Herramienta 5 Comprender las lesiones estructurales. Rehabilitacio... · En los muros con dos mamposterías o materiales coplanarios de diferente rigidez, uno de ellos –el de mayor

Herramienta 5Comprender las lesiones estructurales

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Herramienta 5Comprender las lesiones estructurales


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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructurales

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Los aspectos de comportamiento y durabilidad de los elementosestructurales del hábitat tradicional se hallan íntimamenterelacionado con los materiales utilizados y las formas de construirde los entornos urbanos y rurales que lo conforman. Hay quepartir, por tanto, del conocimiento de dichos materiales y dichasformas de construir para iniciar los procesos de diagnóstico de lasalteraciones y daños de cualquier índole que presenten losedificios. También resulta útil disponer de la mayor informaciónposible sobre las modificaciones e intervenciones de todo tipoacaecidos en el edificio a lo largo de los años e, incluso, de losdiversos usos a que se ha destinado.Es recomendable la representación gráfica o referencia escrita de lainformación recopilada sobre planos, secciones y alzados de losedificios, con el objeto de poder relacionar la localización de losdaños con la ubicación de los diversos elementos estructurales y dela obra gruesa, incluyendo las tabiquerías. También es recomendabletomar nota de las modificaciones distributivas o volumétricas enforma de adiciones en altura o ampliaciones en planta realizadas a lolargo del tiempo, puesto que ello permite alcanzar una comprensiónglobal y unitaria de la construcción, lo cual resulta de especial interéstratándose de edificios antiguos o históricos.Teniendo presente lo expuesto anteriormente, nos referiremos acontinuación a la diagnosis de las lesiones que más frecuentementese manifiestan en los diversos elementos constructivos queconforman los sistemas estructurales de dichos edificios,distinguiendo de forma especial aquellos que soportan directamentelas solicitaciones mecánicas debidas a la acción de las cargasgravitatorias, del viento y del sismo, es decir, los muros, pilares ycimientos por lo que se refiere a elementos verticales, y los forjados,bóvedas y cúpulas como elementos de cobertura más comunes.

1. Lesiones estructurales de los edificios con muros gruesos

La estructura vertical de los edificios a los que nos referimos laconforman generalmente muros construidos con los materialesdel lugar. Con las únicas excepciones de los “muros vegetales” ylos muros con entramado de madera, todos los demás cabedistinguirlos como muros gruesos, con escasa esbeltez, en los quese utilizan la tierra, el ladrillo o la piedra como material de base,ejecutados según técnicas ancestrales con el uso de utillaje demoldeo en el caso de los muros de tapial y con el recurso deaglomerantes a base de tierra o morteros de cal para conseguir laconexión por adherencia de las diversas piezas, aunque también

es posible su conformación fiando al simple contacto y rozamientoentre las piezas –en este caso las piedras– en las llamadasmamposterías en seco. Cabe caracterizar mecánicamente losmuros así construidos por el hecho de constituir un elementoautoestable, capaz de absorber las solicitaciones generadas por supeso propio, las transmitidas por los forjados y cubiertas y las queprovienen de los vientos habituales en el lugar, direccionándolas alos cimientos, generalmente formados con zapatas corridas rígidasde escasa profundidad y anchura análoga o poco superior a la delmuro. Fundamentan el propio equilibrio en su grosor y bajaesbeltez, al utilizarse en construcciones de dos o tres plantas a losumo, adoptando disposiciones geométricas en forma de cuerposcerrados que tienden a arriostrarse entre sí en grado diverso, enfunción de su separación y de la rigidez de los encuentros muro-forjado. A partir de estos principios, cuando alguna o varias de lascaracterísticas señaladas resultan insuficientes o anómalas, serácuando aparecerán lesiones en forma de grietas, fisuras odeformaciones cuyas pautas de formación, localización y dinámicaconstituyen el conjunto de datos útiles para su diagnosis. Aunque al referirse a los muros gruesos, se da por supuesto sucarácter de muros de una sola hoja, macizos en todo su espesor,conviene tener presente en los procesos de diagnosis de dichosmuros la factible carencia de homogeneidad de su sección, enespecial en los muros de mampostería, no sólo en los tiposejecutados “a la romana”, con vertido de material entre dos hojaspreformadas con mampuestos, sino en otros muchos construidoscon una aparente “hoja única”, en los cuales la conformaciónaplomada de los paramentos con mampuestos de mayor tamañogenera zonas interiores más disgregadas y deformables y, enconsecuencia, menos resistentes.Conviene hacer mención también al hecho de que las formas defractura de la mayor parte de los muros antiguos gruesos avalanuna suficiente correlación con el modelo elástico en muchas de lossupuestos de carga más comunes, aunque, evidentemente, seprecisa en muchos casos de un conocimiento más pormenorizadode sus características y de las acciones que intervienen paraproceder a su diagnosis.Con el fin de facilitar la descripción y análisis de las lesionesestructurales más comunes, se distinguen las que se presentan yvisualizan de forma coplanaria con los paramentos de los muros deaquellas otras que se forman en secciones centrales de los mismos ogenerando deformaciones transversales a sus paramentos. A partir deesta primera distinción se relacionan las diversas variantes exponiendopara cada caso sus principales características.

Lesiones estructurales en los edificios de la arquitecturatradicional mediterránea

César Díaz GómezDoctor arquitectoProfesor Titular del Departamento de ConstruccionesArquitectónicas I en la Escuela Técnica Superior de Arquitecturade Barcelona (Universidad Politécnica de Cataluña)España


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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructuralesLesiones estructurales en los edificios de la arquitectura tradicional mediterránea

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1.1/ Lesiones coplanarias a los paramentos del muro

Su característica más peculiar es que los daños, en forma de grietas, fisuras o aplastamientos, se marcan sobre los paramentossuperficiales, y suelen atravesar toda la sección del elemento, diferenciándose con ello de la mayor parte de lesiones de origen noestructural.

1.1.a/ Lesiones por exceso de compresión en un tramo amplio de muro

La localización de las fisuras o grietas coincide con las direcciones de las líneas isostáticas de compresión correspondientes a un elementovertical de material elástico, homogéneo e isótropo recibiendo la carga vertical de su peso propio y de los forjados, supuesta esta últimauniformemente repartida. Las roturas se forman preferentemente en las partes más cargadas coincidentes con la zona inferior del muroy, en su caso, en las zonas macizas de las agujas de carga entre aberturas. Su presencia indica la superación de la tensión admisible acompresión en la zona fracturada, con efectos que pueden ser muy diversos sobre el nivel de seguridad del edificio, en función de lacapacidad de redistribución de tensiones en el ámbito del propio muro o del conjunto de su sistema murario.En mamposterías concertadas, no es extraño que uno de los primeros síntomas de la fractura sea el aplastamiento y disgregación delmortero de las juntas horizontales cuando el módulo de elasticidad del mortero es mucho más bajo que el de los mampuestos o ladrillos,lo cual suele suceder en los muros antiguos. A esta fase le sigue la progresiva rotura vertical de los mampuestos inducida por las tensionesde tracción rasantes horizontales en los contactos mortero-mampuesto, hasta formar un haz de grietas verticales continuas. En lasmamposterías no concertadas, dicho proceso, en caso de presentase, no es tan evidente, si bien las grietas suelen zigzaguear por lasjuntas de mortero esbozando el mismo esquema.La diferencia de carga vertical entre dos tramos de un mismo muro se acusa por la fractura de las secciones verticales coincidentes opróximas al cambio de solicitación, marcando una grieta vertical o una sucesión de grietas inclinadas con eje vertical común e inclinacióndeducible del sentido de las tensiones de corte.

