerto Internacional de Los Cabos en San José del Cabo, los daños fueron en los señalamientos y en la caseta de cobro. El desempeño de los elementos estructurales de edificaciones y puentes fue aceptable, con la excepción de contados casos, como el colapso del puente Caduaño, aparentemente por problemas de socavación que provocó la falla de la pila central. En cuanto al desempeño de los elementos no estructurales, éste fue deficiente en un gran número de casos; por ejemplo, varias edificaciones que contaban una torre de transmicon materiales novedosos en sus fachadas para lograr un adecuado aislamiento térmico perdieron parcial o totalmente sus recubrimientos. Respecto a daños en cubiertas, hubo numerosos casos en escuelas, comercios (véase figura 4), naves industriales, estadios y estaciones de gasolina, en contraste con otras que tuvieron un desempeño aceptable. El impacto de diversos objetos y escombros desplazados por los fuertes vientos provocó múltiples daños en diversas estructuras, en mobiliario urbano y en vehículos; incluso sistemas modernos de protección contra huracanes (cortinas antihuracanes) instalados en ventanas y portales en zonas residenciales y hoteleras fallaron ante el impacto de objetos. Debido a las elevadas velocidades del viento, las cubiertas y fachadas fueron sometidas a succiones y sobrepresiones importantes. En algunas edificaciones también se detectó que cuando el impacto de algún objeto o la presión inducida por el viento lograba romper ventanas o puertas, éste fluía al interior de la edificación junto con la lluvia e incrementaba las fuerzas de succión o presión en las paredes y el techo, y ocasionaba que algunos elementos estructurales se dañaran; esto, además, generaba severos daños a los componentes no estructurales (elementos de fachada, acabados, sistemas de aspersores, de aire acondicionado y de techo suspendido con plafones) y contenidos del edificio. Estas pérdidas de componentes no estructurales y contenidos de edificios podían, en algunos casos, llegar a ser significativas y exceder el valor de la pérdida estructural del edificio. Otros elementos altamente vulnerables ante el efecto de altas velocidades de viento fueron los anuncios espectaculares, señalamientos viales, postes de alumbrado público y bardas, entre otros, los cuales presentaron severos daños y en algunos casos colapso total. Afortunadamente, no hubo consecuencias fatales para la población debidas a este hecho, pero sí varios

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Efectos de Odile en la infraestructura de Baja California Sur

heridos a consecuencia del impacto provocado por los numerosos escombros esparcidos por el viento, particularmente pequeños escombros en playas. Respecto a las estaciones meteorológicas, las afectaciones mayores se observaron en la inspección de la estación Los Cabos en Cabo San Lucas. Se encontró que la estructura metálica donde están colocados varios aparatos de medición, entre ellos el anemómetro, y la conexión de dichos aparatos con el sistema de registro, estaban dañadas. La instalación eléctrica y varias de sus antenas habían sido perjudicadas y reparadas. Causas El grupo de trabajo considera que las principales causas de daño fueron: • El empleo de elementos de fachada, tipos de cubierta, tipos de acabados, materiales y anclajes con un deficiente desempeño ante las altas velocidades de viento • Daño acumulado previo • Fallas en el diseño o construcción de conexiones de elementos estructurales y no estructurales • Falta de mantenimiento en diversos elementos estructurales y no estructurales • Impacto de proyectiles lanzados por el viento

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Recomendaciones Cabe destacar que en el tiempo reciente los daños por huracanes se han incrementado de manera significativa en el mundo, lo cual se explica esencialmente por el aumento de la población y de la infraestructura en las regiones expuestas a estos fenómenos hidrometeorológicos. Por tanto, valorar sus implicaciones en el desempeño de la infraestructura del país e identificar las posibles zonas de riesgo es prioritario para determinar en cuál de ellas se requiere implementar programas de evaluación y reforzamiento con el fin de reducir las afectaciones socioeconómicas. Así, de las observaciones realizadas se derivan las siguientes recomendaciones para mitigar los efectos de huracanes en futuros eventos: • Trabajar conjuntamente con las instituciones desarrolladoras de infraestructura del país a fin de establecer estrategias de mitigación para que este tipo de eventos extremos no afecte ninguna región del país por más de 72 horas, plazo que la comunidad internacional está tomando como máximo aceptable. • Elaborar normas de diseño específicas para las diferentes regiones afectadas por huracanes. En ellas considerar, además de la frecuencia e intensidad de los huracanes, el efecto de su duración. Se incluirán disposiciones para regular el empleo de materiales

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Efectos de Odile en la infraestructura de Baja California Sur

Figura 4. Daño en una nave comercial.

ligeros, elementos de fachadas y cubiertas de estructuras a fin de controlar o reducir el número de objetos y escombros sueltos ante el eventual daño de las estructuras. • Realizar en el corto plazo un "Manual de buenas y malas prácticas constructivas ante el embate de huracanes" dirigido al público en general, arquitectos, autoconstrucción, entre otros. El manual incluirá una serie de recomendaciones con los siguientes objetivos: mejorar el diseño estructural del anclaje en los componentes no estructurales (marcos de ventanas, ventanales, puertas, cubiertas ligeras, anuncios espectaculares); evitar el daño en ventanas instalando marcos de apoyo reforzados y anclados correctamente a la estructura para fijar cubiertas resistentes a presiones de viento e impacto de objetos; evitar la reinstalación de los elementos estructurales y no estructurales que fallaron durante el huracán. • Modernizar y ampliar la red de instrumentación eólica de las zonas que año con año son afectadas por huracanes, para incrementar el entendimiento de estos fenómenos hidrometeorológicos y recibir información en tiempo real y de acceso generalizado. • Dar mantenimiento regular a las estructuras para prevenir pérdida de resistencia por envejecimiento. Además de lo anterior, deben tomarse en cuenta las siguientes acciones: • Revisar las velocidades de viento medidas en las estaciones meteorológicas respecto a las establecidas para el diseño y actualizar mapas de velocidades máximas para el diseño de estructuras. • Correlacionar los daños observados con las velocidades de viento que los causaron, tomando en cuenta el posible daño acumulado por eventos previos. • Actualizar los criterios de diseño de sistemas extendidos (infraestructura eléctrica, portuaria, aeroportuaria, agrícola, telecomunicaciones, etcétera); establecer planes de contingencia para reparar y reconectar estos sistemas (repuestos de elementos estructurales, material de construcción, cuadrillas de trabajadores, etcétera).

• Revisar las estructuras rehabilitadas esenciales de la región para verificar la adecuada consideración del estado físico de la estructura y de las velocidades de viento. • Perfeccionar los sistemas de predicción y alerta de huracanes. • Comparar los modelos de estimación de pérdidas respecto a lo ocurrido en este huracán, lo cual permitirá contar con un sistema de estimación temprana de daño por huracanes más confiable. • Desarrollar pruebas experimentales en túnel de viento para evaluar el comportamiento de estructuras y sus componentes ante vientos intensos; ejecutar estudios analíticos de estructuras sensibles al viento similares a las que sufrieron daño o se colapsaron. • Hacer pruebas a escala real de sistemas de anclaje y cristales para evaluar su rendimiento ante presiones y succiones ocasionadas por vientos huracanados, así como pruebas de elementos de fachadas o cubiertas protectoras de ventanales para evaluar su resistencia al impacto de objetos. La información recabada durante el viaje –una selección de las fotografías tomadas y el resumen de la visita– se puede consultar en el sitio web del II-UNAM que se ha preparado para tal efecto (http://proyectos. iingen.unam.mx/odile). El informe detallado de la visita se encuentra en preparación Reconocimientos Se agradece el apoyo de César Fernando Fuentes Estrada, coordinador de Proyectos de Transmisión y Transformación de la CFE; Alejandro Argudín Leroy, director general de Aeronáutica Civil de la SCT; Juan Manuel Caballero González, director del SMN; Fernando Hoyos Romero, oficial de Protección de la Instalación Portuaria de la API Cabo San Lucas, y Jorge Yáñez, director de Siniestros de GNP. Varios de los contactos se lograron gracias a la intervención de Sergio M. Alcocer Martínez de Castro, presidente de la AI, y de Adalberto Noyola Robles, director del II-UNAM. Es importante mencionar que Carlos Miguel Valdés González, director del Cenapred, elaboró un salvoconducto oficial para los integrantes del grupo de trabajo con el fin de facilitar el acceso a los sitios afectados.

¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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PREMIO CICM 2013

Ensaye en mesa vibradora de un templo típico colonial Evaluación de dos técnicas de reforzamiento En este trabajo se presentan los resultados de la segunda fase de la investigación de las pruebas en mesa vibradora de un templo típico de mampostería de piedra. En esta segunda fase se evalúa la eficacia de dos técnicas de reforzamiento aplicadas al modelo y se compara su respuesta con la del mismo modelo pero no reforzado. Se demostró que ambas técnicas de reforzamiento incrementaron la resistencia sísmica del modelo. MARCOS M. CHÁVEZ CANO Doctor en Estructuras. Investigador del II-UNAM y profesor en la FES Acatlán y en la Facultad de Ingeniería. Cuenta con amplia experiencia en el análisis no lineal y modelado de estructuras y en el desarrollo de ensayes pseudoestáticos y en mesa vibradora. ROBERTO MELI PIRALLA Profesor en la Facultad de Ingeniería. Ha publicado varios libros y múltiples artículos técnicos sobre diferentes temas de ingeniería estructural. Ha recibido diversas distinciones, entre ellas, el Premio Universidad, el Premio Nacional de Ciencias y Artes y el Premio Nacional de Ingeniería Civil. Investigador emérito de la UNAM.

La máxima intensidad de movimiento aplicada en la base en cada modelo estuvo limitada a que ésta produjera en el modelo un daño que pudiera considerarse reparable, siendo de 80% y 120% para la primera y segunda técnicas de reforzamiento, respectivamente. En términos de capacidad de desplazamiento, la respuesta del (a) modelo con la segunda técnica de reforzamiento alcanzó una distorsión Figura 1. Modelo de 0.4%. El porcentaje de amortiguaadicional. miento crítico inicial medido en los modelos reforzados y el no reforzado fue entre 7% y 9%. Estos porcentajes constituyen una importante fuente de disipación de energía para este tipo de estructuras. Objetivos y alcances Con el principal objetivo de proveer información básica para calibrar modelos analíticos que permitan determinar la respuesta sísmica de construcciones antiguas de mampostería histórica en México, un programa de pruebas en mesa vibradora fue implementado en el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Las pruebas se realizaron en una versión simplificada de un templo típico colonial mexicano, por lo tanto, no representa un templo en específico. Esta estructura fue denominada como “prototipo”. Un modelo en escala 1:8 fue construido utilizando las mismas técnicas y materiales utilizados en este tipo de templos, y fue sometido a movimientos horizontales y verticales que fueron incrementando su intensidad hasta alcanzar un avanzado estado de daño. Para el factor de escala

(b) original, escala 1:8: (a) vista superior, (b) bóveda y carga

elegido y para cumplir con los requisitos de las leyes de similitud, los materiales debieron tener una densidad de masa ocho veces mayor que la del prototipo; alternativamente, esta masa carente debería haberse distribuido en el modelo. Ninguna de estas opciones era factible en este caso. Al reducir todas las dimensiones por el factor de escala elegido y usando los mismos materiales que en el prototipo, el comportamiento dinámico y los esfuerzos en el modelo pueden ser reproducidos sólo si las aceleraciones del movimiento impuesto en la base son incrementados por el factor de escala, y la escala de tiempo se reduce por este mismo factor. Sin embargo, los esfuerzos debidos al peso propio serían menores que las del prototipo en una vez la escala geométrica. Este cumplimiento parcial de las leyes de similitud ha sido llamado “modelo de similitud simple” por Tomaževic y Velechovsky (1992), frecuentemente ha sido adoptado en pruebas en mesa vibradora de estructuras de mampostería (i.e., Gavrilovic et al., 1999; Krstevska et al., 2010).

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Ensaye en mesa vibradora de un templo típico colonial: evaluación de dos técnicas de reforzamiento

(a)

(b)

(c)

Figura 2. Mamposterías de piedra y de ladrillo: (a) muro original, (b) muro modelo, (c) bóveda modelo.

