Restauración Templo Parroquial by Parroquia San Joaquín Flores

REFUERZO ESTRUCTURAL DE LA PARROQUIA DE SAN JOAQUÍN DE FLORES DE HEREDIA MC-0000 MC-1129JN Participantes

Ing. Miguel F. Cruz Azofeifa, Dr. Sc. Ing. Fabricio Chavarría Salas MIGUEL CRUZ & ASOCIADOS LTDA. INGENIERÍA ESTRUCTURAL

El templo se ubica en el distrito de San Joaquín en el cantón de Flores de Heredia. Pertenece a la Temporalidades de la Diócesis de Alajuela. Declarada patrimonio arquitectónico por el decreto N° 27492-C (Gaceta N° 245 del 17 diciembre de 1998). De acuerdo con el historiados Vargas la ceremonia de colocación de la primera piedra fue el 11 de setiembre de 1865. El festejo de bendición se efectuó el 01 de diciembre de 1888. Al momento de la inauguración faltaban alguno detalles de las torres y las aceras exteriores.

Descripción del templo

El templo tiene un especio ceremonial de 43 m de largo por 17 m de ancho. Tiene tres naves divididas por columnas de madera dentro de fustes del mismo material. Las naves laterales tienen cielos planos, pero la central los tiene en forma de b贸veda. Estos cielos contin煤an sobre el presbiterio. En el extremo norte del presbiterio existe una capilla y en el otro extremo se encuentra la sacrist铆a.

Descripci贸n del templo

La construcción es a base de bloques de piedra (mampostería de granito) traídos de Cartago. En el exterior están expuestos y en el interior recubiertos con repellos La unión entre los bloques se realizó con una argamasa de cemento, cal y arena. Se considera que todo el espesor de las paredes no es de piedra y tiene un relleno de cal y canto. Los techos son a base de cerchas de madera apoyadas en las columnas internas y las fachadas norte y sur. La cubierta es de tejas de barro sobre láminas galvanizadas . Las torres son de concreto reconstruidas en 1914 a causa del sismo de 1910.

Descripción del templo

Fachada principal

Fachada norte

Nave central

Descripci贸n del templo

Interior

Cubierta de techos

Torre sur

Descripci贸n del templo

Se realizó un levantamiento de daños con base en visitas al sitio. Se consignó el deterioro en fichas de daños y en un plano para este efecto. Entre los daños existen: grietas, suciedad en paredes, daños en pintura, presencia de humedad, afloramiento de plantas, deterioro de acabado de piso, suciedad por aves, filtraciones en techos, suciedad en techos, entre otros. A cada tipo de daño se le asignó un número, el cual se ubico en planta y en elevaciones.

Levantamiento de daños

Planos de da単os y de grietas

La metodología del fichero de daños se basa en la propuesta de la Arq. Paula Rojas. Los criterios de intervención son: consolidación, reintegración, reestructuración, reconstrucción, restauración y remodelación. Existen trece fichas: fachada oeste, este, norte sur, capilla, sacristía, columnas, pisos, torres, cubierta de techos, estructura de techos, coro y cruz. Se recomienda realizar un trabajo de restauración de los elementos arquitectónicos y realizar un estudio técnico de las instalaciones eléctricas y mecánicas.

Fichero de daños

Grieta

Humedad

Afloramiento de plantas

Ficha de da単os de fachada principal

Grieta diagonal

Pintura

Daño en zócalo

Ficha de daños de fachada principal

Grieta horizontal

Suciedad por aves

Oxidaci贸n del refuerzo

Da帽o en z贸calo

Ficha de da帽os de torres

Se realizó un estudio de la estructura para determinar la vulnerabilidad estructural. Se determinaron defectos de estructuración. Para ello se determinó las propiedades mecánicas de la mampostería con base en referencias bibliográficas. Se determinó el coeficiente sísmico de revisión según el CSCR-2002. Se estimó la posible aceleración producto de los sismos de Cóbano (1990), Piedras Negras (1990), Limón (1991) y Cinchona (2009).

Estudio de vulnerabilidad sísmica

Se realizaron modelos matemáticos por computador, los cuales se verificaron con los daños (grietas) existentes por sismos anteriores. Con base en las fuerzas internas y la resistencia de las paredes se estableció la vulnerabilidad de la obra.

Estudio de vulnerabilidad sísmica

Estructura de techos simplemente apoyada en las fachadas norte y sur y en las sacrist铆as. No hay apoyo en las fachadas principal y posterior Ausencia de diafragma a nivel de techos o viga corona. Muros de gran longitud sin apoyos intermedios (alta flexibilidad de los muros fuera de su plano). Altura de frontones sin apoyos fuera del plano. Columnas internas con apoyo simple con cerchas. Orificio del reloj (concentraci贸n de esfuerzos). Arcos de buques sin refuerzo. Concreto de las torres de baja capacidad y acero de refuerzo con poco recubrimiento (贸xido).