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1.1.b/ Lesiones debidas a las cargas puntuales

Las fisuras arrancan inclinadas de los laterales del elemento que genera dicha carga –habitualmente una viga o vigueta– o se marcanverticales debajo de dicho elemento. Como en el caso anterior, su gravedad dependerá de la posibilidad de redistribución de tensionesdel elemento afectado, que si bien es amplio en los casos habituales, no sucede lo mismo en los pilares exentos, los cuales suelen requerirde intervenciones de refuerzo.


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1.1.c/ Lesiones debidas a insuficiencias de rigidez de los elementos vinculantes

La deformabilidad de algunos de los elementos que, teóricamente, tomando como referente el modelo elástico, se les supone una infinitarigidez, es la causa de la formación de esquemas singulares de fractura diferentes a los que les corresponderían si no se presentara dichasituación. A modo de ejemplo, en los gráficos pueden observarse los cuadros fisurativos inducidos, en un caso, por un dintel deformablede madera, que permite la descompresión zonal del muro con la formación de fisuras marcando el arco de descarga y el efecto de lacarga puntual de la vigueta; y en otro caso los señalados por la deformabilidad de los cimientos bajo las agujas de carga del muro defachada, que genera en éste esquemas de fractura a cortante o a flexión según sea el tamaño de las aberturas y la ductilidad de losmateriales del muro.

1.1.d/ Lesiones debidas a la diferencia de cargas entre muros transversales

Es frecuente la formación de una fractura vertical en la misma esquina formada por el muro que soporta la carga de los forjados y elmuro transversal. La pérdida de continuidad del sistema murario conlleva una reducción de su monolitismo con efectos que se deberánevaluar especialmente en función de la incidencia de las acciones horizontales de viento y sismo probables.


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1.1.e/ Lesiones debidas a diferencias de rigidez entre los materiales componentes de los muros mixtos

En los muros con dos mamposterías o materiales coplanarios de diferente rigidez, uno de ellos –el de mayor rigidez– formando pilastrasaparentes y el otro conformando propiamente el muro, se observa a veces la aparición de grietas como consecuencia de los esfuerzosde corte generados en las zonas donde se produce el impedimento de deformación del material o fábrica de menor rigidez por el demayor rigidez de las pilastras. Dichas roturas, que generalmente en muros gruesos no tienen una trascendencia importante sobre suequilibrio, son típicas de los muros que combinan la fábrica de ladrillo con el tapial, o la mampostería concertada con la no concertada.


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1.1.f/ Lesiones debidas a los movimientos diferenciales de los cimientos

Los movimientos del terreno constituyen una de las causas más frecuentes de fisuración y agrietamiento de los muros tradicionales.Dichos movimientos pueden ser originados por múltiples causas, algunas de ellas intrínsecas del propio terreno (humectación de sueloscohesivos, laderas inestables, etc.) y otras relacionadas con las características de los cimientos existentes en el propio edificio o conactuaciones en las edificaciones próximas. Generalmente –aunque no siempre– la manifestación de los daños es progresiva, de formaque es posible disponer de información sobre su evolución y la adopción de las medidas preventivas oportunas.El reconocimiento visual de los movimientos se detecta por la interpretación de los cuadros fisurativos que se muestran en las figurasadjuntas en función de tipo de movimiento (descendente o en deslizamiento), zona afectada del edificio (esquina o zona central) y deciertas características del edificio (muro ciego o muro con huecos). Como se ha expuesto anteriormente, estos esquemas se fundamentanen la hipótesis de que los muros se comportan mecánicamente como elementos elásticos y rígidos, con escasa deformación plásticaanterior al momento de la fractura, siendo además homogéneos e isótropos. Es evidente que cuanto más se aproximen las característicasdel muro al modelo anterior, mayor validez tendrán las referencias a los tipos de fractura facilitados por el modelo elástico, si bien siemprehay que tener presente que los lugares de fractura prioritarios suelen coincidir con la localización de secciones débiles en la absorción delas tensiones de tracción generadas por el movimiento, lo cual resulta lógico si se considera la escasa resistencia a este tipo de solicitaciónde los materiales que componen los muros que se tratan en estos apartados.


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1.2/ Lesiones manifestadas en el plano transversal a los paramentos del muro

Este tipo de lesiones se caracterizan por no ser visibles en los paramentos exteriores del muro o por manifestarse en forma dedeformaciones transversales a dichos paramentos.

1.2.a/ Roturas verticales en secciones interiores de los muros

Un exceso de compresión en un muro grueso puede generar una fractura interna vertical que, siguiendo el recorrido de la isostática decompresión que pasa por el punto en que se ha sobrepasado la tensión de rotura del material, tiende a dividir progresivamente el muroen dos mitades, aumentando así su esbeltez y reduciendo su capacidad portante. Este tipo de rotura es la propia de muchos muros nohomogéneos en su interior, con secciones internas débiles como consecuencia de la disposición de los mampuestos pétreos o de las

1.1.g/ Lesiones debidas a los movimientos sísmicos

La edificación de la arquitectura tradicional a base de muros de tierra, piedra o ladrillo –en especial los dos primeros– no ofrecen mucharesistencia a los movimientos sísmicos, debido a su escasa resistencia a las tensiones de tracción y de corte y su poca ductilidad para darrespuesta a las solicitaciones multidireccionales introducidas por dichos movimientos. El síntoma visual que de forma más reiteradaidentifica su afectación es la presencia de fisuras en cruz en los entrepaños situados entre aberturas, indicando la fractura por esfuerzocortante de dichos tramos de muro a consecuencia de la sacudida en el doble sentido (derecha-izquierda, horizontal vertical),prácticamente simultánea, que caracteriza el movimiento sísmico. Otros efectos visibles, tales como las fisuras en secciones de cambiode inercia o a consecuencia de los sobre-empujes generados por las sacudidas, son también frecuentes, así como la formación de dañosno visibles en el interior de los muros (decohesiones, microfisuraciones, etc.) que reducen su capacidad portante. Evidentemente, laevaluación de la gravedad de la afectación requerirá del análisis particularizado de los daños en cada edificio.