Considerando que los modos de falla esperados sean debidos a la flexión fuera del plano y a la tensión diagonal en el plano, la respuesta del modelo puede ser significativamente afectada por la diferencia de esfuerzos debido a las cargas de gravedad. Por lo tanto, el modelo fue diseñado y probado considerándolo como un templo en miniatura a escala completa. En consecuencia, no se escalaron los movimientos sísmicos aplicados, sino que se seleccionaron registros reales cuyo contenido de frecuencia hiciera sus efectos particularmente intensos para una estructura con las características dinámicas específicas de nuestro modelo. Por estas razones, una extrapolación cuantitativa de los resultados experimentales no puede hacerse para predecir la respuesta de un templo a escala real. Este tema será discutido más adelante en este trabajo. En la fase previa de esta investigación, el modelo original fue sometido a una serie de movimientos sísmicos con incrementos graduales de intensidad que fueron aplicados simultáneamente en la dirección horizontal y vertical del templo. El comportamiento y modos de falla del templo modelo fueron similares a los observados en templos actuales que han sido afectados severamente por terremotos. Por otra parte, la respuesta medida a diferentes niveles de excitación se reprodujo razonablemente haciendo un análisis no lineal de este modelo empleando el método de elementos finitos del templo. Las limitaciones y la aplicabilidad de los resultados del modelo reforzado para la evaluación del desempeño de templos serán discutidas en la parte final de este trabajo. Los resultados de esta fase previa del proyecto de investigación han sido publicados en Chávez y Meli (2012) y en la tesis doctoral del primer autor de este artículo (Chávez, 2010), donde se pueden encontrar más detalles de las características del prototipo, así como de los criterios de modelación y técnicas experimentales.

La evaluación de dos técnicas de reforzamiento aplicadas al modelo dañado es el propósito de la segunda etapa de esta investigación. El modelo fue reparado y entonces reforzado para incrementar su seguridad sísmica para los modos de falla que fueron activados durante la prueba del modelo original. El primer modelo reforzado fue sometido a movimientos que fueron incrementando gradualmente su intensidad, hasta alcanzar un avanzado estado de daño. Los modos de falla en el modelo reforzado fueron diferentes a los que se presentaron en el modelo original. Después, este mismo modelo fue nuevamente reparado y se le proporcionó refuerzo adicional para el modo de falla detectado en la etapa anterior con el fin de aumentar aún más la resistencia sísmica del modelo. Las técnicas de reforzamiento seleccionadas fueron aquellas que se consideraron más eficientes y menos invasivas y que son con frecuencia adoptadas en la reconstrucción de templos dañados por terremotos recientes en México. En este trabajo las dos etapas de reforzamiento serán descritas y los resultados de sus respectivas pruebas en mesa vibradora serán presentados. El desempeño de los tres modelos se compara en términos de su respuesta medida y del daño observado. Finalmente, las conclusiones acerca de la eficacia de las dos técnicas de reforzamiento, así como su aplicabilidad a los templos actuales, serán discutidas. Características de los modelos Modelo original (T-01) El templo bajo estudio consta de una nave construida con mampostería de piedra irregular y cubierta por una bóveda de ladrillo. Tiene contrafuertes delgados y esbeltos, como es típico en las iglesias del siglo XVIII en el centro de México (Puebla), donde los terremotos son comunes pero no extremadamente severos, y la arquitectura colonial no es tan robusta como lo es en

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Ensaye en mesa vibradora de un templo típico colonial: evaluación de dos técnicas de reforzamiento

Tabla 1. Propiedades de los materiales Propiedades Densidad [kg/m3] Módulo de Young [MPa]

Mampostería Mampostería de piedra de ladrillo 1,830

1,580

441

1,177

Relación de Poisson

0.3

Resistencia a compresión [MPa]

1.28

3.92

Resistencia a tensión [MPa]

0.10

0.31

Ladrillo

Piedra

Mortero

1,612

1,900

1,656

11.7

6.5

0.98

modelo, así como para un espécimen de mayor escala hecho de la misma piedra. Los dos gráficos son similares excepto por el comportamiento más frágil de la pila más pequeña. La bóveda y los campanarios fueron construidos con mampostería de ladrillo (figura 2c). Para la obtención de estos ladrillos se utilizaron tejas de arcilla recocida que fueron recortadas al tamaño requerido para obtener un ladrillo macizo a escala reducida. Para la mampostería de ladrillo, el espesor del mortero se mantuvo tan pequeño como fue posible. El espesor resultante (aproximadamente 5 mm) fue mayor que el que correspondía al factor de escala geométrica (aproximadamente 2 mm). No se considera que la diferencia podría afectar significativamente el comportamiento del modelo, que está gobernado por flexión con bajos niveles de compresión axial. Cuarenta lingotes de plomo se distribuyeron en el techo, como se muestra en la figura 1b, para llegar a la carga máxima que podía colocarse de forma segura sobre la cubierta. La carga adicional fue 19.62 kN (2 t), que corresponde a 18.6% del peso propio del modelo. El objetivo principal de la adición de esta carga fue incrementar el efecto de los movimientos, así como los esfuerzos de compresión debidos a las cargas de gravedad sobre las paredes.

Resistencia a la compresión [MPa]

zonas de mayor actividad sísmica (por ejemplo Oaxaca). La figura 1 muestra el modelo original escalado del templo típico simplificado tomado como prototipo. El típico material de construcción de estos edificios históricos es a base de un conglomerado compuesto de mampostería de piedras de diferentes tamaños, aglutinadas por un mortero de cal y arena. Esta mampostería heterogénea puede considerarse como una especie de concreto de baja resistencia. En la figura 2a (a) se muestra un ejemplo de la mampostería típica de un templo, y en la figura 2b, una vista de las (b) mamposterías de piedra y de 0.4×0.4×0.8 m 0.2×0.2×0.4 m ladrillo utilizadas en el modelo. 1.8 1.6 El modelo fue construido por 1.4 un albañil con experiencia en la 1.2 construcción de este tipo de es1 0.8 tructuras de mampostería. La co0.6 locación de las piedras fue similar 0.4 a como se hacía en las paredes 0.2 0 de los templos, pero a una esPrimer modelo reforzado (T-02) 0 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 cala reducida. Un mortero de Para la primera técnica de reforzaε cal y arena con una relación de miento del modelo T-01, que había volumen 1:3 fue utilizado tanto Figura 3. Pruebas de compresión axial sido severamente dañado en la pripara la mampostería de piedra en pilas de mampostería de piedra: mera etapa de pruebas, fue reparado como para la de ladrillo. A pesar (a) prueba; (b) curvas esfuerzo-deformediante la inyección de lechada en de varios intentos, no fue posible mación de pilas de diferente tamaño. todas las grietas visibles y mediante reproducir la misma proporción la reconstrucción de las partes sude mortero-piedra que se ha encontrado en la paredes periores de los campanarios, así como algunas partes originales (30%-35% se utilizó para el modelo, en compadislocadas de la bóveda (figura 8a). El reforzamiento ración con 25%-30% para una estructura a gran escala). adicional fue proporcionado con el objetivo de increLas propiedades mecánicas básicas de la mampostería mentar la seguridad de los dos modos de falla más y de sus materiales constitutivos se indican en la tabla 1; significativos que se activaron durante la prueba del éstas se obtuvieron de pruebas a compresión axial de modelo original, que fueron el agrietamiento longitudipilas de 200 × 200 × 400 mm (figura 3a). Como puede nal en la clave de la bóveda debido a la apertura de sus observarse, la resistencia a compresión de la mampostemuros de apoyo y el colapso de los campanarios. Los ría es relativamente baja. En la figura 3b se muestra una patrones de daño del modelo original y de los modelos curva esfuerzo-deformación de una prueba a compresión reforzados se describen y comparan más adelante en axial de una pila de mampostería de piedra utilizada en el este documento.

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(a)

Tirantes en la parte superior del muro Tuercas para el postensado

Varilla de acero Ø = 8 mm Postensado = 19.6 MPa Tirantes en la fachada

Placa de acero 80×80×6 mm

Losa y cruce de vigas de CR

Varilla de acero Ø = 9.5 mm Postensado = 138 MPa

(b) Malla de alambre electrosoldada 50×50 mm Calibre 16

Anclaje en la base de la torre

Soldadura

Plataforma de acero

Malla de alambre electrosoldada con una cubierta de mortero de cemento Figura 4. Primera etapa de reforzamiento (modelo T-02): (a) reforzamiento de la nave; (b) reforzamiento del campanario.

Figura 5. Segundo esquema de reforzamiento (modelo T-03). Postensado de la torre.

Viga perimetral de CR A

A Varilla de refuerzo Ø = 6 mm Sección transversal de la viga de CR 63×103 mm

Barra de acero que se ahogó en la dala y que posteriormente cruzó la torre. Barra roscada Ø = 9.5 mm

(a)

Separación de estribos @55 mm

Sección A-A

Varillas de anclaje @600 mm

(b)

Figura 6. Segundo esquema de reforzamiento (modelo T-03). Viga perimetral de CR sobre la cubierta: (a) detalles de viga CR; (b) anclaje de viga CR a bóveda.

Para hacer frente al primer modo de falla, tirantes de acero fueron colocados en la dirección transversal de la nave para absorber parte del empuje de la bóveda y restringir la apertura de la nave debido a la vibración vertical de la bóveda (figura 4a). Se utilizaron barras de acero de 8 mm de diámetro que fueron postensadas a una tensión de 19.6 MPa, para que los esfuerzos de tensión calculados debido a la flexión fuera del plano de la parte superior de la pared no excedieran la resisten-

cia a flexión de la mampostería. Las barras se anclaron a través de placas de acero con el fin de aumentar el área de contacto y para permitir una distribución de la tensión más uniforme en las paredes. El cuerpo principal de las torres también estaba ligado a la fachada por el mismo tipo de tirantes. Las torres fueron reforzadas colocando en su interior una malla electrosoldada que fue clavada y recubierta con una capa de mortero de cemento, lo que formó

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una membrana continua (figura 4b). Debido al limitado espacio disponible dentro del cuerpo principal de las torres, la malla sólo pudo extenderse 200 mm en la parte inferior del cuerpo. Este tipo de reforzamiento ha sido utilizado ampliamente para restaurar campanarios, que han demostrado ser la parte más vulnerable de este tipo de templos. Segundo modelo reforzado (T-03) En esta etapa el modelo fue nuevamente reparado de la misma forma que el modelo anterior y luego fue reforzado para aumentar su seguridad contra los modos predominantes de falla observados en la etapa anterior. Estos modos de falla fueron el agrietamiento horizontal de los campanarios justo por debajo de su conexión a la fachada, agrietamientos por cortante en el plano de la fachada y agrietamientos en la parte superior de las paredes laterales (figura 8b). Los campanarios fueron reforzados a través de barras postensadas verticales, como se muestra en la figura 5. En la parte superior de cada una de las torres, una barra para postensado fue anclada en el cruce de dos vigas de concreto reforzado (CR) que se colaron sobre una losa de CR que se apoyaba sobre cuatro paredes.

En la parte inferior de la torre, las barras de acero se anclaron a la plataforma de acero sobre la que se construyó el modelo. La fuerza de tensión aplicada a las barras fue de la mitad de la carga vertical que produciría el agrietamiento vertical en la mampostería debido a esfuerzos de tensión transversales, de acuerdo con los resultados de un modelo de elementos finitos no lineal de la torre. Esta técnica se ha utilizado para el reforzamiento de torres dañadas después del fuerte sismo que azotó el estado de Puebla en 1970. Estas torres reforzadas han mostrado un comportamiento adecuado en dos terremotos posteriores, pero cierta preocupación ha surgido por la posible pérdida de tensión de los cables, y esta técnica no fue utilizada durante el programa de rehabilitación después del fuerte sismo que sacudió la ciudad en 1999. Con el objetivo de lograr un comportamiento tipo “caja” de la nave, una dala de CR fue colocada en el valle formado por el parapeto y el riñón de la bóveda a lo largo de las dos paredes longitudinales y la pared posterior (figura 6). La dala de confinamiento de CR estaba conectada con el cuerpo principal de las torres por medio de una barra de acero que se había ahogado previamente a la dala y que cruzaba la pared lateral de la torre para ser recibida por una placa de acero exter-

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na, como se muestra en la figura 6a. Los dos tirantes horizontales ya colocados en la fachada en la primera etapa de reforzamiento completaron el anillo de confinamiento. La dala de confinamiento estaba conectada a las paredes perimetrales mediante barras de anclaje (figura 6b). El propósito de esta dala de CR fue reducir la flexión de las paredes hacia fuera del plano y mejorar la conexión entre las paredes longitudinales, la fachada y el ábside. El uso de una viga de CR de confinamiento en la base de la bóveda ha sido una técnica de reforzamiento común, ya que proporciona continuidad a las paredes perimetrales y favorece el comportamiento tipo “caja” de la nave.

