conservación tierra

BASES PARA LA CONSERVACIÓN SISMORRESISTENTE DE

CONSTRUCCIONES DE TIERRA

Universidad Católica del Perú

Julio Vargas Neumann Profesor

SISMO DE HUARAZ, PERU 1970

PERU: 5000 años Construyendo en Tierra

CHAN CHANCARAL

HUACA DE LA LUNA


Más de 300 Sitios Patrimoniales alrededor de Lima

• Quinta Heren• Iglesia San Pedro de Carabayllo• Pachacamac


(De Sensi 2003)

Arquitectura de Tierra

Peligro Sísmico

Existe una perversa coincidencia entre las zonas con arquitectura de tierra y las áreas sísmicas


En Perú y muchos otros países se construye espontáneamente sin supervisión técnica

• Las prácticas de buena construcción se han ido perdiendo

Sin embargo, estas casas sobrevivieron muchos

terremotos

uUniversidad Católica del Perú

Cusco, Peru, 1950

Huaraz, Peru, 1970

(NISEE)

Cada Sismo que ocurre en estos países revela la extrema vulnerabilidad de la construcciones de tierra

Moquegua, Peru, 2001Pisco, Perú, 2007Universidad Católica del Perú

Las casas sin refuerzos siempre sufren colapsos peligrando la seguridad de vida

Bam, 2003Universidad Católica del Perú

Los sismos producen primero fisuras verticales en los encuentros de muros, luego estos colapsan volteándose

Foto: D. Quiun

Observación en el campo

Simulación en el laboratorio


Fuerzas horizontales actuando en el plano de las paredes producen fisuras diagonales

Observación en el campo

Constatación en los ensayos de Laboratorio


Investigaciones iniciales en la PUCP (1972) dirigidas a encontrar refuerzos para casas nuevas con materiales locales. Ensayos de mesa inclinable.


Una malla interna de caña resultó muy efectiva para aumentar la resistencia y controlar los desplazamientos en las paredes de adobes


1980. Primeros ensayos de simulación sísmica en mesa vibradora. Refuerzo de viga collar de madera y malla de caña interior en muros

Reforzada

Sin refuerzo


El refuerzo continuo y compatible evita el colapso de los muros de adobe


Nacimiento de las Normas de Tierra• Los sismos de 1966, 1970 y 1974 afectaron la zona central del Perú donde está Lima. Se produjeron muchas muertes y daños en las casas. La academia, los profesionales y las agencias de gobierno reaccionaron para buscar soluciones.• Observaciones de campo y experiencias de laboratorio se iniciaron en 1970.• Los nuevos conocimientos fueron enunciados como especificaciones o Normas a partir de 1977.


Muro reforzado con malla electrosoldada y enlucido cementado

Lazos histeréticos degradantes, Sistema de falla frágil, no dúctil. Enlucido rígido no compatible

Muro reforzado con geomalla sintética sin

enlucido de barro

Lazos histeréticos más estables y

comportamiento dúctilUniversidad Católica del Perú

En los terremotos fuertes, la mejor manera de evitar el colapso es con muros de adobe gruesos, con esbeltez menor a 6 y utilizando refuerzos sísmicos de materiales compatibles

Proyecto Getty-PUCP 2005

Geomallas vs Caña y sogasUniversidad Católica del Perú

Modelo sin refuerzo. Ensayo con 130 mm de desplazamiento máximo de la mesa

Video: Eduardo Fierro – Bertero, Fierro, PerryUniversidad Católica del Perú

Modelo con refuerzo


ENSAYO DE MODELOGEOMALLA DE POLIMERO

100%

El modelo M100-T12 después del ensayo (D = 130 mm), falló solo en la base. Se aprendió que debe conectarse mejor a la cimentación.

Rear Transverse Wall

Right Longitudinal Wall

Table acceleration


Modelo de 75% de área con refuerzo, después del ensayo.


El modelo M080-E, fue parcialmente reforzado con una malla plástica no estructural, más barata y usada para cercos.


Ensayo del modelo M080-E (D = 130 mm)


Modelo M080-E mostrando que se fisura más, donde no tiene refuerzo


Lecciones para la nueva Norma•Las mallas estructurales (geomallas) de refuerzo, embutidas en los enlucidos de barro en las dos caras, con materiales natural o industriales, son un excelente refuerzo.

•Esta tecnología puede aplicarse a construcciones nuevas o existentes, incluso con valor patrimonial.


2006 Reparación de fisurasReparación de grietas en muros de Tierra

con inyecciones de barro tamizado líquido

San Pedro de Carabayllo Church, Peru Mopti Djenne Mosque, MaliArea Sísmica Area no Sísmica


Fisura Estructural (Casa andina Perú); Fisura no Estructural Superficial (Mopti, Mali)

Se estudió cómo reparar con grouts de barro, fisuras de lado a lado en muros de adobe


Observación del secado de filmes• Muestras de finas capas de

grout (“filmes”) cubierto en ambas caras con papel celofán y colocado entre dos vidrios.