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piezas cerámicas guiada por las referencias fijas de los planos verticales de los paramentos. Esta forma de fractura es la que presentamayor peligro de entre las variantes comentadas, puesto que, generalmente, no es visible su presencia y progresión en el interior de losmuros antiguos, pudiéndose producir el colapso del elemento sin que necesariamente se presente una fase perceptible de deformacióndel elemento. Por supuesto, su presencia y descubrimiento, tanto en muros como en pilares exentos, aconseja la adopción de medidasde refuerzo a corto plazo de los elementos dañados.

1.2.b/ Desplomes y abombamientos en las fachadas

Generalmente, se producen a consecuencia de largos procesos de deformación originados por los efectos prolongados de lassolicitaciones verticales u horizontales sobre los materiales de los muros, unidos a los derivados de su propia reología, que provocacambios a lo largo del tiempo en sus características mecánicas. En fases avanzadas de la deformación, suele ser precisa la adopción deapuntalamientos u otras medidas cautelares. Los desplomes debidos a los empujes de las cubiertas, los giros de la cimentación o losefectos de la humedad y la temperatura son las causas más habituales de los desplomes, mientras que los procesos reológicos de lentadeformación bajo las cargas centradas o descentradas transmitidas por la cubierta y los forjados lo son de los abombamientos.


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1.2.c/ Empuje de las bóvedas

Los elementos abovedados generan empujes en sus encuentros con los muros perimetrales que deben ser compensados por el grosor yla masa de dichos muros, ayudados a veces por contrafuertes. La insuficiencia en la compensación de los empujes da pié a la formaciónde grietas y deformaciones, que pueden afectar no sólo a los muros sino también a la propia bóveda descomprimida por dichos efectos.

2. Lesiones estructurales en los forjados, bóvedas y cúpulas de los edificios con muros gruesos

El elemento de cobertura más habitual de la edificación mediterránea es el forjado formado con viguetas de madera y un entrevigadoconstituido por materiales muy diversos: cañizo, entablamentos de madera, soleras de rasilla cerámica, bovedillas de este mismo materialo a base de aglomerantes y áridos diversos, etc. Las bóvedas y cúpulas en cambio, son menos usuales y más singulares en su aplicación,resolviéndose constructivamente con los mismos materiales que los muros y con técnicas de ejecución particulares de cada lugar

2.1/ Lesiones en los forjados con vigas y viguetas de madera

En las vigas y viguetas de madera que forman los elementos estructurales sustentantes del forjado, se pueden distinguir tres tipos deafectaciones de características distintas: las deformaciones, los ataques bióticos y las grietas, también denominadas fendas cuando sepresentan en la madera.

2.1.a/ las deformaciones

Es usual hallar en los edificios antiguos forjados muy flexionados como consecuencia de la fuerte fluencia experimentada por loselementos de madera que los conforman. La fluencia, entendida como la cualidad de un material de deformarse progresivamente bajo


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2.1.b/ la presencia de grietas

Aunque la presencia de grietas no suele ser debida a las acciones mecánicas soportadas por el forjado, sino a causas relacionadas con elproceso de secaje de la madera o a los ciclos de humedad ambiente en que se halla inmersa, conviene ratificar su origen y evaluar surepercusión sobre la inercia de los elementos afectados, puesto que si han sido originadas por causas de origen mecánico, su presenciapuede ser un síntoma de situaciones próximas a la rotura y colapso del elemento afectado.

las cargas que soporta sin necesidad que dichas cargas aumenten, es un fenómeno típico de la madera cuando trabaja flexionada, yrepercute en una disminución de la capacidad resistente del elemento del que forma parte, la cual deberá ser evaluada en cada caso enfunción de las características mecánicas del tipo de madera, de la carga soportada por el forjado y de la flecha existente.


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2.1.c/ los ataques bióticos

La presencia de pudriciones producidas por muy diversas especies de hongos, o de insectos xilófagos tales como la termita o la carcoma,repercuten en reducciones de sección útil que, como en el caso anterior, deben ser evaluados específicamente en cada edificio afectado.La detección de las zonas dañadas y su intensidad constituirán, por tanto, aspectos de la información previa absolutamente necesariosen el proceso de diagnosis de dichos elementos.

2.2/ Lesiones en las bóvedas y cúpulas

El comportamiento mecánico-estructural de las bóvedas se reconoce habitualmente a partir de la superposición de la curva directriz delelemento con la línea de presiones correspondiente. En los lugares en que más se aleje esta línea de la posición de la directriz, mayorserá el riesgo de fisuración o aplastamiento, al coincidir dichos lugares con las zonas sometidas a las máximas tensiones de tracción ycompresión.Los esquemas de fractura de las bóvedas difieren sustancialmente de los de las cúpulas, al ser éstas verdaderas estructuras espacialescuya interpretación requiere necesariamente de un planteamiento tridimensional complejo, el cual explica algunos de los modelos clásicosde rotura que suelen presentar. De todas formas, es común en ambos elementos que el origen de los daños derive de la descompresión generadapor el movimiento de los muros, pilares o pilastras que reciben sus empujes, ya sea por el desplome lateral de los propios muros o por el descensoprovinente del asiento diferencial de sus cimientos, aunque, por supuesto, cabe también la posibilidad que sea el exceso de sobrecarga o supropia debilidad la causa directa de las lesiones que presenten. En los gráficos, se muestran sus formas más habituales de fractura.


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3. Particularidades del comportamiento de las estructuras con elementos de entramado de madera

El comportamiento mecánico-estructural de los muros de entramado de la edificación tradicional difiere sustancialmente del de los murosgruesos a los que se ha hecho referencia en los apartados anteriores, puesto que los elementos resistentes principales son las piezaslineales de madera que conforman el entramado, mientras que los entrepaños de tapial, adobe o ladrillo cumplen la función subsidiariade evitar su pandeo, absorbiendo, en todo caso, un porcentaje aleatorio de los esfuerzos de compresión. Se trata, en consecuencia, deestructuras porticadas arriostradas por los entrepaños macizos. Los forjados suelen ser a base de vigas y viguetas de madera apoyadasen los propios elementos de los entramados de los muros o en pilares interiores. Se trata de estructuras de comportamiento real complejo, marcado en buena parte por la diferencia de rigideces entre los materiales quelo componen, la relación entre el grosor del muro y la separación de los puntales, y la disposición de las piezas del entramado, que puedeser muy diverso, con elementos diagonales más o menos abundantes. En todo caso, un aspecto importante, muchas veces decisivo enla durabilidad de este tipo de muros, es el progresivo deterioro de la madera cuando se halla exenta de mantenimiento, lo cual incide enuna pérdida paulatina de su capacidad portante.

Bibliografía

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Mastrodicasa, S. Dissesti statici delle strutture edilizie, Hoepli Ed., 1978 (6ª edición), Milano.