Aceleración (g)

Movimientos de referencia seleccionados Las historias de aceleración en el tiempo que se aplicaron a la mesa vibradora en las direcciones horizontal y vertical fueron derivadas de un conjunto de sismos fuertes registrados en 1985 cerca del epicentro del terremoto de Michoacán (Ms 8.1). Se seleccionaron estos registros porque los espectros de respuesta de ambas direcciones mostraron altas ordenadas desde periodos muy cortos cercanos a los periodos fundamentales de vibrar del modelo. Las escalas de tiempo de los dos movimientos fueron modificadas para que su mayor amplitud espectral coincidiera con el periodo fundamental de vibrar del modelo. El cero del registro para el movimiento vertical fue Descripción de las pruebas movido para que coincidiera su máximo valor de aceInstrumentación leración con el del registro del movimiento horizontal. El El modelo fue probado en sus tres etapas en la mesa movimiento de referencia se fijó en una escala de acelevibradora del Instituto de Ingeniería de la UNAM. Para ración que se esperaba fuera la máxima que podría ser cada una de las pruebas el modelo fue equipado con soportada por los modelos. Los valores PGA (peak ground 23 acelerómetros colocados sobre la mesa, la base y acceleration) de los sismos de referencia, horizontales y la cubierta del modelo, así como a diferentes alturas verticales, fueron 0.7 g y 0.55 g, respectivamente. Este de las torres. La aceleración vertical se midió sólo en el movimiento de referencia fue identificado como CAL1.0. El centro bóveda. Seis transductores de desplazamiento movimiento horizontal se aplicó en la dirección transversal se colocaron en las torres, así como en el interior de del modelo. Las historias de aceleración en el tiempo de la nave, para medir la apertura y cierre de la bóveda. los movimientos de referencia se muestran en la figura Los desplazamientos laterales del modelo se midieron 7a, y sus respectivos espectros de respuesta para 5% mediante transductores de desplazamiento que se code amortiguamiento, en la figura 7b. Como puede obserlocaron sobre dos marcos de acero rígidos colocados varse, ambos espectros de respuesta mantienen altas fuera de la plataforma de la mesa. amplitudes en el rango de periodos comprendidos entre 0.04 s a 0.4 s; por lo tanto, se espera que produzcan efectos dinámicos sustanciales en el modelo desde que Registro horizontal Registro vertical 0.8 0.8 no presenta daño hasta el momento 0.6 0.6 en que su rigidez se vaya reduciendo 0.4 0.4 0.2 0.2 por el incremento de los daños. La 0 0 severidad de los movimientos selec−0.2 −0.2 −0.4 −0.4 cionados no sólo proviene de las altas −0.6 −0.6 ordenadas espectrales, sino también −0.8 −0.8 de la larga duración del registro (casi 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 50 s). Dadas las altas frecuencias Tiempo (s) Tiempo (s) (a) que dominan el registro, el modelo se somete a un gran número de ciclos Retroalimentación H Retroalimentación V Objetivo H Objetivo V de vibración en su fase de respuesta 1.4 no lineal. T-02 H 1.2 T-01 H Para interpretar la respuesta del 1 T-03 H modelo se utilizaron los movimientos 0.8 registrados en la mesa vibradora T-02 V 0.6 durante cada incremento de exciT-01 V 0.4 tación aplicado. Como se muestra en la figura 7b, las ordenadas de 0.2 T-03 V los espectros de respuesta del mo0 vimiento de la mesa (identificado 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 como retroalimentación) fueron (b) similares a los espectros originales, Figura 7. Movimientos de referencia (CAL0.6HV): (a) historias de aceleración; (b) espectros de excepto para periodos menores de respuesta de aceleración. Las líneas punteadas indican los periodos fundamentales de los tres 0.15 s, donde un pico significativo modelos. de los espectros originales no se

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reproduce en los espectros de retroalimentación para los movimientos horizontal ni vertical. El rango de diferencias significativas comienza justo por encima del periodo fundamental de vibrar horizontal. Las formas de los espectros de respuesta de los movimientos de la mesa fueron estables para diferentes intensidades del movimiento de referencia, por lo tanto, la respuesta de la mesa podría ser considerada involuntariamente modificada pero coherente. Antes de iniciar con los respectivos programas de pruebas se realizaron pruebas de vibración ambiental y de pequeña amplitud de ruido blanco. Los periodos naturales iniciales de vibrar derivados de estas pruebas fueron: para el modelo original (T-01), 0.08 s y 0.041 s para la dirección transversal (TH) y vertical (TV), respectivamente. Éstos cambiaron después de aplicar la primera técnica de reforzamiento (T-02) a TH = 0.084 s y TV = 0.036 s, y finalmente, después de implementar la segunda técnica de reforzamiento (T-03), quedaron en TH = 0.071 s y TV = 0.034 s. Las diferencias entre los tres modelos muestran el aumento de la rigidez debido al reforzamiento de los dos últimos modelos. La pequeña diferencia entre los periodos de los modelos T-02 y T-01 indica que el efecto de ablandamiento de los daños sufridos durante la primera prueba fue casi compensado por el efecto rigidizante de la inyección de mortero y de los tirantes del esquema de reforzamiento. La reducción del periodo del modelo T-03 fue principalmente debida al efecto rigidizante de la adición de viga perimetral de concreto, y también a la intensa inyección de lechada que se llevó a cabo para reparar las grietas después de la segunda etapa de pruebas. Diferentes porcentajes del movimiento de referencia fueron aplicados a la mesa, iniciando con 5% para el modelo original y 10% para los modelos reforzados. Para cada nivel de movimiento aplicado en la base sólo el componente horizontal fue aplicado inicialmente, y después, de manera simultánea, la componente horizontal y vertical. En la figura 8 se muestran los principales daños de los tres modelos al final de cada programa de pruebas. En la siguiente sección se discutirán estos daños. Descripción del comportamiento de los modelos Modelo T-01 En el modelo original (T-01), los primeros daños aparecieron durante el movimiento CAL0.2H (H significa que sólo fue aplicado movimiento en la dirección horizontal y 0.2 indica el porcentaje de intensidad del movimiento de referencia que se aplicó). La bóveda mostró pequeñas fisuras longitudinales para una aceleración máxima de la base de a0H= 0.14 g. Durante el movimiento CAL0.4HV (movimiento horizontal y vertical al 40% de intensidad del movimiento de referencia, a0H= 0.33 g y a0V = 0.27 g, que corresponden a la aceleración de retroalimentación) el campanario izquierdo volcó en su base. Cuando se aplicaron altas intensidades de excitación aparecieron grietas diagonales en el cuerpo principal de la torre

izquierda, así como en las partes adyacentes de la fachada y en la pared longitudinal. El agrietamiento vertical en la intersección de la torre con la fachada dio lugar a una separación progresiva entre los dos elementos. Los daños al final de la aplicación del movimiento CAL0.6HV (a0H= 0.44 g, a0V= 0.36 g) fueron los siguientes: colapso de la parte superior de ambos campanarios, desprendimiento de la torre izquierda de la fachada, agrietamiento longitudinal de la bóveda en su lado izquierdo y agrietamiento vertical de la pared de la izquierda, especialmente en la proximidad de la torre (figura 8a). Modelo T-02 Este modelo resistió el movimiento CAL0.4H sin la ocurrencia de ningún daño. Durante el movimiento CAL0.6H algunas grietas longitudinales aparecieron en la bóveda y aparecieron grietas verticales en la conexión entre las paredes longitudinales y el ábside, así como en la interfaz de las torres y la fachada. No se detectaron daños en los campanarios. Para la máxima intensidad aplicada (CAL0.8H, a0H = 0.56 g), el campanario derecho se derrumbó y dos grietas diagonales aparecieron en la fachada, como se muestra en la figura 8b. Las paredes del ábside también mostraron algunas grietas diagonales. El refuerzo interno de los campanarios impidió su colapso y, por lo tanto, fueron capaces de transmitir mayores fuerzas laterales al cuerpo principal de la torre que en la prueba del modelo T-01. La zona débil del campanario resultó estar en la sección donde se interrumpía el refuerzo. Esta sección se agrietó debido al momento de volteo del campanario y ocasionó un desprendimiento casi total del campanario por encima del cuerpo principal de la torre. Este modo de falla pudo haberse evitado si la malla hubiera cubierto una mayor longitud de la torre. Esta prolongación de la membrana no fue posible debido al limitado espacio disponible dentro de la sección de la torre; sin embargo, sí habría sido factible en el prototipo y en un templo real. Modelo T-03 El modelo con el segundo sistema de reforzamiento resistió el movimiento CAL0.8HV (a0h= 0.62 g y a0V= 0.48 g) sin ningún signo visible de daño. Para intensidades más altas de movimiento este modelo mostró patrones de daño y modos de falla diferentes a los de los dos casos anteriores. El daño apareció principalmente en la zona del ábside, que no había sido reforzado ya que no había mostrado ningún signo de debilidad en las etapas anteriores de la prueba. En este modelo las torres y la bóveda se mantuvieron prácticamente ilesas. Para intensidades más altas de movimiento, con CAL1.0HV (a0h= 0.77 g y a0V= 0.65 g), el daño en las paredes del ábside se incrementó y se propagó hacia la bóveda, que mostró grietas longitudinales. Algunas grietas diagonales también aparecieron en la fachada, junto con grietas horizontales en la base de los muros longitudinales (figura 8c). La intensidad máxima aplicada correspondió a CAL1.2HV

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(a)

(b)

(c)

Amplificación de la aceleración

Figura 8. Comparación de los principales daños para la máxima intensidad de movimiento aplicada a cada modelo: (a) T-01 (CAL0.6HV) a0H=0.44 g; a0V=0.36 g; (b) T-02 (CAL0.8H) a0H=0.56 g; (c) T-03 (CAL1.2HV) a0H =0.89 g; a0V =0.81 g. 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

T-01 H T-02 H T-03 H Amplificación de la aceleración máxima sin impactos 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

T-01 HV T-02 HV T-03 HV

Aceleración máxima en la base [g] Figura 9. Amplificación de la aceleración horizontal del centro de la bóveda.

para aceleraciones máximas en la base de a0h = 0.89 g y a0V = 0.81 g, aproximadamente el doble de la aceleración soportada por el modelo original, y 1.58 veces la del modelo T-02. Algunas grietas horizontales aparecieron en la base de los campanarios, y otras grietas severas, en la bóveda cerca del ábside; el golpeteo entre las partes agrietadas provocó que en los registros de las pruebas aparecieran picos de aceleración.

Comparación de los modos de falla El comportamiento de la fachada estuvo gobernado por la resistencia de los campanarios. Para el modelo T-01, el colapso de los campanarios limitó la fuerza lateral que podía transferir a la fachada; esto la mantuvo casi intacta. En el modelo T-02, la vibración de los campanarios reforzados indujo fuerzas cortantes que la fachada finalmente no pudo resistir. Los tirantes que se agregaron en la dirección transversal de la bóveda redujeron la apertura de las paredes laterales; esto limitó el daño de la nave. Los refuerzos adicionales aplicados al modelo T-03 mejoraron considerablemente su comportamiento, y la adición del postensado impidió el colapso de las torres. La viga perimetral de CR y los tirantes a lo largo de la fachada incrementaron significativamente la resistencia de la nave y de la fachada. La parte más vulnerable del modelo T-03 fue el ábside del templo que no fue confinado por tirantes de acero; por lo tanto, las paredes de esta parte del templo fueron sometidas a grandes vibraciones dentro y fuera del plano, lo que ocasionó un agrietamiento generalizado para el 120% del movimiento de referencia. Sin embargo, antes de eso, este modelo fue capaz de resistir movimientos con intensidades de hasta 80% del movimiento de referencia con un daño mínimo. Evaluación de la respuesta medida en los tres modelos En esta sección la respuesta medida de los tres modelos se presenta y es evaluada con el propósito de comparar los efectos de los dos esquemas de reforzamiento en su comportamiento sísmico. Algunos parámetros del comportamiento dinámico serán discutidos.

