IngeniIería Estructural de Los Edificios Históricos

I

ngen ier ía Estructu ral

de los Edificios istóricos Roberto Meli

PORTADA: Catedral y Sagrario Metropolitano de la ciudad de México. Se reproduce con el permiso de la Dirección General de Sitios y Monumentos del Patrimonio Nacional CONACULTA-SEP.

lngeniería Estructural de los Edificios Históricos

lngeniería Estructural de los Edificios Históricos

Roberto Meli

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lngeniería Estructural de los Edificios Históricos @ Roberto Meli

Primera edición Derechos Reservados para esta edición Fundación lCA. A.C. Av. del Parque No. 91 Col. Nápoles C.P.03810 México D.F. Tel. : 669-38 -85, 27 2-99-91, 272 99 1 5 exts. 4000-4001

tsBN 968-7508 46-9 l¡npreso en México

Contenido

análisis Alcance y limitaciones................. Métodos basados en el equilibrio de fuerzas ................ Métodos de análisis elástico lineal .......... Análisis no lineal Análisis dinámico tlétodos de

........71 .........71 ............72 ............... 78 .............. 85 ............ 85

CONTENIDO

sísmica

...........93

5.

Seguridad

5.1

5.2 5.3 5.4 5.5 5.6

Problemática de la seguridad sísmica de los edificios históricos'................. 93 ............ 95 Características de los ........97 Efectos en edificaciones 100 y ........... modos de falla de edificios Compoftamiento ...... 108 Procedimientos para la revisión de la seguridad Método simplificado de revisión sísmica ... 113. e índice de área resistente a

6.

lnspección, investigación y monitoreo estructural............................... 121

sismos ............

típicos sísmica

sismo

...................... 121 Alcance...... .................... 121 y levantamiento....,......... lnspección 6.2 6.3 Determinación de las característicr. r..ani.á; ......123 y del estado de daño ....... 130 6.4 Determinación de características dinámicas 6.5 Pruebas estáticas en sitio y en laboratorio............. ...........,.... 131 .... 138 6.6 Monitoreo de la estructura ..........., ....... 140 6.7 Método observacional................ .................... 143 7. Reparación y refuerzo estructural .i.......................... 143 7.1 Criterios generales ...146 7.2 Técnicas de reparación y refuerzo .................'.. 158 ...... estructurales básicos 7.3 Refuerzo de elementos 7.4 Refuerzo de elementos estructurales de cimentación ............. 163 ........... 168 7.5 Refuerzo sísmico 7.6 Refuerzo con compuestos plásticos ................. ...................... 171 .....173 8. Estudio de casos.. 6.1

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

Atenas.................

El Erecteon de la Acrópolis de ElAnfiteatro Flavio, o Coliseo de ElTemplo de Hagia Sophia en Estambul La Catedral de La Catedral Metropolitana de El Palacio Municipal de Salt Lake

................... 173

............... 178 Roma ................. .............. 183 .....:................................. 188 Beauvais ................... 194 México .................202 City

Bibliografía l. Libros ll. Memorias de congres0s................. lll. Artículos y tesis Glosario l. Términos estructurales .,............ ll. Términos arquitectónicos .............

..........207

...207 ...............210

......211 ...............213 .................... 213

.................217

vil

Prefacio La obra tiene como propósito explicar el papel de la ingeniería estructural en la conservación de los edificios históricos, tema que ha sido tradicionalmente tratado por especjalistas en restauración, con enfoques cualitativos y con poca atención a las técnicas modernas de análisis y evaluación de la seguridad estructural. En las últimas décadas ha habido a nivel internacional grandes avances en la aplicación de métodos cuantitativos de la ingeniería estructural a los monumentos. Lapráctica al respecto es poco conocida en nuestro medio, donde es vista más bien con sospecha. La tesis de la obra es que los principios y criterios de la ingeniería estructural son válidos para cualquier tipo de construcción y que los métodos empleados para los edificios modernos pueden ser aplicados a los edificios históricos. Para ello requieren de adaptaciones basadas en un claro conocimiento del comportamiento de materiales

y formas estructurales que son diferentes a los actuales, y en un profundo respeto por la cultura y las técnic4s de las épocas en que se construyeron. Los temas principales de la obra son los relativos a lás propiedades estructurales de los materiales, al comportamiento de las formas estructurales típicas, a los procedimientos de análisis con diferente nivel de refinamiento y a los procedimientos de

refuerzo estructural. Se tratan con cierto'detalle las técnicas de monitoreo y diagnóstico estructural que se han desarrollado en los últimos años, así como los problemas de la seguridad sísmica de estas construcciones. El enfoque de la obra es más conceptual que técnico, y más explicativo de las ventajas y limitaciones de los procedimientos que de las modalidades de aplicación de los mismos. Contiene muy pocas fórmulas y demostraciones, y muchos ejemplos que ilustran la problemática estructural de monumentos importantes y la manera que han sido estudiados por especialistas destacados. Gran parte del material presentado en esta obra no es original sino proviene de la literatura que el autor ha podido rer¡nir sobre esta materia; la amplia bibliografía presentada al final de la obra será de utilidad a los interesados en profundizar en este campo. Otra parte importante de la información presentada se ha derivado de los estudios realizados para el proyecto de rehabilitación de la Catedral Metropolitana de México, que realiza la Dirección General de Sitios y Monumentos del Patrimonio Cultural. La participación del autor en el Comité Técnico de dicho proyecto ha sido fuente de conocimiento y estímulo; particularmente valiosa ha sido la influencia de S.ZaldívaLF.López Carmona, E. Santoyo y E.Tamez, miembros del citado comité. Un especial reconocimiento va a A. Roberto Sánchez R., con quien el autor ha tenido una continua y fructífera colaboración por más de diez años en investigaciones y estudios técnicos sobre diversos monumentos, y quien ha contribuido a aclarar muchos problemas de comportamiento estructural y a reunir una cantidad importante de información sobre la materia.

viii

PREFACIO

La elaboración de la obra ha requerido una importante tarea de cálculos y análi-

sis. En este aspecto, además de Rober-to Sánchez. han contribuido Fernando Gerardo Rodríguez, Guillermo Roeder y Roberto Durán.

Peña,

Particularmente laboriosa ha sido la preparación del material gráfico. La tarea de Leonardo Flores en la elaboración digital de los dibujos a partir de los muy pobres borradores apoftados por el autor, y la de Oscar Zepeda en la integración y elaboración del material fotográfico en forma digital, han sido muy meritorias. La revisión del primer borador por parte de Sergio Zaldívar. Roberto Sánchez, Eduardo Miranda y Sergio Alcocer aportó valiosas observaciones para 1a preparación de la versión final. Se reconoce también la profesional y eficiente labor de Roberto Llanas en la revisión de estilo y la de Haydeé Bameiro y Guadalupe Medina en la captura del manuscrito. Finalmente, un reconocimiento al Instituto de Ingeniería de la UNAM, y al Centro Nacional de Prevención de Desastres de la Secretaría de Gobernación, por el apoyo recibido durante la elaboración de la obra, así como a Fundación ICA por haber realizado la edición.