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La importancia del factor de riesgo sísmico en la regiónMediterránea viene de sus características geomorfológicas ytectónicas. En efecto, esta región se encuentra en el oeste de lacordillera de los Alpes y del Himalaya, donde la interacción entrela placa euroasiática y las placas de África, de Arabia y de la India,provoca un sistema de colisión compleja. En consecuencia, laactividad sísmica siempre ha estado dramáticamente presente,traduciéndose en numerosas consecuencias desastrosas entérminos de vidas humanas, así como de daños más o menosimportantes del patrimonio arquitectónico en los edificios, losgrandes inmuebles, los centros históricos y el entorno en sutotalidad (entorno natural y construido). Estas repercusiones aveces han puesto en peligro el patrimonio histórico y la identidadpropia de un lugar.La arquitectura mediterránea tradicional es tan vulnerable quesufre a menudo importantes efectos de los temblores de tierra,diferentes en función de las características de la estructura y de losmateriales de los edificios. Las obras de construcción se considerancomúnmente con una resistencia menor a los seísmos que lasestructuras modernas de hormigón armado. Sin embargo, lasconstrucciones bien construidas y mantenidas pueden resistir a lostemblores de tierra de gran intensidad (como se demuestra por losmonumentos que han superado pruebas difíciles), gracias a lastécnicas y materiales utilizados, así como también a unmantenimiento regular efectuado con todas las de la ley. Además,los estudios analíticos más exhaustivos efectuados sobre los dañosprovocados por los seísmos (gracias a las mejores posibilidadesactuales de reagrupar y de tratar las informaciones) handemostrado recientemente la capacidad “natural” de los muros,los suelos, y los techos, realizados para absorber las vibraciones, acondición que sean construidos y mantenidos correctamente.Además, la restauración y el refuerzo de los edificios existentes,incluso de aquéllos que presentan importantes fisuras, permitenconservarlos perdiendo únicamente la geometría original. En elcaso contrario, los edificios de hormigón armado deben serderribados si su geometría está afectada, incluso el caso demínimas deformaciones.Como indicaremos ahora, las características particulares de lostemblores de tierra, tales como su intensidad e intermitencia, nohan permitido comprender en profundidad el fenómeno y suscausas. En consecuencia, contrariamente a la cultura de laconstrucción tradicional, no se ha desarrollado ninguna técnica nicaracterística estructural a partir de la experiencia.

Características estructurales de edificios y temblores de tierra a lo largo de la historia

Los temblores de tierra han sido históricamente interpretados conmucha imaginación y de forma apocalíptica. La comprensiónhumana se consideraba inapropiada a causa de la ausencia de unenfoque científico en la cultura pre-moderna.El fracaso de la teorización de las causas permite explicar, por unaparte, la ausencia de una solución estructural antisísmica y, por laotra, la idea que todas las estructuras, incluso sólidas, no puedenresistir a la naturaleza indomable y amenazante de los tembloresde tierra (a menudo percibidos como un castigo divino).Por ora parte, el hecho que este fenómeno telúrico no se producea intervalos parecidos, no contribuyendo a la profundización delos conocimientos relativos al riesgo sísmico y a las eventualessoluciones a aportar. En realidad, los efectos destructores de untemblor de tierra caen progresivamente en el olvido a lo largo delas generaciones. La humanidad está protegida de los efectoscontinuos del entorno natural mediante techumbre, muros,suelos, así como los otros elementos, que han sido progresivamentemejorados. En cambio, no ha podido proporcionar una buenaresistencia de los edificios a las tensiones dinámicas.La memoria histórica del acontecimiento destructor ha persistidoen la consciencia popular pero ha sido cargada de supersticionesy ligado a desastres sobrenaturales.

Registro de la representación de un temblor de tierra bíblico: según las antiguascreencias, los edificios y el suelo estaba en cólera.

El riesgo sísmico en la arquitecturatradicional

Giambattista De TommasiProfesor titular en el Departamento de Rehabilitación de Edificios(Politecnico di Bari), ItaliaColaboradores: grupo de trabajo de investigación (FabioFatiguso, Mariella De Fino y Albina Scioti)

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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructuralesEl riesgo sísmico en la arquitectura tradicional

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Aristóteles, uno de los primeros filósofos de las ciencias de latierra, escribió: “[...] no es el agua ni el fuego, pero el vapor queserá el origen de los temblores de la tierra, cuando se dirige haciael interior de la tierra lo que exhala normalmente hacia fuera [...]”1.Séneca, en el sexto libro de las Cuestiones naturales titulado En elmovimiento de la tierra, describía correctamente los efectos de lostemblores de tierra, pero los relacionaba con el agua o el aireturbulento, en las cavidades subterráneas y produciendo lostemblores sísmicos. Además Plinio, en su obra, Historia natural,menciona un viento en el interior de la Tierra que será exhaladopor “las alcantarillas y los pozos profundos”2. Las explicacionespropuestas durante los siguientes siglos, aunque fuesensensiblemente los mismos, son, no obstante, difíciles de presentaren detalle. En todos los casos, ninguna ha probado una intuiciónadecuada a propósito de este fenómeno. En algunos casos lointentaban explicar en términos de magia y/o brujería.Además, la definición de las causas de los temblores de la tierra noha progresado, incluso cuando el proceso de derrumbamiento dela construcción fue comprendido (tenemos incontablesborradores, dibujos y descripciones sobre ello). Además, losdescubrimientos de los científicos, al principio del siglo de lasLuces, contribuyó a una mayor confusión en lugar deproporcionar soluciones, como se produce en el caso de losfenómenos eléctricos: “[...] el entusiasmo creado por losfenómenos eléctricos llevó a pensar que todos losacontecimientos inexplicables estaban atribuidos a los fluidos, oal vapor eléctrico de acuerdo con la definición de aquella época,y los temblores de tierra eran considerados como los fenómenoscausados por la electricidad [...]”3.Es en este ambiente que Valadier diseñó las torres antisísmicas enRimini, para dispersar la electricidad de la tierra en la atmósfera.En el siglo XVIII, re realizaron progresos cualitativos en cuanto a las