• De dos muestras de grout hechas con el mismo suelo y mismo contenido de agua, pero la segunda con suelo tamizado más fino y menor espesor.

• Es claro que la segunda no ha experimentado fisuras


Se diseñó un mecanismo simple y barato para hacer ensayos de tracción indirecta en emparedados y medir la adhesión mortero-adobe

Pontificia Universidad Católica del PerúDepartamento de Ingeniería

Se realizaron ensayos de compresión diagonal para convalidar los resultados de los ensayos de tracción indirecta

Los muretes ensayados a compresión diagonal, fueron reparados inyectando grouts de barro líquido con la ayuda de sellos de yeso

El proceso de inyección requiere un trabajo cuidadoso.

Los muretes reparados, fueron ensayados nuevamente

Los grouts de suelo tamizado de la PUCP fueros efectivos para recuperar la resistencia de los muros reparados

LA CONSERVACION MONUMENTAL

- Preparación de muros para refuerzo con mallas- Reparación de fisuras estructurales de muros

Etapas de inyección de agua y luego de barro líquido en casa histórica. Barranco, Lima

REPARCION DE FISURASACLLAHUASI DE PACHACAMAC

TEMPLO SIGLO XV

EL PATRIMONIO PERUANOPROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN

LOS BORDES DE LAS PIRÁMIDES

Chapoteo de ondas por discontinuidad del medio de transmisión. Amplificación desordenada de aceleraciones: fisuras

PROCESO DE COLAPSOS SÍSMICOS EN LOS BORDES

Volteo de la parte exterior suelta que saleimpulsada por el impacto dinámico contra el núcleo de gran

masa


Volteos sucesivos de la parte exterior del montículo. Colapsos parciales.


Acomodos de la superficie por tembloresy material eólico.


Situación en la que se han encontradomuchos montículos: Angulo de reposo dinámico del material

Consolidación del Complejo Arqueológico de Mateo

Salado

• Técnicas de Inyección de fisuras

• Técnicas de completamiento con Mamposterías de Adobe.

Capas de Shicras y ParamentosLos núcleos eran estables mientras las

Shicras no se exponían, los sismos colapsaban los paramentos y exponían

las Shicras a la interperie.

Optimización del uso de Shicras alternadas y piedras sueltas.

Este esquema se encuentra a menudo en los montículos de Caral.

Las Shicras no pueden evitar el volteo de los paramentos con los sismos

OBJETO DE ESTUDIOLA PIRÁMIDE DE LA GALERÍA

Investigación en la tercera pirámide de Caralen tamaño e importancia

Realizado por el equipo de ingenieros estructurales PUCP en Caral

LOS DESASTRES NATURALES EN CARAL

1. Terremotos2. Fenómeno del Niño3. Lluvias fuertes4. Inundaciones5. Aluviones6. Sequías7. Hambrunas8. Epidemias

PIRÁMIDE DE LA GALERÍA

EVOLUCIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO

El edificio está constituido por plataformas superpuestas ymuros de fachada de piedra y mortero de barro.

Construcción por etapas, sistema de entierros.

Los edificios nacen, crecen, mueren y son enterrados.

PIRÁMIDE DE LA GALERÍA

PIRÁMIDES ESCALONADAS, NÚCLEOS Y FACHADASNúcleos estables

en base a refuerzos o bolsas de fibras vegetales (Shicras)

Criterios de diseño basados en el desempeño

frente a los terremotos.

Mampostería de piedra asentada con barro en los paramentos o fachadas

PIRÁMIDE DE LA GALERÍALOS NÚCLEOS ESTRUCTURALES

SISMO RESISTENTES ENCONTRADOS

PIRÁMIDE DE LA GALERÍANÚCLEO ESTRUCTURAL TIPO 1

1. Paramento de piedra y barro

2. Grava angulosa / canto rodado

3. Shicras + piedras4. Piso afirmado

1

2

3

4

Esquema Corte

Casi todo (80%) el núcleo de la pirámide es del Tipo 1

Fachada de mampostería de piedra asentada con barro

Núcleos organizados de arcilla y piedra, más

estables que las fachada

Diseño muy avanzado

Chavín de Huántar, 1200 aC

Chavín de Huántar

Fachada colapsada

Núcleo muy bien organizado de arcilla y

piedras

Proceso de construcción de los núcleos de Chavín: Capas pares

Proceso de construcción de los núcleos de Chavín: Capas impares

Proceso de construcción de losnúcleos de Chavín: Capas pares e

impares superpuestas

Proceso de construcción de los núcleos de Chavín de Huántar.

Vista superior idealizada

La calidad del barro era perfectamente equilibrada entre arcilla de calidad y arena gruesa, según se

comprobó en los laboratorios de la PUCP.