Aceleraciones y desplazamientos máximos Las máximas aceleraciones horizontales medidas sobre la cubierta alcanzaron 0.89 g para el modelo T-01, 1.13 g para T-02 y 2.9 g para el modelo T-03 (véase tabla 2). El factor de amplificación de la aceleración máxima en el centro de la cubierta con respecto a la máxima aceleración de la base varió en un rango pequeño para los tres modelos y para incrementos de intensidades del

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base horizontales y verticales combinados, la amplificación muestra sólo un aumento marginal por encima de la Acel. máx. Desplazamientos (mm) Aceleración (g) Intensidad obtenida cuando sólo el componente en la Dirección (%) T-01 T-02 T-03 T-01 T-02 T-03 base (g) horizontal fue aplicado. Las aceleraciones máximas re0.29 0.29 0.17 0.13 0.13 0.10 10 0.08 H gistradas en la parte superior de las HV 0.17 0.32 0.18 0.11 0.15 0.12 torres antes de que cualquiera de los 0.41 0.73 0.38 0.24 0.29 0.22 20 0.15 H modelos presentara daños visibles HV 0.84 0.39 0.30 0.26 alcanzaron casi 3 g (véase tabla 3), 1.48 0.58 0.46 0.37 30 0.23 H para un factor de amplificación de HV 1.52 0.48 aproximadamente 3.0 con respecto al 1.75 2.16 0.90 0.54 0.64 0.53 40 0.31 H movimiento en la base. Para la aceleHV 1.85 2.17 0.86 0.55 0.65 0.55 ración máxima aplicada en la base de 3.27 1.24 0.82 0.70 la mesa, la relación de amplificación 50 0.41 H en la parte alta del campanario fue 5.86 4.69 1.58 0.89 0.85 0.87 60 0.52 H de cerca de 7 para los modelos T-01 HV 6.48 4.56 1.54 0.82 0.85 0.86 y T-02. Para el modelo T-03 fue de 3.8. 8.40 2.52 1.13 1.22 80 0.62 H Para pruebas bajo la acción úniHV 3.87 1.35 camente de movimiento horizontal en 6.67 1.53 100 0.78 H la base, las aceleraciones verticales HV 8.63 1.50 máximas en la cubierta fueron 0.73 g 11.82 2.26 120 0.85 H para el modelo T-01 (CAL0.6H), 1.37 g HV 13.10 2.90 para T-02 (CAL0.8H) y 1.02 g para el modelo T-03 (CAL0.8H) (véase tabla 4). Las aceleraciones verticales máximas Tabla 3. Máximos desplazamientos relativos horizontales y aceleraciones en la cubierta para movimientos en la absolutas de los campanarios base horizontales y verticales de maIntensidad Acel. máx. Dirección Desplazamientos (mm) Aceleración (g) nera simultánea fueron 0.87 g para el (%) en la T-01 T-02 T-03 T-01 T-02 T-03 modelo T-01 (CAL0.6HV), 0.89 g para base (g) T-02 (CAL0.6HV) y 1.19 g para el mo10 0.08 H 0.89 1.62 0.35 0.35 0.31 delo T-03 (CAL0.8HV) (véase tabla 4). HV 1.12 1.14 1.69 0.23 0.36 0.33 Para bajas intensidades aplica20 0.15 H 2.18 2.38 3.21 0.39 0.55 0.87 das, la amplificación de la aceleración HV 2.07 3.48 0.56 0.92 vertical medida a nivel de cubierta con 30 0.23 H 2.78 4.91 0.99 1.24 respecto a la de la base fue bastante HV 3.04 1.16 pequeña (menor que 1.8) para los tres 40 0.31 H 8.49 3.94 6.54 1.12 1.61 1.69 modelos cuando sólo movimiento HV 7.69 4.00 6.74 1.36 2.24 1.16 horizontal era aplicado a la mesa. La relación entre la aceleración vertical 5.89 8.01 2.14 1.61 50 0.41 H medida en pruebas bajo movimiento 60 0.52 H 19.40 7.65 9.61 3.66 2.88 2.28 combinado horizontal y vertical y la HV 8.64 10.17 3.26 2.48 medida cuando sólo se aplicaba 80 0.62 H 54.13 13.10 4.33 3.43 aceleración horizontal siguió una HV 14.45 3.87 tendencia similar en los tres modelos 100 0.78 H 32.09 4.03 para incrementos de intensidades del HV 17.65 3.52 movimiento de referencia, tal como se 120 0.85 H 21.29 4.01 muestra en la figura 10. Esta relación HV 21.54 3.39 fue cercana a tres veces durante las pruebas iniciales, después decayó movimiento sísmico de referencia, como se muestra en rápidamente en las siguientes etapas de la prueba y se la figura 9. La amplificación se incrementó lentamente estabilizó en alrededor de 1.0. con el aumento de las intensidades y para el estado La aceleración vertical relativamente baja registrada dañado fue cercano a 2.0. El pico para la última prueba en la cubierta del modelo T-03 se atribuye a las grietas del modelo T-03 fue causado por los impactos entre longitudinales en los riñones y la corona de la bóveda, las partes del ábside que habían sido separadas por que modificaron la forma de la deformación de la bóveda grandes grietas. Para las pruebas bajo movimientos de en su modo de vibración vertical y redujeron el empuje Tabla 2. Máximos desplazamientos horizontales relativos y aceleraciones absolutas de la clave de la bóveda

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sobre las paredes de apoyo, así Tabla 4. Máximos desplazamientos relativos verticales y aceleraciones absolutas en la clave de la bóveda como la cantidad de su movimiento de apertura y cierre. El Desplazamiento Aceleración (g) Acel. máx. resultado fue una reducción de la Intensidad (mm) en la base Dirección Base Clave aceleración vertical en la corona (%) (g) de la bóveda. T-01 T-02 T-03 T-01 T-02 T-03 T-01 T-02 T-03 Los máximos desplazamien10 0.08 H 0.16 0.02 0.05 0.01 0.01 0.01 0.03 0.02 0.04 tos laterales registrados en la HV 0.15 0.04 0.06 0.08 0.06 0.07 0.10 0.10 0.13 cubierta fueron relativamente 20 0.15 H 0.42 0.08 0.15 0.02 0.01 0.01 0.13 0.08 0.09 pequeños, como podría espeHV 0.12 0.14 0.12 0.12 0.14 0.20 rarse por las altas frecuencias 30 0.23 H 0.25 0.20 0.03 0.02 0.27 0.14 del movimiento aplicado y los HV 0.29 0.17 0.34 modos fundamentales de vibrar 40 0.31 H 1.51 0.49 0.37 0.05 0.07 0.03 0.34 0.32 0.19 de los modelos. Los máximos HV 1.09 0.53 0.36 0.28 0.22 0.22 0.43 0.47 0.30 desplazamientos registrados en 50 0.41 H 0.72 0.51 0.15 0.05 0.75 0.40 la cubierta durante las pruebas 60 0.52 H 4.80 1.20 0.64 0.14 0.20 0.06 0.73 0.73 0.56 se muestran en la tabla 2, y los HV 3.13 1.18 0.61 0.36 0.33 0.27 0.87 0.89 0.69 registrados en la parte superior de la torre del campanario se 80 0.62 H 2.60 0.85 0.30 0.16 1.37 1.02 HV muestran en la tabla 3. 1.49 0.36 1.19 Los desplazamientos latera100 0.78 H 3.34 0.20 ---les máximos relativos a la base HV 4.91 0.49 de la mesa fueron más pequeños 120 0.85 H 10.30 0.45 ---para el modelo T-03 que para los HV 13.53 0.68 ---otros modelos en la misma intensidad de movimiento, que corresponde a un estado sin da-ño del modelo, lo que refleja para el modelo T-01 para el movimiento CAL0.6HV; el aumento de la rigidez producida por la adición de la 0.54% para el modelo T-02 para CAL0.8H y 0.84% para el viga perimetral de CR en el modelo T-03. Para el máximo modelo T-03 para CAL1.2HV. Por lo tanto, el modelo T-03 movimiento aplicado a cada modelo, el desplazamiento mostró una mayor capacidad tanto de desplazamiento máximo registrado en el centro de la cubierta fue de como para soportar mayores intensidades sísmicas. 6.48 mm para T-01, 8.4 mm para T-02 y 13.1 mm para La figura 12 compara las distorsiones laterales mediT-03. En la parte superior de las torres los desplazamiendas en el centro y la parte posterior de la cubierta para los tos máximos correspondientes a la aparición de daño tres modelos bajo la misma intensidad de movimiento. fueron 8.49 mm para el modelo T-01, 8.64 mm para T-02 y Como puede observarse, la diferencia entre el despla21.54 mm para el modelo T-03. Esto demuestra la eficacia zamiento relativo en el centro del techo y el promedio del sistema de reforzamiento del modelo T-03. Como ya de los que están en los extremos de la cubierta son se mencionó, la torre del modelo T-03 sufrió un daño aproximadamente tres veces mayores para el modelo mucho menor que las de los otros modelos. original que para el modelo T-03; esto refleja el efecto La distorsión lateral fue calculada como el desplazasignificativo de la viga perimetral de CR en la reducción miento relativo entre la cubierta y la base dividido por la de la flexión fuera del plano de la parte superior de la altura de la parte central de la nave (1.6 m). Las gráficas pared y la cubierta. mostradas en la figura 11 se refieren a la distorsión máxima registrada en cada etapa con la correspondiente Propiedades dinámicas derivadas de la respuesta de aceleración máxima de la mesa vibradora, y muestran su los modelos a diferentes intensidades de movimiento variación para incrementos de movimientos en la base. La variación del periodo fundamental con la intensidad La figura 11 muestra que la distorsión alcanzada por del movimiento aplicado para cada prueba en los cada modelo para una aceleración horizontal máxima tres modelos es mostrada en la figura 13. El periodo dada a la mesa es casi la misma que se obtuvo bajo el fundamental de vibrar incrementó con la intensidad efecto de movimiento combinado de aceleración vertical del movimiento sísmico debido al ablandamiento de la y horizontal que para cuando sólo se aplicó el efecto del estructura ocasionado por el incremento de los daños. movimiento horizontal. También muestra que las gráficas El incremento del periodo fue casi constante hasta que para los modelos T-01 y T-02 siguen casi la misma trayecse presentó un daño mayor para una intensidad que fue toria, mientras que el modelo T-03 alcanzó distorsiones significativamente mayor para los dos modelos reforzamás pequeñas que las de los otros dos modelos para la dos que para el modelo original. La misma tendencia misma aceleración máxima. Las distorsiones máximas se muestra en la variación de periodo fundamental para alcanzadas en la última etapa de la prueba fueron: 0.41% la vibración en la dirección vertical. Se puede concluir

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Aceleración máxima en la base [g]