experiencias y las observaciones científicas4 llevando a Bottari aentender el fenómeno en su “Tres lecciones sobre el terremoto”publicado en Roma. “Las entrañas de la tierra se atraviesan pornumerosos lugares por los vientos sulfurosos y bituminosos, queestán mezclados con salitre u otras sustancias que se puedenincendiar, dilatando las cavidades donde están, y romper o intentarromper los obstáculos existentes, provocando los temblores de latierra...”5.Las sismología moderna nació también en el siglo XVIII. Losestudios realizados por Mallet6, el sismógrafo de Mine y el modelode Mercalli para medir la intensidad sísmica de las etapasimportantes, fueron las investigaciones durante el siglo XX (conlos investigadores Baratta y Wegner), que finalmente explicó lascausas de los terremotos y las medidas a tomar.Respecto a las soluciones técnicas, subrayamos que desde lostiempos antiguos, numerosas medidas técnicas y estructurales hansido tomadas, en particular después de los temblores de tierradramáticos. Estas medidas, interesantes y más o menos eficaces,fueron desarrolladas rápidamente y cayeron también rápidamenteen el olvido.En Italia, en el siglo IV a.C., en las colonias griegas de Metapontey Paestum, los constructores crearon los edificios en trincheras quefueron instaladas en la roca y llenadas con arena. En el norte deSiria, en el siglo II a.C., las construcciones de tierra estabandotadas de una estructura en madera. Después del temblor de tierra que destruyó Pompeya y una partede la ciudad de Nápoles en el año 63, una serie de reglasantisísmicas fueron impuestas, conocidas y transmitidas hasta elRenacimiento, impidiendo la construcción de edificios de más dedos plantas. Además, ninguna innovación técnica y estructuralcorrespondía al desarrollo de esta regulación, a excepción de losresidentes de Ercolano, donde la estructura en madera (opus

Efectos de un terremoto dramático, Friuli (Italia), 1976. Representación de un temblor de tierra en Rodas, 1495. Los recorridos más altos dela muralla de la ciudad se derrumbaban, mientras que los recorridos más bajosestán intactos.

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graticium) era rellenado de piedras molidas, de barro y de unaestructura de mimbre.Sin embargo, después del dramático terremoto que causó ladestrucción de una gran parte de Lisboa en 1755, seguido portoda Europa, generó un fuerte legado de medidas apropiadaspara reducir los efectos sísmicos destructivos (incluso si semalentendían las causas). Para la reconstrucción, algunasregulaciones fueron elaboradas por primera vez en la historia,sobre la altura de los edificios, la anchura de las calles y, enparticular, la estructura de los nuevos edificios. Específicamente,las paredes tenían que estar compuestas de una estructura demadera (después conocida como “gaiola pombalina” del marquésde Pombal que diseñó la reconstrucción) que fue capaz desostener las plantas y el techo en caso de temblor de tierra.La gaiola Pombal situada en el interior de los muros se componíade un entramado arriostrado que contenía los montantes (prunos)y travesaños (travessenhos). Los travesaños fueron conectados alas paredes por una serie de dados (maos). La parte superior de losdados se conectaron con dinteles (frechais), jambas y cabios(pendurias). La estructura elástica de madera aseguraba la granresistencia del edificio.Las importantes soluciones técnicas mencionadas llevaron lasaplicaciones más complejas después del temblor de tierra deMessina, en Calabria, en 1783, con un tipo de construcciónantisísmica de naturaleza particular. La “casa baraccata”descrita por Vivenzio7 se compuso de una estructura de paredesde carga con un armazón de madera con vigas horizontales ymontantes verticales.

A partir de estas experiencias, se ha realizado un gran progresosobre el establecimiento de buenas regulaciones de construcción,sostenido por una comprensión más profunda de los fenómenostelúricos. En realidad, el comportamiento homogéneo y unitariodel edificio en caso de sacudidas sísmicas solía ser asegurado porbarras de acero situadas en el interior de los muros y por tirantesy contrafuertes unidos de forma más sólida a las estructuras. Lasautoridades animaban incluso a permitir la oscilación de losedificios. En Italia en 1854, el gobierno de Bourbon retiró las tasasque gravaban del hierro utilizado para ello. En ciertas regiones deItalia, las piezas de seguridad eran utilizadas, así como piezasreforzadas por planchas de hierro suave en forma de cruz de SanAndrés, situadas entre el muro y el yeso. Los muros reforzados asíeran muy corrientes, en particular después del temblor de tierra deMessina en 1908, y existían diversas versiones, con algunasbrevedades, yendo del simple refuerzo mediante tirantes de aceroa los sistemas modulares compuestos de ladrillos huecos dediferentes formas y con aperturas unidas por roscas de hierrozincadas.

La importancia de las conexiones para la resistencia sísmicaEvidentemente, en cada región mediterránea, el arte de construirse ha especializado en realizar edificios lo mejor posible, conmateriales que se encuentran disponibles en el lugar yeconómicamente sostenibles. Por ello, una buena calidad delmuro puede tener diferentes materiales y característicasestructurales. Así mismo, las regulaciones de construcción sonbásicamente las mismas (dimensión de elementos, forma y calidad

El gravado del siglo XVIII representando un temblor de tierra provocado por laexhalación de vapores subterráneos.

Torres antisísmicas diseñadas por Valadier en Rímini.

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de realización, textura de las caras, cualidad y cantidad demorteros, conexiones y homogeneidad).Particularmente, la naturaleza monolítica de las paredes de doshojas debe asegurar la resistencia a las tensiones dinámicas. Dehecho, las partes individuales deben estar conectadas entre ellaspara mostrar un comportamiento de “caja”. Esta condición puedeevitar los deslizamientos verticales que normalmente frenan lacapacidad de estabilización del peso en contra del empujehorizontal.Más allá de las conexiones en elementos individuales de losedificios, las buenas conexiones entre los diferentes elementos deconstrucción debe ser globalmente asegurado en la estructuraglobal (pared-pared, pared-suelo, pared-techo), para reducir lasdeformaciones por la presencia de restricciones efectivas y,también, para evitar movimientos provocados por el balanceo delas estructuras en un momento diferente cada una.De acuerdo con Rondelet “los naturistas han señalado que losorganismos de la naturaleza de los seres vivientes estánorganizados para que los huesos no estén sueltos los unos de losotros. Incluso, los marcos deben estar conectados con los otrosmarcos y reforzados con nervios y ligamentos. Entonces, la seriede marcos debe ser capaz de resistir solos y perfectamentecerrados en su solidez, incluso si algún otro elemento falla”8.Estos ligamentos apuntan a la provisión de la construcción, encaso de acción sísmica, el comportamiento de “caja” (utilizandouna definición moderna) es el principal objetivo para cualquiertrabajo de refuerzo y/o mejora de la resistencia sísmica. Elcomportamiento “caja”, también asegurado por conexionessuperiores (zunchos), pueden permitir, por una parte la diferenteresistencia de elementos para intercambiar tensiones sísmicashorizontales entre cada uno y la distribución de las tensionesinducidas de todas las diferentes partes.

De hecho, las conexiones deben oponerse a la rotación de lasparedes (por ejemplo, las caras de los edificios) y transmitir laacción a las paredes perpendiculares para que se agrieten dentrode su plano.Si estas conexiones no pueden conseguirse por las regulacionesnormales de una construcción correcta, el empleo de tirantesmetálicos podría ser muy útil. Milizia subraya que “en los tiemposantiguos, las paredes eran mantenidas correctamente pasando através de largas vigas de madera que trabajaban como cadenas alo largo del grosor de la construcción para que la pared fuerareforzada en sí misma y efectivamente conectada con las otras. Lamadera de olivo fue utilizada para este propósito, ya que nopuede ser dañada por la cal y es mejor que las cadenas de hierro,ahora ampliamente utilizadas”9. La efectividad de los tirantes metálicos, dentro de la buena técnicade construcción, se refiere a la capacidad de crear o recrear unaconexión sólida entre estructuras horizontales y verticales. Estos

La “casa baraccata” por Vivenzio.