Defectos de estructuraci贸n

Fachadas sin apoyos intermedios

Apoyo simple de cerchas

ﾃ度ido

Defectos de estructuraciﾃｳn

Grieta diagonal

Grieta horizontal

Flexibilidad de paredes fuera de su plano

Defectos estructurales

Las propiedades mecánicas en este tipo de

construcción es muy variable y requiere pruebas destructivas. Se decidió utilizar valores medios según referencias de estudios. En el estudio se consideró la posible variación de un 50 %. Resistencia compresión: 6 kg/cm2. Resistencia tracción: 1.5 kg/cm2. Módulo de Young: 10 000 kg/cm2. Densidad del conjunto: 2 079 kg/m3.

Propiedades mecánicas

Zona sísmica: III. Sitio de cimentación: S3. Aceleración pico efectiva: 0.36g. Sistema tipo muro. Ductilidad local moderada con elementos frágiles. Factor de sobre-resistencia: 2.0. Factor de importancia: 1.0. Ductilidad global asignada: 1.0. Factor espectral dinámico: 2.5. Reducción por vida útil: 2/3. Coeficiente sísmico: 0.30.

Coeficiente sísmico

Se utilizaron varias reglas de atenuación. Se escogió la regla que mejor predice cada sismo con los datos en estaciones cercanas. Valores de aceleración pico efectiva estimados en San Joaquín: Cóbano (1990): 0.139 g. Piedras Negras (1990): 0.128g. Limón (1991): 0.088g. Cinchona (2009): 0.158g.

Aceleración por sismos anteriores

Se utilizó el programa SAP 2000 v14.1.0. Se realizaron los modelos con la técnica del elemento finito. Estos son del tipo “shell” (cascarón). Se realizó un análisis modal (los periodos se encuentran en la zona de valores constantes). Con estos se determinaron las formas modales (flexibilidad del sistema) y zonas de concentración de esfuerzos.

Modelos matemáticos

Fachadas norte y sur

Fachada posterior

SacristĂas

Fachada principal

Modelos matemĂĄticos

Grietas en fachadas norte y sur

Grietas verticales

Grietas horizontales

Grietas diagonales

Resultados del anรกlisis con sismo de Cinchona (fachadas norte y sur)

Grietas en fachadas principal

Grietas horizontales

Grietas diagonales

Resultados del anรกlisis con sismo de Cinchona (fachada principal)

Grietas en fachadas posterior

Grietas horizontales

Grietas diagonales

Resultados del anรกlisis con sismo de Cinchona (fachada posterior)

Grietas horizontales

Resultados del anĂĄlisis con sismo de Cinchona (sacristĂas)

Las fachadas son muy flexibles fuera de su plano (primeras formas modales). Los periodos se encuentran en la zona de valores constantes y mรกximo del espectro. Los modelos se validaron son las grietas existentes. La resistencia del material para los tres valores (0.5 Rmedia, Rmedia, 2Rmedia) es inferior a los esfuerzos mรกximos.

Vulnerabilidad esperada

Los desplazamientos inelásticos esperados con el análisis tipo diseño son inferiores a los límites. Debido a la falla del material es de esperar que los valores reales sean superiores. Puede existir colapsos parciales y total de las cerchas de techos por desplazamientos relativos. El daño estructural presente se incrementará si se presenta una aceleración similar a la de revisión.

Vulnerabilidad esperada

Ese daños no cumple con los objetivos de desempeño establecidos en el CSCR-2002. Es necesario reforzar la estructura de modo que se incremente la rigidez, resistencia, hiperestaticidad y redundancia del sistema. Este intervención debe realizarse a corto plazo (no más de 2 años) debido al riesgo de la obra.

Vulnerabilidad esperada

Con

base en los modelos matemรกticos y los resultados del anรกlisis se realizรณ una propuesta de refuerzo. El concepto de refuerzo consiste en incrementar la rigidez de cada pared introduciendo elementos nuevos que tomen las cargas laterales y las lleven a la cimentaciรณn o a elementos existes en su direcciรณn fuerte.

Refuerzo estructural

Coeficiente sísmico

Se construirá una armadura plana a nivel de la corona de los muros de las fachadas norte y sur. Esta se unirá a las cerchas de madera existentes para reducir el número de elementos a colocar y para fijar el techo a las paredes. Esta llevará la carga a las paredes principal y posterior. Debido a la longitud de las fachadas laterales se construirán marcos de concreto reforzado que llevarán parte de la carga a la cimentación.