Amplificación de la aceleración

Los porcentajes de amortiguamiento obtenidos para estos modelos de estructuras históricas 4 T-01 (7% a 9%) son significativamente 3 mayores que los medidos en las T-02 2 estructuras modernas reales (3% 1 a 6% para estructuras de conT-03 creto reforzado, de acuerdo con 0 0 0.2 0.4 0.6 Butt y Omenzetter, 2012). Valores similares de amortiguamiento se Aceleración máxima en la base [g] han obtenido de los registros de la Figura 10. Amplificación de la aceleración vertical al centro de la bóveda con moinstrumentación sísmica instalada vimiento en la base horizontal-vertical relativa a la aceleración vertical con sólo en la Catedral de la Ciudad de movimiento horizontal en la base. México (Rivera et al., 2008). Este templo ha sufrido agrietamientos significativos con el tiempo debi1 do a asentamientos diferenciaT-01 H 0.8 les y algunas de las grietas aún T-02 H estaban abiertas en el momento 0.6 de las mediciones de vibración. T-03 H 0.4 Se encontraron porcentajes de T-01 HV amortiguamiento en el rango de 0.2 6% a 10% durante sismos de T-02 HV 0 intensidad moderada que habían 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 sido registrados. T-03 HV Una determinación detallada Distorsión [%] de la variación de las propiedaFigura 11. Máximas distorsiones medidas en los tres modelos para incrementos des dinámicas de los modelos de intensidad del movimiento en la base. a lo largo de una historia de aceleraciones registradas en el tiemque la variación del periodo de vibración es un buen po para un movimiento específico puede obtenerse indicador del nivel de daño de la estructura, y que los dividiendo el registro en segmentos de igual intervalo dos esquemas de reforzamiento retrasaron significativade tiempo y mediante la realización de un análisis mente la aparición del daño estructural. espectral para cada segmento. Entonces, el periodo Los porcentajes de amortiguamiento medido en la fundamental y porcentaje de amortiguamiento pueden respuesta de la estructura se obtuvieron de la forma ser determinados por el mismo procedimiento utilizado de las funciones de transferencia obtenidas entre los para el análisis completo del registro. Ventanas de 5 s, espectros de respuesta de los registros de la bóveda y con un traslape de 2.5 s fueron utilizadas. Los periodos de la base, cerca del pico de la frecuencia fundamental de vibrar y porcentajes de amortiguamiento identificados de vibrar. Se adoptó el procedimiento propuesto por para los tres modelos a diferentes intensidades de moviRinawi y Clough (1992), en el que la función de transmiento aplicado se muestran en la figura 15. El periodo ferencia teórica de un sistema de un grado de libertad fundamental aumentó con el tiempo, alcanzó un máximo se ajusta a la forma de la función de transferencia 20 a 25 s después de iniciado el movimiento, y después experimental. comenzó a decrecer, pero sin regresar completamente Los porcentajes de amortiguamiento calculados para al valor del periodo inicial. Más comportamiento irregular diferentes intensidades de movimiento de la base para puede ser observado por el porcentaje de amortigualos tres modelos se muestran en la figura 14. Inicialmente miento, especialmente para las dos intensidades más el porcentaje de amortiguamiento tuvo valores dentro del altas de movimiento en la base. La razón podría ser que intervalo de 7% a 9% para el modelo original, así como la no linealidad de la respuesta para niveles avanzados para los dos modelos reforzados. Un fuerte incremento de daño no puede ser reproducida correctamente a del porcentaje de amortiguamiento se produjo cuando través de un sistema lineal de un solo grado de libertad. los modelos sufrieron daños significativos. Este cambio correspondió a intensidades mayores en los modelos Evaluación del comportamiento no lineal reforzados que en el modelo T-01. Los porcentajes de El comportamiento no lineal del modelo en cada ensayo amortiguamiento alcanzaron un máximo de aproximadase estudió a través de las curvas envolventes y de los mente 15% para los modelos T-01 y T-02 y más de 20% ciclos de histéresis obtenidos en términos de la relación para el modelo T-03. entre la fuerza cortante basal y la distorsión lateral me5

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La fuerza cortante máxima aplicada fue de 78 kN para el 1 modelo T-01, 89 kN para el mo0.025 T-01 delo T-02 y 109 kN para el modelo 0.98 0.026 T-03. Dado el alto nivel de daño T-02 0.96 al término de las pruebas, puede T-03 0.94 asumirse que las fuerzas cortantes 0.92 0.008 máximas aplicadas a cada modelo Fachada Centro Ábside están cercanas a su capacidad de carga lateral. La relación entre Los desplazamientos están normalizados con respecto a los la máxima fuerza cortante basal obtenidos, en el modelo original, en la parte central del muro y el peso total del modelo fue 0.6 Figura 12. Máximos desplazamientos laterales en lo alto del muro longitudinal. para el modelo T-01, 0.72 para el Diferencias entre el centro y los extremos, para los tres modelos (CAL0.4H input). modelo T-02 y 0.86 para el modelo T-03. La fuerza cortante basal resultó ser menor que la esperada (a) (b) para el modelo T-03 cuando se 0.24 0.09 aplicó la máxima intensidad de 0.21 0.08 movimiento; esto se atribuye a al0.18 0.07 gún deslizamiento que se produjo en la base de las paredes. Las 0.15 0.06 paredes desarrollaron significati0.12 0.05 vos agrietamientos longitudinales 0.09 0.04 debido a una combinación de 0.06 0.03 flexión y cortante horizontal directo 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 (figura 8c). El deslizamiento de las Aceleración máxima en la base [g] Aceleración máxima en la base [g] paredes limitó el esfuerzo cortante máximo que podría ser transmitido T-01 T-02 T-03 T-01 T-02 T-03 al templo, lo que dio lugar a una Figura 13. Variación del periodo fundamental para diferentes intensidades de moespecie de efecto de aislamiento vimiento en la base: (a) transversal; (b) vertical. de la base. Por esta razón, como se puede observar en la figura 16, la evolución temporal de la fuerza cortante en la base para el 25 movimiento CAL1.0H fue similar 20 a la obtenida con CAL0.8H; por T-01 15 lo tanto, esto no refleja la diferen10 T-02 cia del 20% en la intensidad del 5 movimiento de la base en los dos T-03 0 casos. Ambos gráficos muestran 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.90 algunos picos de aceleración muy alta que, como ya se ha mencioAceleración máxima en la base [g] nado, podrían atribuirse a los imFigura 14. Variación del porcentaje de amortiguamiento crítico para diferentes pactos entre las partes del modelo intensidades aplicadas. que habían sido separados por grandes grietas. dida a nivel de cubierta, obtenidas de la respuesta del La figura 17 muestra los ciclos de histéresis derivamodelo a movimientos en la base cada vez más intendos de las pruebas realizadas en los tres modelos. Para sos. Para estimar la fuerza cortante basal, el modelo fue las pruebas a intensidades bajas, los ciclos son simétridividido en zonas con su centro de masa en cada uno cos y estables y muestran un aumento leve pero continuo de los puntos en los que se encontraba un acelerómetro. de la rigidez al aumentar las fuerzas de cortantes en la Las fuerzas de inercia se calcularon como el producto de base. Con el inicio y propagación de grietas en la bóveda la aceleración registrada por el acelerómetro correspony las paredes, los ciclos de histéresis comenzaron a ser diente multiplicado por la masa del volumen tributario de más amplios y sus pendientes fueron disminuyendo al ese instrumento. El cortante basal fue definido como la incrementar las distorsiones. suma de las fuerzas de inercia laterales derivadas para En el modelo T-01, los ciclos mostraron lazos estacada intervalo de la historia de tiempo. bles que eran relativamente estrechos, pero no mostraPeriodo [s]

Porcentaje de amortiguamiento crítico [%]

Periodo [s]

1.02

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0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00

T-02

Periodo [s]

CAL0.4H

CAL0.6H

5 6 7 8 Ventana CAL0.6H CAL0.4H

10 11 CAL0.8H

0.2 0.15 0.1 0.05

T-03

25 30 Tiempo [s]

CAL0.2H

CAL0.2H 0.25

Periodo [s]

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0

CAL0.2H CAL0.8H

4 5 6 7 Ventana CAL0.4H CAL1.0H

4 5 6 Ventana

10 11 CAL0.6H CAL1.2H

10 11

Registro sísmico H 100%

Aceleración [g]

Porcentaje de amortiguamiento crítico [%]

0.8 0.6 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4 −0.6 −0.8

Porcentaje de amortiguamiento crítico [%]

Registro sísmico H 100%

Porcentaje de amortiguamiento crítico [%]

T-01

0.8 0.6 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4 −0.6 −0.8

Periodo [s]

Aceleración [g]

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25 20 15 10 5 0

25 30 35 Tiempo [s]

CAL0.2H

CAL0.2H 25 20 15 10 5 0 0 1

25 20 15 10 5 0

CAL0.4H

5 6 7 8 Ventana CAL0.6H CAL0.4H

CAL0.6H

CAL0.2H CAL0.8H

5 6 7 Ventana CAL0.4H CAL1.0H

5 6 7 Ventana

10 11 CAL0.8H

10 11 CAL0.6H CAL1.2H

10 11

Figura 15. Análisis por ventanas del periodo fundamental y porcentaje de amortiguamiento.

ban degradación hasta que el modelo sufrió una gran cantidad de daños durante la última intensidad aplicada. El comportamiento del modelo T-02 se caracteriza por una severa disminución de la rigidez y de cortante basal máximo, así como por las formas relativamente irregulares de sus lazos de histéresis después de sufrir agrietamiento diagonal grave en su fachada. Los ciclos del modelo T-03 no muestran degradación significativa excepto durante la mayor intensidad de movimiento aplicada, cuando el ábside fue severamente dañado. La rigidez lateral equivalente de los modelos fue calculada como la pendiente de la recta secante que va desde el origen hasta el punto de máximo esfuerzo cortante y la distorsión previamente descrita en las curvas de histéresis cortante basal versus distorsión. La variación de la rigidez calculada para el aumento de las intensidades de movimiento sísmico se muestra para cada modelo en la figura 18. El modelo T-01 mostró una rigidez máxima de 44 kN/mm. Su rigidez luego disminuyó a intensidades más altas, hasta llegar a 11 kN/mm. Para el modelo T-02, la rigidez máxima fue de 35 kN/mm, y luego se redujo a 11 kN/mm. En

el modelo T-03, la rigidez máxima fue de 47 kN/mm y, a continuación, disminuyó a un mínimo de 7 kN/mm a medida que el daño aumentaba. Como puede verse a partir de la respuesta de los modelos T-01 y T-03, la rigidez inicial aumentó gradualmente y alcanzó su máximo valor algunas pruebas después. Este aumento inicial podría ser atribuido a una deformación no lineal de la mampostería de piedra debida al cierre de huecos internos. Se puede suponer que el número significativo y el tamaño de los huecos existentes entre la piedra y el mortero en esta mampostería irregular disminuyen gradualmente bajo los repetidos ciclos de carga. Este mismo aumento progresivo de la pendiente inicial de las curvas tensión-deformación fue observado en las pruebas de pilas de mampostería sujetas a ciclos de carga axial. Este efecto no aparece en el modelo T-02, presumiblemente debido a que ya había sido inyectado completamente con una lechada antes de la prueba y, por lo tanto, tenía un menor volumen de huecos en su mampostería de piedra. Se puede concluir que la resistencia del modelo T-03 fue claramente superior a la de los otros dos modelos

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Cortante basal [kN]

En general éstos son: el colapso de los campanarios o falla por cortante 50 de sus pilares de apoyo; grietas 0 longitudinales en la bóveda debido −50 a la distorsión lateral de la nave y la apertura de los muros de apoyo bajo −100 0 10 20 30 40 50 la vibración vertical del techo, y el Tiempo [s] agrietamiento diagonal de la fachada Figura 16. Variación del cortante basal con respecto al tiempo para dos inteny la separación de las torres del cuersidades de movimiento en la base aplicadas al modelo T-03. po principal de la fachada debido a la vibración en el plano. debido a su más eficaz técnica de reforzamiento. El • La componente vertical del movimiento de la base comportamiento sísmico de templos como el del modelo aumentó el daño del modelo porque amplifica la vipodría mejorarse aún más implementando un conjunto bración vertical de la bóveda y el empuje que produde medidas de reforzamiento, que incluyan el reforzace en sus paredes de apoyo. Para altas intensidades miento de la parte posterior de la estructura. de movimiento, esta amplificación disminuyó debido al agrietamiento longitudinal en las juntas de mortero Conclusiones de la bóveda. Algunas conclusiones generales que ya se habían • La amplificación entre las aceleraciones de la cuobtenido de las pruebas del modelo original fueron bierta del modelo y la de la mesa fue cercana a 2. confirmadas y mejoradas con las pruebas de los dos • Durante bajos niveles de movimiento, el porcentaje modelos reforzados reportados en este artículo. Estas de amortiguamiento crítico medido fue de 7% o más, conclusiones se resumen a continuación: que es sustancialmente más alto que los medidos en • Los patrones de daño de los modelos probados estructuras típicas modernas. Esta gran amortiguafueron similares a los que comúnmente se observan ción constituye una fuente importante de disipación en templos reales afectados por fuertes terremotos. de energía, lo que compensa parcialmente la ca100

CAL1.0H CAL0.8H

(a)

(b)

(c)

Vo [kN]

T-01 CAL0.6H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%] T-02 CAL0.8H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

Vo [kN]

T-01 CAL0.4H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%] T-02 CAL0.4H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

Vo [kN]

T-01 CAL0.2H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%] T-02 CAL0.2H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

T-03 CAL1.2H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

Vo [kN]

T-03 CAL0.6H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

Vo [kN]

T-03 CAL0.4H 120 80 40 0 −40 −80 −120 −0.9 −0.6 −0.3 0 0.3 0.6 0.9 Distorsión [%]

Figura 17. Cortante basal medido vs. distorsión: (a) no daño, (b) inicio del agrietamiento, (c) cortante basal máximo.