Modelo de “gaiola pombalina”.

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mismos propósitos pueden conseguirse mediante una apropiadaejecución y una correcta estructura de las plantas.Particularmente, la relación entre las paredes y la madera o lossuelos de hierro debe ser garantizado, ya que las vigas puedenactuar como conectores, evitando que las paredes roten hacia elexterior, y para que los puntales horizontales eviten elderrumbamiento de las paredes hacia el interior. Además, lasplantas deben ser suficientemente rígidas para distribuir su pesoen las paredes de forma uniforme y las tensiones sísmicasproporcionalmente a la rigidez de la resistencia de lasconstrucciones. Una conexión efectiva entre los elementos decarga de la viga y las paredes puede conseguir este resultado, másque un simple apoyo que causa el giro y movimiento de lasparedes.

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1 (“… così adunque né l’acqua, né il fuoco, ma il vapore sarebbe cagione deiterremoti, quando accade che scorra al di dentro ciò che esala al di fuori …”).

2 (“fogne e spessi pozzi”).

3 A. Favaro, “Intorno ai mezzi usati dagli antichi per attenuare le disastroseconseguenze dei terremoti”, Tip. Grimaldo, Venezia 1874. (“… l’entusiasmodestato dall’aspetto dei fenomeni elettrici fece sì che tutto ciò di cui non si sapevadare una adeguata spiegazione, venisse attribuita al fluido, o come si diceva alloraal vapore elettrico, e quindi anche i terremoti venissero riguardati come unfenomeno, la cui causa era da riconoscersi esclusivamente nell’elettricità …”).

4 Llevadas a cabo por Leibnitz, Kepler y Newton.

5 (“… le viscere della terra in molti punti inzuppate di aliti sulfurei e bituminosi iquali mescolati col nitro o in altra guisa prendono fuoco e si dilatano in forma chenon potendo capire, in quelle cavità dove si ritrovano, inchiusi a principio spezzinoo tentino di spezzare gli opposti ostacoli il che da cagione al tremore del terreno…”).

6 Mallet, “Il grande terremoto napoletano del 1857”.

7 G. Vivenzio, “Istoria e teoria de’ tremuoti, ed in particolare di quelli della Calabriae di Messina del 1783”, Napoli 1783.

8 J. Rondelet, “Traité théorique et pratique de l’art de bâtir”, Paris 1802. (“i naturistihanno notato che in natura i corpi degli esseri animati risultano strutturati inmodo tale che le ossa non restino in nessun punto staccate tra loro. Allo stessomodo le ossature saranno da riunire alle ossature, ad esse tutte da rafforzare nelmodo più opportuno con nervi e legamenti; sicchè la successione delle ossature,collegate tra loro, risulti tale da resistere da sola, quand’anche ogni altro elementovenisse a mancare, perfettamente conchiusa nella solidità della suamembranatura”).

9 F. Milizia, Principi di architettura civile, Finale Ligure 1781, parte III, cap. I, pag.102. (“gli antichi per meglio mantenere i muri li attraversavano di tratto in trattocon lunghi travi di legno, che servivan da catene, le quali prendevano tutta lagrossezza del muro, che rimaneva perciò fortificato in se stesso e meglio collegatoagli altri muri. Si adoperava a questo effetto legno di ulivo, che non viene comegli altri danneggiato dalla calce, e sembra preferibile alla catene di ferro, di cui sifa ora tanto abuso”).

Fallo típico de los mecanismos de los edificios de centros históricos (Giuffrè, 1993).

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El peligro sísmico se define como el nivel probable de tembloresdel suelo asociado a la repetición de los terremotos. La evaluacióndel peligro sísmico es el primer paso en la evaluación del riesgosísmico, obtenida por la combinación del peligro sísmico con lascondiciones del suelo locales y con factores de vulnerabilidad(tipo, valor y edad de los edificios e infraestructuras, densidad depoblación, uso del suelo, etc.). Los temblores de tierra frecuentese importantes en áreas remotas resultan un alto peligro sísmicopero no representan ningún riesgo. Por el contrario, algunosterremotos moderados que se producen en áreas densamentepobladas, entrañan poco peligro pero el riesgo es elevado.La minimización de la pérdida de vidas, de los daños materiales yde la perturbación social y económica, debido a los terremotos,depende de cálculos fidedignos que se llevan a cabo sobre elpeligro sísmico. Los gobiernos nacionales, regionales y locales, loscargos públicos, los ingenieros y urbanistas, los planificadores, lasorganizaciones de respuesta ante emergencias, los constructores,las universidades, y el público en general, requieren cálculos sobreel peligro para la planificación del uso del suelo, para la mejora deldiseño de los edificios y su construcción (incluyendo la adopciónde ordenanzas municipales para la edificación), la preparación deplanes de emergencia, para las previsiones económicas, la tomade decisiones sobre la vivienda y el empleo, así como otros tiposde mitigación de riesgos.Los elementos básicos de la evaluación moderna de lasprobabilidades del peligro sísmico pueden agruparse en cuatrocategorías principales: Catálogo de terremotos, Modelo origen deterremotos, Movimientos sísmicos altos del suelo, Evaluación delpeligro sísmico.El peligro sísmico describe los niveles de movimientos del sueloque probablemente serán, o no, excedidos en tiempos deexposición específicas. Los mapas de peligro especificancomúnmente un 10% de la probabilidad de excederse (y un 90%de la probabilidad de no excederse) de determinados parámetrosde movimiento del suelo para una exposición de 50 años ycorrespondiente a un período de retorno de 475 años. El Mapa depeligros sísmicos de la región Euro-Mediterránea que ha sidopublicado presenta el Punto más alto de Aceleración del Suelo(PGA) con una probabilidad de exceder del 10%, en 50 años ypara una condición del suelo firme.El PGA es un parámetro de valoración del suelo a corto plazo quees proporcional a la fuerza, y es el parámetro más trazado en losmapas, y las ordenanzas de construcción actuales, que incluyendisposiciones anti-sísmicas, especifican la fuerza horizontal que un

