I ngen ier a Estructu ralde los Edificios

istricos

Roberto Meli

PORTADA:Catedral y Sagrario Metropolitano de la ciudad de Mxico.Se reproduce con el permiso de la Direccin General de Sitiosy Monumentos del Patrimonio Nacional CONACULTA-SEP.

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de losEdificios

Histricos

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de losEdificios

Histricos

Roberto Meli

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lngeniera Estructural de los Edificios Histricos

@ Roberto Meli

Primera edicinDerechos Reservados para esta edicinFundacin lCA. A.C.Av. del Parque No. 91Col. NpolesC.P.03810 Mxico D.F.Tel. : 669-38 -85, 27 2-99-91, 272 99 1 5 exts. 4000-4001

tsBN 968-7508 46-9lnpreso en Mxico

Contenido

tltodos de anlisis ........71

Alcance y limitaciones................. .........71Mtodos basados en el equilibrio de fuerzas ................ ............72Mtodos de anlisis elstico lineal .......... ............... 78Anlisis no lineal .............. 85Anlisis dinmico ............ 85

5.

5.1

5.25.35.45.55.6

CONTENIDO

Seguridad ssmica ...........93Problemtica de la seguridad ssmica de los edificios histricos'................. 93Caractersticas de los sismos ............ 95Efectos en edificaciones ............ ........97Compoftamiento y modos de falla de edificios tpicos ........... 100Procedimientos para la revisin de la seguridad ssmica ...... 108Mtodo simplificado de revisin ssmicae ndice de rea resistente a sismo ... 113.

lnspeccin, investigacin y monitoreo estructural............................... 121

Alcance...... ...................... 121lnspeccin y levantamiento....,......... .................... 121Determinacin de las caractersticr. r..ani.;y del estado de dao ......123Determinacin de caractersticas dinmicas ....... 130Pruebas estticas en sitio y en laboratorio............. ...........,.... 131Monitoreo de la estructura ..........., .... 138Mtodo observacional................ ....... 140

7. Reparacin y refuerzo estructural .................... 143

7.1 Criterios generales .i.......................... 1437.2 Tcnicas de reparacin y refuerzo .................'.. ...1467.3 Refuerzo de elementos estructurales bsicos ...... 1587.4 Refuerzo de elementos estructurales de cimentacin ............. 1637.5 Refuerzo ssmico ........... 1687.6 Refuerzo con compuestos plsticos ................. ...................... 171

8. Estudio de casos.. .....1738.1 El Erecteon de la Acrpolis de Atenas................. ................... 1738.2 ElAnfiteatro Flavio, o Coliseo de Roma ............... 1788.3 ElTemplo de Hagia Sophia en Estambul ................. .............. 1838.4 La Catedral de Beauvais .....:................................. 1888.5 La Catedral Metropolitana de Mxico ................... 1948.6 El Palacio Municipal de Salt Lake City .................202

Bibliografa ..........207l. Libros ...207ll. Memorias de congres0s................. ...............210lll. Artculos y tesis ......211

Glosario ...............213l. Trminos estructurales .,............ .................... 213ll. Trminos arquitectnicos ............. .................217

6.

6.1

6.26.3

6.46.56.66.7

vil

Prefacio

La obra tiene como propsito explicar el papel de la ingeniera estructural en laconservacin de los edificios histricos, tema que ha sido tradicionalmente tratadopor especjalistas en restauracin, con enfoques cualitativos y con poca atencin alas tcnicas modernas de anlisis y evaluacin de la seguridad estructural.

En las ltimas dcadas ha habido a nivel internacional grandes avances en laaplicacin de mtodos cuantitativos de la ingeniera estructural a los monumentos.Laprctica al respecto es poco conocida en nuestro medio, donde es vista ms biencon sospecha.

La tesis de la obra es que los principios y criterios de la ingeniera estructural sonvlidos para cualquier tipo de construccin y que los mtodos empleados para losedificios modernos pueden ser aplicados a los edificios histricos. Para ello requierende adaptaciones basadas en un claro conocimiento del comportamiento de materialesy formas estructurales que son diferentes a los actuales, y en un profundo respetopor la cultura y las tcnic4s de las pocas en que se construyeron.

Los temas principales de la obra son los relativos a ls propiedades estructuralesde los materiales, al comportamiento de las formas estructurales tpicas, a los proce-

dimientos de anlisis con diferente nivel de refinamiento y a los procedimientos derefuerzo estructural. Se tratan con cierto'detalle las tcnicas de monitoreo y diag-nstico estructural que se han desarrollado en los ltimos aos, as como los proble-mas de la seguridad ssmica de estas construcciones.

El enfoque de la obra es ms conceptual que tcnico, y ms explicativo de lasventajas y limitaciones de los procedimientos que de las modalidades de aplicacinde los mismos. Contiene muy pocas frmulas y demostraciones, y muchos ejem-plos que ilustran la problemtica estructural de monumentos importantes y la mane-ra que han sido estudiados por especialistas destacados.

Gran parte del material presentado en esta obra no es original sino proviene de laliteratura que el autor ha podido rernir sobre esta materia; la amplia bibliografapresentada al final de la obra ser de utilidad a los interesados en profundizar en estecampo. Otra parte importante de la informacin presentada se ha derivado de losestudios realizados para el proyecto de rehabilitacin de la Catedral Metropolitanade Mxico, que realiza la Direccin General de Sitios y Monumentos del Patrimo-nio Cultural. La participacin del autor en el Comit Tcnico de dicho proyecto hasido fuente de conocimiento y estmulo; particularmente valiosa ha sido la influen-cia de S.ZaldvaLF.Lpez Carmona, E. Santoyo y E.Tamez, miembros del citadocomit.

Un especial reconocimiento va a A. Roberto Snchez R., con quien el autor hatenido una continua y fructfera colaboracin por ms de diez aos en investigacio-nes y estudios tcnicos sobre diversos monumentos, y quien ha contribuido a aclararmuchos problemas de comportamiento estructural y a reunir una cantidad importan-te de informacin sobre la materia.

viii PREFACIO

La elaboracin de la obra ha requerido una importante tarea de clculos y anli-sis. En este aspecto, adems de Rober-to Snchez. han contribuido Fernando Pea,Gerardo Rodrguez, Guillermo Roeder y Roberto Durn.

Particularmente laboriosa ha sido la preparacin del material grfico. La tarea deLeonardo Flores en la elaboracin digital de los dibujos a partir de los muy pobresborradores apoftados por el autor, y la de Oscar Zepeda en la integracin y elaboracindel material fotogrfico en forma digital, han sido muy meritorias.

La revisin del primer borador por parte de Sergio Zaldvar. Roberto Snchez,Eduardo Miranda y Sergio Alcocer aport valiosas observaciones para 1a preparacinde la versin final. Se reconoce tambin la profesional y eficiente labor de RobertoLlanas en la revisin de estilo y la de Hayde Bameiro y Guadalupe Medina en lacaptura del manuscrito.

Finalmente, un reconocimiento al Instituto de Ingeniera de la UNAM, y al Cen-tro Nacional de Prevencin de Desastres de la Secretara de Gobernacin, por elapoyo recibido durante la elaboracin de la obra, as como a Fundacin ICA porhaber realizado la edicin.