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pacidad limitada de este tipo de estructuras de someterse a grandes deformaciones no lineales. El porcentaje de amortiguamiento incrementó con el nivel de daño y alcanzó hasta un 22%.

Rigidez [kN/mm]

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60 50 40 30 20 10 0

T-01 H T-01 HV

T-02 H T-02 HV

T-03 H T-03 HV

Respecto al efecto de las dos 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 técnicas de reforzamiento en el comportamiento sísmico del moAceleración máxima de la base [g] delo, las conclusiones más relevantes son las siguientes: Figura 18. Variación de la rigidez equivalente con la intensidad del movimiento en • Ambas técnicas de reforzala base. miento incrementaron la capacidad del modelo para resistir los modos de mostraron la eficacia del sistema de reforzamiento a falla para los que fueron diseñados. Los mejores través de barras verticales de postensado. resultados se obtuvieron en el modelo T-03, donde • Las barras de acero colocadas en la dirección translas barras de postensado en las torres impidieron su versal restringieron la apertura de la nave provocada colapso y la viga de CR perimetral confinó la nave al por la vibración vertical de la bóveda; esto mejoró restringir la apertura de sus paredes de apoyo, lo que sustancialmente el comportamiento del templo. Esdio lugar a un comportamiento similar al de una caja. tos resultados confirmaron que esta técnica simple • La máxima intensidad de movimiento de la mesa y reversible, que se ha utilizado desde la antigüedad vibradora para la que se consideró que los daños para absorber el empuje de las bóvedas y arcos, es fueran reparables correspondió a 60% del movimientambién útil para mejorar el comportamiento sísmico to de referencia para el modelo original. Después de de estos elementos sin la necesidad de modificar la la primera etapa de reforzamiento, el modelo resistió arquitectura original de los templos. La viga perimeuna intensidad de 80% del movimiento de referentral de concreto reforzado mejoró la conexión entre cia, mientras que después de la segunda etapa de los muros longitudinales, la fachada y el ábside; esto reforzamiento este porcentaje incrementó a 120%. redujo la flexión fuera del plano de los muros e increUna buena correlación se obtuvo entre el nivel de mentó la resistencia del modelo a fuerzas laterales. daños observados y la distorsión lateral máxima • En cuanto a la validez de estas pruebas realizadas experimentada por el modelo. La distorsión fue de en modelos a pequeña escala que no cumplen 0.1% cuando el primer daño podía ser detectado. plenamente con las leyes de similitud para cargas Cuando, en todos los modelos (original y reforzadinámicas, se puede concluir que, aunque sus dos), la distorsión superó el 0.4%, grietas de más resultados no pueden extrapolarse directamente a de 3 mm de ancho aparecieron, lo que podría ser los templos, sí dan información cualitativa muy útil considerado un daño severo. acerca de los modos de falla y de los efectos de las • El nivel de daño mostró una buena correlación con técnicas de reforzamiento. En un próximo artículo el aumento del periodo fundamental del templo. Esse tratará de demostrar que los modelos de análisis te parámetro se considera un indicador fiable para no lineales del modelo original y los reforzados puemedir la gravedad de los daños y de la reducción den proporcionar una descripción aproximada del de la capacidad de este tipo de estructura para socomportamiento experimental. También se aplicarán portar nuevos temblores. Cuando el daño severo se estas mismas técnicas numéricas a templos con y produjo en el modelo T-01, el periodo fue 1.7 veces sin refuerzos para evaluar las diferencias y similitudes el periodo del modelo sin daños. de su comportamiento. • Los elementos estructurales que fueron más susAgradecimientos ceptibles a sufrir daño son los campanarios, debido Los autores aprecian las valiosas contribuciones a esta investigación a la gran amplificación de su vibración debido a de Roberto Sánchez y Natalia García y el invaluable y generoso apoyo su esbeltez y a su comportamiento tipo apéndice. del personal técnico del Instituto de Ingeniería de la UNAM, muy especialmente de Roberto Durán, quien fue fundamental para el éxito de Para el modelo original y para la primera etapa de este proyecto. reforzamiento, los campanarios colapsaron en 60% y 80% de la intensidad del movimiento de referencia, Este es el trabajo ganador del Premio Miguel A. Urquijo al mejor artículo respectivamente. Para el segundo esquema de refortécnico publicado en 2013. Si desea obtener la versión completa que zamiento, los campanarios sólo mostraron algunas incluye las referencias bibliográficas, puede solicitarla a ic@heliosmx.org grietas en sus bases para una intensidad de 120% ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org del movimiento de referencia. Estos resultados de-

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167

153

En 2013, los presidentes de En este sentido, es importante Gráfica 1. Distribución de mujeres y hombres México y Estados Unidos de Améampliar los espacios de colaborarica, Enrique Peña Nieto y Barack ción en educación superior, invesObama, lanzaron dos mecanistigación e innovación para permitir mos de cooperación: el Diálogo el flujo de conocimiento y evoluEconómico de Alto Nivel y el Foro cionar de una relación comercial 42% Bilateral sobre Educación Supea la construcción de las bases rior, Innovación e Investigación de una región del conocimiento (FOBESII), dirigidos a que ambos competitiva en la nueva economía 323 países sean más competitivos en global. Una propuesta de plan de el plano mundial. acción conjunta México-EUA en 58% En este contexto nace Propolíticas educativas, de investi287 yecta 100,000, el programa estragación e innovación constituye tégico mexicano para lograr que un ingrediente fundamental para nuestro país se posicione como incrementar la productividad, meMujeres el tercero con más estudiantes jorar la competitividad, enriquecer Hombres y académicos en Estados Uniel mutuo entendimiento, aumentar dos, donde planea contar con el comercio y tener mayores opor100,000 estudiantes, docentes e tunidades económicas en benefiinvestigadores mexicanos para 2018. Proyecta 100,000 cio de miles de jóvenes de ambos países con mejores es una iniciativa que une los esfuerzos de los gobiernos competencias laborales, salarios y condiciones de vida. federal y locales, instituciones académicas y científicas, El 2 de mayo de 2013 en la Ciudad de México, los organizaciones civiles y empresas privadas de México. presidentes Peña Nieto y Obama anunciaron la creación Representa una nueva etapa en la cooperación educatidel FOBESII. El objetivo es desarrollar una visión estratéva y académica entre México y EUA con el fin de impulsar gica de la cooperación en estos ámbitos y promover el talentos mexicanos en educación superior, investigación capital humano y el desarrollo económico de México y e innovación, acercar a ambas naciones y construir EUA para transformar a América del Norte en una región prósperas sociedades del conocimiento. del conocimiento. Entre enero y junio de 2014, ambos países orgaUna agenda académica bilateral nizaron seis talleres binacionales sobre idiomas, para la competitividad movilidad académica, innovación, frontera, desarrollo México y Estados Unidos mantienen amplios vínculos de la fuerza laboral y promoción, con objeto de identieducativos, académicos y científicos. Sin embargo, éstos ficar las áreas de colaboración en materia académica no reflejan la intensidad de los lazos comerciales ni de la y científica, las mejores prácticas y los obstáculos relación entre ambas sociedades. Hay un gran potencial existentes. Participaron cerca de 450 representantes en el desarrollo de la cooperación en educación superior, de los sectores público, privado, académico y de la innovación e investigación que debe ser aprovechado en sociedad civil. El 21 de mayo de 2014 en la Ciudad beneficio de los ciudadanos de ambos países. de México se llevó a cabo el lanzamiento oficial del

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SERGIO ALCOCER MARTÍNEZ DE CASTRO Ingeniero civil y doctor en Ingeniería. En la UNAM fue secretario general, director del Instituto de Ingeniería y coordinador de Innovación y Desarrollo. Fue director de Investigación del Cenapred y subsecretario de Planeación Energética y Desarrollo Tecnológico en la Sener. Actualmente es subsecretario para América del Norte de la SRE. MARTHA NAVARRO ALBO DANIEL GAMBOA GÁLVEZ VICTORIA HUERTA ROOSTAEYAN FERNANDA LÓPEZ OLIVO KAREN MARÍN HERNÁNDEZ

Proyecta 100,000. Nuevas oportunidades de cooperación México-EUA

Cuadro 1. Metas de movilidad estudiantil y académica de Proyecta 100,000 Metas Modalidad

228 202

Nivel

2014

2015

2016

2017

2018

20142018

Logros 2014

Estancias sin crédito, 3 meses

Licenciatura

5,000

9,000

13,000

17,000

20,000

64,000

1,989

Estancias con créditos, 6 meses

Licenciatura

7,956

8,000

11,000

14,000

17,000

20,000

70,000

9,071

Estancias con créditos, 6 meses

Posgrado

8,400

14,000

20,000

25,000

30,000

97,400

1,237

Grado

Posgrado

1,600

4,000

6,000

8,000

10,000

29,600

4,428

1,078

2,000

5,000

7,500

10,000

12,500

37,000

2,232

928

2,000

3,000

4,000

5,000

7,500

21,500

8,654

14,199

27,000

46,000

64,500

82,000

100,000

319,500

27,611

366profesionales Prácticas Otros cursos cortos, inglés Total

99 96 92 88 82 75 72 66 60 59 59 58 57 54 54

Datos 2013*

Avances

4,237

Fuente: Proyecta 100,000. Hacia una región del conocimiento, propuesta del Grupo de Consulta Mexicano del Foro Bilateral sobre Educación Superior, Innovación e Investigación (FOBESII), Foro Consultivo, Científico y Tecnológico, A.C., 2013, México. *Open Doors 2013.

FOBESII por parte de José Antonio Meade, secretario de Relaciones Exteriores de México, y John Kerry, secretario de Estado de EUA. Participaron el secretario de Educación Pública, el director general del Conacyt y la directora de la Fundación Nacional para la Ciencia de EUA. De igual forma se dio inicio al programa Proyecta 100,000, iniciativa mexicana que establece como objetivo que 100,000 estudiantes y docentes mexicanos realicen estancias académicas en EUA y 50,000 estadounidenses lo hagan en México para el año 2018.

52 50

182

169

tégicos con visión regional cuya definición considera diferentes criterios: problemas comunes que necesiten un enfoque transdisciplinario; industrias donde existan 30% capacidades, experiencia y articulación en cadenas productivas; sectores emergentes, así como proyectos científicos de frontera. En una primera etapa, Proyec70% ta 100,000 se propone atender los siguientes sectores de la economía: energía, infraestructura, automotriz, agroindustrial, tecnologías de la información Estudiantes y comunicación, aeroespacial, Docentes salud y servicios. Las áreas de enfoque son ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas para temas de frontera, temas Hacia una región del conocimiento emergentes y problemas nacionales. De igual forma, La Secretaría de Relaciones Exteriores (SRE), por medio se requieren las ciencias sociales y las humanidades, de la Agencia Mexicana de Cooperación Internacional pues actualmente los problemas son inter, trans y mulpara el Desarrollo (Amexcid), es responsable de gestiotidisciplinarios. nar las estrategias de Proyecta 100,000 en coordinación A tan sólo 18 meses de que se acordara el estacon instituciones gubernamentales, instituciones bina- 42%blecimiento del FOBESII y a seis meses de haber sido cionales, representantes del sector privado, gobiernos lanzado formalmente Proyecta 100,000, la dinámica de locales, asociaciones educativas e instituciones de la cooperación académica y científica entre México y educación superior en México y EUA. EUA está cambiando positivamente. Entre los avances 323 Proyecta 100,000 plantea pasar de los más de logrados resaltan: 14,000 estudiantes y 1,500 académicos mexicanos que • El lanzamiento del Portal Binacional de Movilidad 58% estudian o realizan estancias en EUA en la actualidad Académica “Mobilitas”, para difundir las ofertas edu287 a 100,000 en 2018. Lo anterior implica que casi 320 mil cativas de ambos países (http://mobilitasedu.net). estudiantes y académicos mexicanos se beneficien de • La participación, en el verano de 2014, de más de estudiar y hacer estancias en ese país entre 2014 y 2018; 700 mexicanos en diferentes programas educativos Mujeres para ello, se propone un incremento gradual y sostenido y de investigación en distintas universidades de EUA. Hombres del número de estudiantes mexicanos allá. • En el otoño de 2014, la participación de casi Los objetivos propuestos demandan la colaboración 300 alumnos de universidades tecnológicas bientre los sectores académico, público, privado y social. lingües de México en el Programa SEP-BécalosDe igual forma, reclaman un enfoque en sectores estraSantander Universidades, en el que, además de Gráfica 2. Distribución de docentes y estudiantes