edificio debería ser capaz de soportar durante un terremoto. Losmovimientos del suelo a corto plazo afectan a las estructuras conla correspondiente resonancia de vibraciones a corto plazo (porejemplo edificios de una a tres plantas, que son las estructurasmás habituales en el mundo).Los colores del mapa escogidos para trazar el peligrocorresponden aproximadamente al nivel real de peligro; los coloresmás fríos representan un bajo nivel de peligro mientras que loscolores más calientes representan un mayor peligro. Másexactamente, los colores de blanco a verde corresponde a un nivelbajo (0-8% g, donde g equivale a la aceleración de la gravedad),amarillo y naranja a un peligro moderado (8-24% g); rojo es unpeligro alto (> 24% g).El modelo unificado de peligro sísmico ESC-SESAME es elresultado de la combinación de esfuerzos de gruposmultidisciplinares de investigación en sismotectónica, catálogos deterremotos, y evaluación del peligro durante más de diez añosdentro del marco de proyectos, programas e iniciativas decooperación a nivel internacional.El mapa es uno de los posibles resultados que puede generarse através de un procedimiento homogéneo para la evaluación delpeligro sísmico para la región Euro-Mediterránea, desarrolladodentro del marco de dos proyectos principales: InternationalCorrelation Programme (UNESCO IGCP-382 Proyecto SESAME) yel European Seismological Commission (ESC). Este modelo devaloración sísmica unificado ESC-SESAME permite también trazardiferentes movimientos del suelo (el punto más alto de aceleracióndel suelo, PGA, y la aceleración espectral, SA) correspondiendo aporciones del ancho de banda de energía irradiada por unterremoto y para diferentes períodos de retorno y condiciones delsuelo. El PGA, tal como está representado en el mapa y 0.2 SAcorresponden a un período corto de energía que tendrá los peoresefectos en estructuras de período corto (llegando a pisos dealrededor de siete plantas). Los mapas SA de períodos más largos(1.0 s, 2.0 s, etc.) representarían el nivel de temblor que tendría unefecto mayor en estructuras de período más largo (edificios demás de 10 plantas, puentes, etc.).El modelo unificado ESC-SESAME permite también generar mapaspara diferentes períodos de retorno, por ejemplo año-72 (50%/50años) que es un cálculo no prudente que se utiliza a menudo parala vida útil de un edificio, o el período de retorno de 4275 años(2%/50 años) que es el estándar recientemente establecido paralas ordenanzas de la edificación y que incluye grandes terremotospoco frecuentes. Los valores del período de retorno 475 (10%/50

El mapa Euro-Mediterráneo de peligro sísmico

María-José JiménezDoctora investigadoraInstitut de Ciències de la Terra “Jaume Almera” – C.S.I.C.,BarcelonaEspaña

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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructuralesEl mapa Euro-Mediterráneo de peligro sísmico

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años), tal como están representados en el mapa, reflejan un nivelestándar de prudencia que incluye terremotos grandes y pococomunes, y que ha sido utilizado casi universalmente paraordenanzas de la edificación en las últimas décadas.El modelo sísmico unificado ESC-SESAME para Europa y elMediterráneo constituye un marco de peligro sísmico regional entérminos del punto más alto de aceleración del suelo y aceleraciónespectral, el cual pueden aprovechar los sismólogos, geólogos,ingenieros especialistas en terremotos y arquitectos, como guíageneral. No obstante, debería señalarse que las evaluaciones delos movimientos del suelo en el mapa de peligro sísmico Europeo-Mediterráneo proporcionan una perspectiva razonable ycoherente de peligros sísmicos a escala regional, pero noproporcionan detalles adecuados para servir como bases paraestablecer valores o para estrategias y decisiones de mitigaciónlocal.El mapa (http://wija.ija.csic.es/gt/earthquakes/) recibió en el 2003el Premio a la Excelencia en Cartografía de la InternacionalCartographic Association (ICA), en en la Sección de MapasCientíficos de la International Map Exhibition en la 21st

International Cartographic Conference, celebrado en Durban,Sudáfrica, del 10 al 16 de Agosto de 2003.

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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructuralesEl mapa Euro-Mediterráneo de peligro sísmico

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I. El conocimientoHerramienta 5Comprender las lesiones estructuralesEl comportamiento sísmico de las construcciones tradicionales de paredes de obrade fábrica

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Introducción

Los edificios de paredes de carga constituyen una parte muysustancial del patrimonio arquitectónico y cultural. En estecontexto, no únicamente los edificios catalogados comopatrimonio arquitectónico son importantes; los conjuntos deedificios de los núcleos antiguos o históricos presentan tambiéngran importancia por cuanto contribuyen a enriquecer laidentidad cultural de una población o de un escenario urbano;incluso cuando estos conjuntos no disponen de una menciónexplícita como patrimonio arquitectónico, es preciso reconocer sucontribución al legado cultural y su capacidad para contribuir, aligual que los monumentos emblemáticos, a la generación de unaimportante economía secundaría asociada el turismo cultural.Además de ello, las construcciones de paredes de carga semantienen en uso y se hayan plenamente insertadas en laeconomía de la vivienda. La implantación de criterios desostenibilidad (al hacer preferible la rehabilitación frente a la nuevaconstrucción en la medida en que ello supone un consumo muchomenor de recursos no renovables y una menor producción deresiduos) ha dado lugar a una revalorización económica y social deestas construcciones.Todos los países del Mediterráneo están sujetos, en mayor omenor medida, a un cierto peligro sísmico. Por ello, es precisoanalizar la capacidad de los edificios de obra de fábrica pararesistir el terremoto y vislumbrar, en caso necesario, posiblesestrategias para mejorar su respuesta sísmica. En el caso deedificios de valor patrimonial, los principios de la conservaciónarquitectónica hacen preferibles formas de intervenciónrespetuosas con la morfología y naturaleza resistente de laestructura. Por ello, la posible restauración o rehabilitación deestos edificios debe considerar formas de intervención que, en lamedida posible, concilien la mejora del comportamiento con elmantenimiento de los rasgos materiales y estructurales genuinosdel edificio.

Comportamiento sísmico de edificios de paredes de obra de fábrica

El edificio de estructura de paredes de carga constituye un sistemacomplejo cuya estabilidad frente a las acciones verticales yhorizontales resulta del trabajo conjunto de distintos elementosconstructivos (paredes de carga, paredes de traba y forjados).

Estos elementos colaboran de manera no redundante en laestabilidad global, de forma que el fallo individual de uno de ellospuede fácilmente afectar a otros elementos generando el colapsoen cascada de parte o de toda la estructura. Las paredes de cargapresentan habitualmente una esbeltez importante o incluso (comoen el ensanche de Barcelona) extremadamente importante; en lamayoría de los casos las paredes no son autoestables y precisan dela acción arriostrante de paredes de traba y forjados paramantenerse en pié. El fallo individual de una o más paredes decarga, o la caída de los forjados, bien puede producir, comoconsecuencia inmediata, la inestabilización y caída de otrasparedes de carga o de traba. El fallo de una o más paredes decarga conlleva como consecuencia la caída de los forjados, lo quea su vez puede causar la inestabilización de otras paredespreviamente apoyadas en el forjado. El sistema estructuralresultante es delicado y ciertamente vulnerable ante accionesextraordinarias como el fuego, el terremoto, el viento huracanadoo las explosiones. En caso de mantenimiento deficiente oabandono, el deterioro de los forjados (por pudrición, en caso devigas de madera, o por corrosión, en vigas metálicas) puedeasimismo ocasionar su fallo y en consecuencia la pérdida de suacción arriostrante sobre las paredes de carga y de traba.Ante acciones horizontales de sismo y viento, las paredes pueden

1. Posibles mecanismos de fallo en edificios de obra de fábrica caracterizados por (a)el desplome de la fachada, (b) el colapso de una esquina (c) la fisuración diagonal delos antepechos, (d) la fisuración de machones verticales, (e) la separación de la basede las paredes (mecanismo de “balanceo” o rocking motion) y (f) separación ofisuración en la unión entre edificios.