Foto: Julio Vargas N

La Conservación en zonas sin desastres naturales

no es igual a la que requieren….

…las zonas con desastres naturales >

Objetivo: La durabilidad del Patrimonio

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Introduccion

<

Los equipos interdisciplinares de conservación incluyen nuevos especialistas y permiten mejores soluciones.

El conocimiento de estabilidad estructural y ciencia de los materiales, aportan soluciones útiles para la preservación del patrimonial de

materiales vulnerables en áreas de desastres sísmicos.

Foto: J. Vargas N.

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Necesidad de crear equipos interdisciplinares de conservación

Principios de Conservación para Estructuras Históricas Construidas con Tierra

en Áreas SísmicasFinalidad:

Preservación de la integridad, tratamiento del deterioro y previsión del daño sísmico del

Patrimonio construido con Tierra.

Adobe y barro Tapial Piedra y barroFotos: J. Vargas N.

Foto: J. Vargas N.

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad:

La vulnerabilidad sísmica

Las construcciones con tierra son

altamente vulnerables

frente a los sismos

Las características mecánicas del material tierra, impiden conformar estructuras que soporten terremotos severos.Los anchos muros del camino pre-incaico ubicado en el campus, perdieron sus partes altas. De una esbeltez (alto / ancho) de 4 pasaron a tener una menor a 2 debido al daño acumulativo de los terremotos.

Foto: J. Vargas N.

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su necesidad: :

vulnerabilidad sísmica

La alta sismicidad frente a materiales vulnerables.

Foto: J. Vargas N.


Foto: J. Vargas N.

Los sismos son desastres recurrentes que producen daño acumulativo.Pueden producir el colapso total de las estructuras micro-fisuradas y

pérdidas patrimoniales irreparables.


Iglesia de la Compañía de Jesus , Pisco, 2007El ojo humano no puede registrar el daño existente por las micro-fisuras.

La alta sismicidad frente a materiales vulnerables.

Foto: J. Vargas N.

Muchas obras restauradas el siglo pasado, de acuerdo a las cartas

universales, han vuelto a colapsar debido a los sismos. Existe un circulo vicioso de Daño-Reconstrucción-Daño.

Templo de la Luna Pachacamac, 2007 Arg-e Bam, Irán, 2003

PRINCIPIOS DE CONSERVACION La alta sismicidad frente a materiales vulnerables.

Foto: J. Vargas N.

“Argumentando medidas de seguridad, las autoridades locales a menudo proceden a la demolición del patrimonio dañado durante los sismos y

desconocen el valor patrimonial y la tecnología para reintegrarlo”. Declaración de Lima, 2010

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Principales considerandos que fundamentan su

necesidad:

Debemos integrar la gestión del riesgo sísmico del patrimonio a las acciones de emergencia de la sociedad

Foto: J. Vargas N.

Respeto a los textos doctrinales de conservación adoptadas por ICOMOS, así como la doctrina universal de UNESCO, pero necesariamente interpretados para la preservación de las estructuras vulnerables construidas con tierra en áreas sísmicas.


Foto: J. Vargas N.

Entre los textos doctrinales de conservación de ICOMOS, destaca la Declaración de Lima, 2010, que establece la diferencia de tecnología necesaria para la conservación patrimonial en áreas sísmicas

“Se alienta a los Comités Nacionales a contribuir al enriquecimiento del espíritu de las cartas de conservación considerando la mitigación de

desastres en el patrimonio cultural de zonas sísmicas.”Declaración de Lima. 2010


Foto:PUCP

El ciclo de Daño – Restauración - Daño, requiere de soluciones.“valiéndose de todas las técnicas modernas de conservación y de construcción cuya eficacia haya sido demostrada con bases científicas y garantizada por la experiencia” Carta de Venecia

Simulación sísmica. PUCP

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Antecedentes y comentarios

Se requiere de un cambio tecnológico para la

prevención patrimonial en áreas sísmicas: Criterios de diseño basados en el

desempeño, es decir, refuerzos que controlen

los desplazamientos.

Ilustración : GSAP/GCI

La Declaración de Lima, 2010, recomienda diseños estructurales utilizando Criterios basados en el Desempeño, es decir, control de desplazamientosutilizando refuerzos.

Fundamento:las investigaciones de la PUCP (1972-2012) y del

Getty Seismic Adobe Project (1990-96)

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Antecedentes y comentarios

• Garantizar la seguridad de vida;• Aumentar la durabilidad de la obra;• Mantener las técnicas y materiales tradicionales de valor;• Limitar la intervención para respetar la autenticidad;• Usar refuerzos compatibles y reversibles para preservar los

materiales originales;• Permitir los trabajos de conservación ulteriormente necesarios;• Facilitar el futuro acceso a la documentación de las

intervenciones.

PRINCIPIOS DE CONSERVACION Procedimiento directriz

Los siete pilares de los Principios de Conservación:

Muchas gracias

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