167

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153

Proyecta 100,000. Nuevas oportunidades de cooperación México-EUA

Gráfica 3. Distribución de becarios por estado fronterizo 323

Chihuahua

287

Sonora

42% Gráfica 4. Distribución de becarios por estado

México

732

Jalisco Hidalgo

606 421 372

Sinaloa

365

Puebla 182

Tamaulipas

Chihuahua

323

Chiapas

314 293

Distrito Federal Nuevo León

169

Coahuila

167

Baja California

153

tomar cursos de sus áreas de estudio, están perfeccionando el dominio del idioma inglés y realizando prácticas profesionales. • El desarrollo del Programa de Becas de Inversión en el Conocimiento FOBESII-Proyecta 100,000, mediante el cual el Conacyt otorga hasta 1,000 becas para que estudiantes de posgrado realicen estancias cortas de investigación en EUA. • La celebración de la primera Feria de Movilidad Educativa México-Estados Unidos, espacio itinerante para facilitar la interacción entre estudiantes mexicanos y los representantes de las universidades estadounidenses participantes y para brindar información sobre las oportunidades de estudio en EUA. Durante septiembre y octubre, esta feria recorrió diferentes puntos de la República: la Ciudad de México, Oaxaca, Mérida, Monterrey, Hermosillo y Tijuana. Los vínculos interinstitucionales también se han acrecentado sustancialmente: • En marzo de 2014, por primera vez, 50 rectores y directivos de universidades mexicanas participaron en la conferencia anual del American Council on Education (ACE) y cinco universidades mexicanas forman ya parte de la Association of Public and Landgrant Universities (APLU). • Han visitado México una gran diversidad de rectores de universidades estadounidenses, como Janet Napolitano del sistema de la Universidad de California, Drew Faust de la Universidad Harvard, David Leebron de la Universidad Rice, Robert Frank de la Universidad de Nuevo México y Rafael Reif del Instituto Tecnológico de Massachusetts, entre otros. • También se han multiplicado la negociación y firma de acuerdos de colaboración en materia educativa. Se tienen registrados más de 15 en el último año. Por

Hombres

257

Guanajuato

248

Querétaro Aguascalientes

240 232

Yucatán

205

Quintana Roo Tamaulipas

196 182

Michoacán

181

Guerrero

171

Colima

170

Nuevo León

169

Coahuila

167

Durango

162

Baja California

153

Tabasco

145

Morelos

139

San Luis Potosí

134

Zacatecas

126

Nayarit

Mujeres

287

Sonora Veracruz

Campeche

58%

111 109

Oaxaca

Tlaxcala

Baja California Sur 20

ejemplo, el gobierno de México firmó un memorando de entendimiento con los gobiernos de California y Nueva Jersey. Especialmente destaca el lanzamiento de la convocatoria del Programa de Capacitación de Estudiantes y Docentes SEP-SRE-Proyecta 100,000, el cual becó a casi 7,500 estudiantes y docentes de instituciones públicas de educación superior para realizar estudios de idioma inglés como segunda lengua en EUA. Uno de los aspectos fundamentales para facilitar la movilidad académica de México hacia EUA es el dominio del idioma. De acuerdo con el estudio “Mexicanos y los idiomas extranjeros” (Mitofsky, 2013), 12.9% de la población adulta afirma hablar inglés, lo cual representa 9.5 millones de mexicanos mayores de 18 años con conocimiento

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Proyecta 100,000. Nuevas oportunidades de cooperación México-EUA

México Jalisco Hidalgo Sinaloa Puebla Chihuahua Chiapas Distrito Federal Sonora Veracruz Guanajuato Querétaro Aguascalientes Yucatán Quintana Roo Tamaulipas Michoacán Guerrero Colima Nuevo León Coahuila Durango Baja California Tabasco Morelos San Luis Potosí Zacatecas Campeche Nayarit Oaxaca Tlaxcala Baja California Sur

de ese idioma. De éstos, solamente 12% dice que lo lee perfectamente bien y el 9% menciona que lo habla con 732personas aproximadamente. calidad, es decir 855,000 En escala nacional y global, es una realidad que la falta 606 de conocimiento del idioma inglés limita las oportunida421 des profesionales, ya que es una herramienta de movi372 lidad laboral. Por lo anterior, como estrategia prioritaria 365 de Proyecta 100,000, se decidió enfocar los esfuerzos de 323 movilidad estudiantil y académica en estancias para el 314 fortalecimiento del idioma inglés como eje transversal en 293 la coyuntura de las reformas en materia energética y de telecomunicaciones. 287 La convocatoria ofreció hasta 7,500 becas para 257 realizar estudios intensivos de idioma inglés en centros 248 universitarios de EUA entre el 20 de octubre y el 31 de 240 diciembre de 2014. La población objetivo fueron estu232 diantes con grado de licenciatura o técnico superior universitario y docentes de instituciones públicas de 205 educación superior. El proceso de selección de entre los 196 casi 24,000 solicitantes fue realizado por la Coordinación 182 Nacional de Becas de Educación Superior (CNBES) a 181 partir de diversos criterios, primordialmente la situación 171 económica de los postulantes, con prioridad para aque170 llos que demostraran ser parte del programa Prospera, 169 recibir menos de cuatro salarios mínimos mensuales, residir en uno de los municipios incluidos en los progra167 mas Cruzada Nacional contra el Hambre y Programa 162 Nacional para la Prevención Social de la Violencia y De153 lincuencia; pertenecer a una comunidad indígena rural, 145urbana o urbana-rural marginada, y tener dependientes 139económicos, además de contar con alguna discapaci134dad, estudiar en un programa que pertenezca a las áreas 126 científicas y tecnológicas, contar con un promedio entre 111 10 y 9.0 y ser mujer. La estancia de capacitación se realiza en un centro 109 de enseñanza del idioma inglés como segunda lengua 98 certificado y perteneciente a una institución de educa97 ción superior en EUA. Los 7,500 lugares fueron negocia20 dos por la Coordinación General de Proyecta 100,000, y hubo una respuesta positiva de 142 instituciones de educación superior en 40 estados de EUA, que reciben todos los años en sus programas de estudios a estudiantes de naciones como China, Arabia Saudita, Japón, Corea del Sur y, recientemente, Brasil. El monto de la beca otorgada es de 65,000 pesos para cubrir la inscripción y colegiatura para todos los componentes académicos del programa, la pensión alimentaria y el alojamiento durante la duración del programa, el pago de trámites de pasaporte y de visa de estudiante, seguro de gastos médicos y apoyo para la compra del boleto de avión México-EUA-México. La composición el grupo de 7,425 becarios, provenientes de las 32 entidades federativas del país y de todos los subsistemas de educación superior, fue 58% mujeres y 42% hombres; 70% estudiantes y 30% docentes, con un rango de edad de los 17 a los 71 años, siendo la edad promedio 26 años (véanse gráficas 1 y 2).

Gráfica 5. Distribución de becarios por estado de EUA

California Texas Arizona Illinois Washington Florida New Mexico Oklahoma New York Missouri Connecticut West Virginia Indiana Kentucky Kansas Michigan Mississippi Ohio Tennessee Alabama Colorado Georgia Maryland Wisconsin Minnesota South Dakota Massachusetts Louisiana Delaware Utah Hawaii Pennsylvania Idaho North Dakota North Carolina Virginia New Jersey Maine Rhode Island South Carolina

1,535 1,343 741 402 320 312 276 250 218 184 170 159 120 107 106 105 91 87 83 71 69 64 60 59 54 50 45 38 35 34 32 29 29 28 26 23 20 20 19 11

Los primeros cinco estados de la República con más becarios son el Estado de México, Jalisco, Hidalgo, Sinaloa y Puebla. El programa dio especial importancia a la frontera, a fin de impulsar el desarrollo del bilingüismo en la región. El 17.25% de los beneficiarios vive en estados fronterizos (véanse gráficas 3 y 4). Los cinco estados de EUA que más becarios reciben son California (1,535), Texas (1,343), Arizona (741), Illinois (402) y Washington (320) (véase gráfica 5). Entre las áreas de estudio destacan las ingenierías: industrial, en ciencias computacionales, mecatrónica, en tecnologías de la información, en gestión empresarial, ambiental, civil y en biotecnología, así como arquitectura, administración, negocios internacionales, educación, gastronomía y enseñanza del inglés, entre otras (véase gráfica 6).

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Proyecta 100,000. Nuevas oportunidades de cooperación México-EUA

Todos los estudiantes realizarán una prueba antes y después del curso de idioma inglés, con el fin de evaluar el éxito académico del programa. Para 2015 se espera poder apoyar programas de esta naturaleza enfocados en los sectores prioritarios para el desarrollo del país. En cuanto a planes de repatriación de los beneficiarios, un tema muy importante, la convocatoria de becas SEP-SRE-Proyecta 100,000 contempla que una vez que los estudiantes finalizan su curso de inglés de cuatro semanas regresen a México a terminar sus estudios de licenciatura. De igual forma, los docentes deben regresar a impartir clases, y las visas otorgadas son temporales.

Gráfica 6. Distribución por carrera, top 20

Ingeniería industrial Ingeniería en mecatrónica Ingeniería en sistemas computacionales Arquitectura Ingeniería en tecnologías de la información Ingeniería en gestión empresarial Ingeniería ambiental Licenciatura en administración Licenciatura en negocios internacionales Ingeniería en biotecnología Licenciatura en educación primaria Ingeniería civil Licenciatura en gastronomía Ingeniería en metal mecánica Licenciatura en enseñanza del inglés Ingeniería química Ingeniería bioquímica Médico cirujano y partero Técnico superior universitario en Turismo, área Desarrollo de Productos Alternativos Técnico superior universitario en Desarrollo de negocios, área Mercadotecnia

Conclusiones El FOBESII, creado en mayo de 2013, refleja el consenso de los sectores público, privado, académico y social de México y Estados Unidos para invertir en la competitividad de América del Norte, al impulsar la movilidad académica, promover el desarrollo del capital humano del siglo XXI y desarrollar proyectos de investigación e innovación conjuntos. Entre los logros del FOBESII y Proyecta 100,000 destacan el desarrollo de consorcios binacionales, la firma de al menos 23 convenios de colaboración entre instituciones de educación superior de México y Estados Unidos, así como la creación del portal binacional de oferta académica “Mobilitas”. Al día de hoy, alrededor de 12 mil estudiantes y profesores mexicanos se han beneficiado de programas de intercambio académico en Estados Unidos. Se ha puesto énfasis en la movilidad dirigida a la adquisición de habilidades en el idioma inglés. Los apoyos se han distribuido de la siguiente manera: 5,210 becas a estudiantes y 2,234 a docentes para realizar estudios de inglés mediante el Programa de Capacitación de Estudiantes y Docentes SEP-SRE-Proyecta 100,000; 1,212 becarios beneficiados por el Programa IME Becas; la participación de 296 alumnos de universidades tecnológicas bilingües de México en el Programa SEP-BécalosSantander Universidades en centros de enseñanza, así como más de 2,900 estudiantes mexicanos que cursaron estudios en diferentes universidades de Estados Unidos durante el verano pasado. Las cifras anteriores se suman a las registradas en el informe Open Doors 2014 sobre el intercambio académico internacional que lanzó el pasado 17 de noviembre el Instituto de Educación Internacional. En él se muestra que el número de mexicanos que estudian en Estados Unidos se incrementó en 4.1% respecto al ciclo anterior,

366 228 202 99 96 92 88 82 75 72 66 60 59 59 58 57 54 54 52 50

al pasar de 14,199 a 14,779 en el año académico 20132014, con lo cual México se mantuvo como el noveno país de origen de estudiantes internacionales en Estados Unidos. Por su metodología basada en encuestas voluntarias y los tipos de intercambio que reporta, este informe sólo refleja la movilidad de estudiantes realizando estudios de licenciatura, maestría y doctorado, así como de profesores, en Estados Unidos hasta agosto de 2014. México continuará colaborando con Estados Unidos en el desarrollo de una visión compartida sobre cooperación educativa y en el despliegue de iniciativas para promover la colaboración bilateral y las oportunidades 323 Chihuahua económicas para ambas sociedades, y para fomentar una fuerza laboral del siglo XXI que convierta a América del Norte en la región más competitiva del mundo. Los 287 Sonora programas y actividades instaurados a la fecha son muestra del compromiso renovado entre los gobiernos de México y EUA para ampliar y profundizar el vínculo 182visión de una relación Tamaulipas entre ambos países y reflejan la bilateral con proyección estratégica para competir en la economía global del siglo XXI Nuevo León

169

Referencias Consulta Mitofsky (enero, 2013). “Mexicanos y los idiomas extranjeros”. México. Coahuila 167 FOBESII (2013). Proyecta 100,000. Hacia una región del conocimiento. Propuesta del Grupo de Consulta Mexicano del Foro Bilateral sobre Educación Superior, Innovación e Investigación, Foro Consultivo, Científico y Tecnológico, A.C. México. Baja California 153 Institute of International Education (2014). Open Doors 2014. http:// www.iie.org/Research-and-Publications/Open-Doors. ¿Desea opinar o cuenta con mayor información sobre este tema? Escríbanos a ic@heliosmx.org

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OBRAS MAESTRAS DE LA INGENIERÍA

Nuevos parques eólicos fuera de costa

FOTO: DONGENERGY.COM

La Asociación Europea de Energía Eólica fijó un objetivo de utilización de energía producida por viento de 40 GW instalados en 2020 y 150 GW en 2030. A finales de 2011 en Europa había 53 parques eólicos marinos en aguas de Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Irlanda, Países Bajos, Noruega, Suecia y el Reino Unido, con una capacidad operativa de 3,813 MW, mientras que 5,603 MW se encontraban en proceso.

Los parques éolicos en alta mar son una opción energética debido a sus ventajas y a pesar de sus desventajas.

Las velocidades promedio del viento en el mar son mayores que en tierra, por lo que la potencia eólica disponible es mayor comparada con los parques eólicos ubicados en tierra firme. Las torres de las máquinas pueden ser más bajas, pues debido a la baja turbulencia y la poca rugosidad superficial, la velocidad aumenta más rápidamente con la altura que en tierra. Las torres y las cimentaciones deben ser lo suficientemente fuertes para resistir el oleaje que impera en sus alrededores, que puede llegar a ser hasta de 20 m en algunos sitios, como en el Mar del Norte. En los cálculos de diseño se considera la presión dinámica, el movimiento de las olas y la oscilación natural propia de la torre. Otro elemento técnico considerado es la corrosión y la necesidad de un sistema de enfriamiento por las altas temperaturas que deben resistir las instalaciones en verano y que pueden afectar la calidad del lubricante, dañar los componentes electrónicos y expandir las partes mecánicas. Los parques eólicos marítimos requieren un fuerte sistema para hacer frente a las tormentas eléctricas, que afectan principalmente las aspas y los sistemas electrónicos.

Los cimientos y las torres de estos parques eólicos están sometidos a fuertes cargas provenientes del viento y de las olas, por separado o en combinación. Los ingenieros de proyecto deben ser capaces de prever las vibraciones y la fatiga a que estarán expuestos los parques eólicos fuera de costa. Debido a las limitaciones en cuanto al impacto del ruido producido, en los parques terrestres la velocidad en la punta del aspa se limita a 65 m/s, mientras que en los marítimos puede llegar hasta 90 m/s en los biaspas y 75 m/s en los triaspas, por lo que la productividad de la turbina es mayor. Por otro lado, las condiciones de clima más severas y las largas distancias de las costas hacen que se incrementen los costos de mantenimiento y decrezca la disponibilidad del tiempo de funcionamiento al aparecer reparaciones inesperadas. En vista de las ventajas y a pesar de las desventajas, cada vez más países, principalmente europeos, han orientado cuantiosos recursos a la energía producida por el viento, y más particularmente a los parques eólicos marinos o costa fuera.

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Nuevos parques eólicos fuera de costa

Detalles técnicos Las turbinas fuera de costa requieren diferentes tipos de cimientos para su estabilidad, de acuerdo con la profundidad del agua. Hasta la fecha existen diferentes soluciones: • La torre de pilote o monopilote, de unos seis metros de diámetro. Consiste en un tubo de acero autosustentado que se introduce unos 10-20 m en el fondo del mar. Se caracteriza por un suave balanceo y es adecuada para profundidades de hasta 25 metros. • Las bases de trípode están hechas de acero y constan de tres patas. Suelen estar enterradas con barras en el fondo del mar. Son más rígidas que las anteriores, por lo que su balanceo es menor. • La cimentación por gravedad es usada en sitios marinos de entre 20 y 80 m de profundidad. En lugar de concreto armado se utiliza un tubo de acero cilíndrico situado en una caja de acero plana sobre el lecho marino. • Las islas artificiales de concreto se emplean para profundidades menores, ya que su costo es mayor mientras más profundo se encuentra el fondo marino. • Para mayores profundidades, también se utilizan boyas que soportan una o más turbinas o pontones que soportan múltiples turbinas.

Europa a la vanguardia China cuenta con dos parques eólicos marinos en funcionamiento con 131 y 101 MW de capacidad. En América, la provincia de Ontario, en Canadá, lleva a cabo diversos proyectos en los Grandes Lagos, incluido Trillium 1, que producirá más de 400 MW, situado a unos 20 km de la costa. Sin embargo, Europa es el continente donde ha proliferado la instalación de parques eólicos offshore o fuera de costa. En febrero de 2012 los dos parques eólicos marinos más grandes del mundo eran Walney, con 367 MW,y Thanet, con 300 MW, ambos en el Reino Unido. En pocos años, el panorama cambió. Ahora, el parque eólico London Array, con 630 MW, ocupa el primer lugar. London Array está situado en el perímetro exterior del estuario del Támesis, en el Reino Unido; es el mayor parque eólico marino y el sexto mayor parque eólico del mundo en términos generales. Dispone de un área de aproximadamente 100 km² en el que se han desplegado más de 450 km de cables submarinos. Las instalaciones comprenden 175 aerogeneradores, una subestación en tierra y dos subestaciones en alta mar. La primera turbina quedó instalada en enero de 2012, y 12 meses después finalizó la colocación de la

Nuevos parques eólicos fuera de costa

Cuadro 1. Nuevos parques eólicos costa fuera en Dinamarca Cap. (MW)

Puesta en servicio

Anholt

400

Horns Rev 2

209

Rødsand II

207

Parque eólico

Costo de construcción

Factor de capacidad (%)

Profundidad promedio (m)

Km a la costa

2013

1.664 bdd

46.7

15-19

2009

582.2 mdd

48.4

9-17

2010

495.5 mdd

42.1

6-12

Cap.: Capacidad nominal catalogada del parque. Factor de capacidad promedio: Energía promedio generada por el parque, como porcentaje de su capacidad nominal. bdd: Billones de dólares. mdd: Millones de dólares.

última. El London Array fue inaugurado de forma oficial en julio de 2013. Greater Gabbard, de 500 MW, se posiciona como el segundo mayor del mundo por capacidad instalada. Está situado a 25 kilómetros de la costa de Suffolk en el Mar del Norte, Reino Unido. Consta de 140 turbinas de 3.6 MW cada una instaladas en monopilotes de acero colocados entre 24 y 34 metros de profundidad, operación en la que intervino el buque Seajacks Leviathan. Bard Offshore 1, ubicado a 100 kilómetros al noroeste de la isla de Borkum en el Mar del Norte, es el tercer mayor parque eólico marino del mundo; cubre un área de 60 km² con 80 turbinas de 5 MW cada una. La última turbina se instaló a finales de julio de 2013. Suministra 80% de la producción de energía en alta mar de Alemania.

Hechos y números 5 GW: Capacidad instalada en 2012 en la UE 6.56 GW: Capacidad instalada en 2013 en la UE 522: Turbinas erigidas en 2013 (promedio de 4.3 MW por día) 2,080: Total de turbinas instaladas y conectadas a la red 69: Número de parques eólicos fuera de costa en 11 países europeos 3.68 GW: Capacidad eólica fuera de costa instalada en el Reino Unido

Las turbinas en el Bard Offshore 1 contienen más de 120 mil toneladas de acero, incluyendo una conexión a tierra de más de 200 km, lo cual la convierte en la más larga de su tipo en el mundo. Los primeros 40 aerogeneradores del parque eólico se instalaron en un tiempo récord de siete meses con una variedad de plataformas autoelevatorias y buques de apoyo. Dinamarca En Dinamarca, los dos parques eólicos más destacados son Horns Rev y Anholt (véase cuadro 1). Horns Rev es un área poco profunda (depósitos de arena glacial y marina) en la zona oriental del Mar del

Norte, aproximadamente a 15 kilómetros del punto más occidental de Dinamarca, Blåvands Huk. El parque eólico Horns Rev 2 cuenta con 91 turbinas eólicas de 2,300 kW de potencia y un diámetro de 93 m. Las góndolas tienen una altura de 68 m y su potencia nominal total es de 209,300 kW. Como parte del Acuerdo de Política Energética del gobierno de Dinamarca, se concibió el proyecto Anholt en febrero de 2008. El único licitante recibió la licencia para construirlo en 2010. Los costos estimados del parque eólico fueron de aproximadamente 1.35 billones de euros o 1.65 billones de dólares. Durante la operación, la empresa recibirá 17 centavos de dólar por kilowatt hora durante la producción de los primeros 20 TW·h (entre 12 y 13 años de producción). Anholt está constituido por un total de 111 turbinas eólicas con capacidad de 3.6 MW cada una. Su capacidad total es de 400 MW y puede generar la electricidad equivalente al consumo anual de 400,000 hogares daneses, lo que equivale al 4% del consumo eléctrico de Dinamarca. Anholt se construyó durante el periodo 2012-2013 y cubre un área de 88 km2 entre Djursland y la isla de Anholt. El peso total de cada turbina es de 460 toneladas. Cada aspa pesa 18 toneladas, la torre 200 toneladas, y la góndola 205 toneladas. La longitud de los cimientos varía de 37 a 55 metros, y su peso va de 400 a 630 toneladas. Unos 160 km de cable conectan las turbinas con la subestación. La compañía que suministró las turbinas se encargará, junto con la constructora, del mantenimiento del proyecto eólico durante un periodo de cinco años. El gobierno danés tiene previsto cubrir con energía eólica la mitad de la demanda eléctrica del país para 2020. En abril de 2012 el parlamento danés acordó por mayoría emitir una licitación en 2013 para la instalación de otro parque eólico de 400 MW, el Horns Rev 3, y uno de 600 MW en Kriegers Flak, en el mar Báltico

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Marzo 18 al 20 IX Congreso Internacional AMIP Asociación Mexicana de Infraestructura Portuaria, Marítima y Costera, A.C. Veracruz, México www.amip.org.mx Mayo 10 al 13 International Conference on Sustainable Design, Engineering and Construction - ICSDEC 2015 ELSEVIER Chicago, EUA www.icsdec.com

Julio 22 al 25 1er Congreso Iberoamericano sobre Sedimentos y Ecología Querétaro, México Programa Hidrológico Internacional, UNESCO www.congresosedimentos.mx sedimentos2015@tlaloc.imta.mx

Herejes Leonardo Padura México, Tusquets, 2013 En 1939, el S.S. Saint Louis en el que viajaban novecientos judíos que habían logrado huir de Alemania pasó varios días fondeado frente a La Habana en espera de que se autorizara el desembarco de los refugiados. El niño Daniel Kaminsky y su tío aguardaron en el muelle a que descendieran sus familiares, confiados en que éstos utilizarían ante los funcionarios el tesoro que portaban a escondidas: un pequeño lienzo de Rembrandt que pertenecía a los Kaminsky desde el siglo XVII. Pero el plan fracasó y el barco regresó a Alemania, llevándose consigo toda esperanza de reencuentro. Muchos años después, en 2007, cuando ese lienzo sale a subasta en Londres, Elías, el hijo de Daniel, viaja desde Estados Unidos a La Habana para aclarar qué sucedió con el cuadro y con su familia. Sólo alguien como el investigador Mario Conde –protagonista de una serie policiaca del mismo autor– podrá ayudarle. Elías averigua que a su padre le atormentaba un crimen y que el cuadro, una imagen de Cristo, tuvo como modelo a otro judío que durante el siglo XVII en Ámsterdam rompió todas las convenciones de clase y de religión para trabajar en el taller de Rembrandt y aprender a pintar con el maestro

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Noviembre 15 al 18 XV Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica Sociedad Argentina de Ingeniería Geotécnica Buenos Aires, Argentina www.saig.org.ar conferencesba2015.com.ar

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