El comportamiento sísmico de las construcciones tradicionales de paredes de obra de fábrica

Pere Roca FabregatDoctor ingeniero de caminosCatedrático del Departamento de Ingeniería de la Construcciónen la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos,Canales y Puertos de Barcelona (Universidad Politécnica deCataluña)España

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responder desarrollando esfuerzos de corte en su plano siempre ycuando se mantengan adecuadamente arriostradas en paredes detraba y forjados. Esta resistencia se mantiene sensible incluso trasproducirse la fisuración y el deslizamiento a lo largo de las juntasde mortero gracias al rozamiento residual que se desarrolla en éstas.La unión entre forjado y las paredes se produce por apoyo directo,no existiendo normalmente ningún tipo de anclaje o refuerzo queimpida la separación o el deslizamiento entre ambos; el únicomecanismo que en la práctica impide el deslizamiento es elrozamiento que pueda desarrollarse en su superficie de contacto.Incluso cuando el sistema de paredes solicitadas a corte en elplano es suficiente como para resistir el terremoto, una uniónentre paredes y forjado deficiente puede motivar un colapsoprecoz como consecuencia de la desestabilización de una paredperpendicular al plano de actuación de las fuerzas horizontales. Lacaída de esta pared conlleva el colapso de los forjados y enconsecuencia la desestabilización de las paredes paralelas a lasfuerzas, generando así una colapso completo.Una unión bien trabada entre paredes perpendiculares es esencialpara garantizar el mantenimiento de la estabilidad de las paredessolicitadas a corte en el plano durante el sismo. Sin embargo, estaunión es frágil y puede romperse fácilmente debido a efectostérmicos, asentamientos diferenciales, o durante el mismo sismo.En algunos casos (como en muchos edificios del Ensanche deBarcelona), las paredes perpendiculares se han construido sintraba efectiva, manteniendo entre sí un contacto simple “a tope”no plenamente efectivo ante el terremoto.

Estas consideraciones llevan a imaginar a este tipo de edificioscomo sistemas especialmente delicados y vulnerables a la acciónsísmica. En este sentido, cabe notar que las normas sísmicas demuchos países (en particular, la española NCR02) introducencondiciones muy restrictivas en relación al uso de esta tipologíaestructural en lugares sensiblemente sísmicos (por ejemplo,limitando el número de alturas a 4 para aceleración sísmica básicade 0,08g y a sólo 2 para aceleración sísmica igual o superior a0,12g) además de exigir la disposición de detalles constructivosexigentes o extraños a la construcción tradicional.

El comportamiento sísmico de las construccionestradicionales

Los razonamientos anteriores parten de una compresión racionalde la relación entre los componentes de la estructura y de surespuesta conjunta. Sin embargo, estos argumentos ignoran larealidad sobre el desempeño real y las posibilidades resistentesefectivas demostradas por las construcciones tradicionales. Laexistencia de un legado masivo en este tipo estructural, incluso enpaíses fuertemente sísmicos como Italia o Grecia, llevalógicamente a pensar que, incluso con las debilidadesidentificadas en el apartado anterior, estos edificios puedenpresentar prestaciones algo satisfactorias ante el sismo. Entreotros aspectos, debe tenerse en cuenta la adaptación que sin dudase ha producido, en términos históricos, entre la demanda sísmica

2. Posibles mecanismos de rotura en edificios de medianería (D’Ayala y Speranza,2002)

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y la capacidad de los tipos estructurales locales para afrontar taldemanda. Diversos parámetros como, en particular, el espesor delos muros, la altura de los edificios, la organización estructural delconjunto o los diversos detalles constructivos, han evolucionadopara dar lugar a una respuesta adaptada a la sismicidad de cadalocalización geográfica.El estudio sistemático detallado de la respuesta de las estructurastradicionales de obra de fábrica en Italia, especialmente tras elterremoto de Umbria y Marche en 1997 ha permitido alcanzar unavisión algo más precisa sobre el verdadero comportamiento deestas estructuras. Esta experiencia ha venido a demostrar que,efectivamente, existe una cierta adaptación entre tecnologíaconstructiva y demanda sísmica local, consecuencia de la cual esuna capacidad real de las construcciones tradicionales paraafrontar sismos de intensidad media o media-fuerte sinexperimentar destrucción. Según se ha observado en Italia, tras laocurrencia de diversos terremotos, los edificios de facturatradicional que han sufrido daño importante o destrucción teníanya previamente al sismo deficiencias tales como defectosconstructivos, o bien se hallaban en un estado de deterioro porabandono, o bien habían sufrido transformaciones inadecuadas.Las estructuras que superaron el terremoto sin destrucción y condaño muy limitado exhibían una buena factura y habíanmantenido sus rasgos constructivos tradicionales. Parece poderseconcluir que una estructura tradicional bien construida y bienmantenida, en coherencia con técnicas y procedimientostradicionales, puede resistir terremotos de mediana intensidad.Sin embargo, en algunos casos la construcción tradicional localpuede mostrar deficiencias o insuficiencia sísmica. Ello puedeocurrir, en particular, en zonas en las que no haya consolidado unacierta memoria relativa a acontecimientos sísmicos, por producirseéstos de forma muy espaciada en la historia. Incluso en estoscasos, una cierta mejora sísmica es posible introduciendo medidascorrectoras que, aun siendo ajenas a la práctica tradicional local,puedan realizarse mediante procedimientos de la buena prácticade la construcción tradicional o histórica en obra de fábrica.En lugares sólo moderadamente sísmicos, o en los que los últimossismos ocurridos tuvieron lugar en época muy anterior (noalcanzando a producir una memoria y un impacto en las técnicasconstructivas), los edificios pueden exhibir limitaciones resistentesmuy importantes como resultado de una técnica constructivatradicional o histórica que, a pesar de sus posibles virtudes, nopreste atención a las necesidades de resistencia lateral. Puededecirse que éste es precisamente el caso de muchos edificiossituados en la Península Ibérica. Particularmente, diversos estudiosrealizados en relación a los edificios de paredes de carga delEnsanche de Barcelona han demostrado que constituyenconstrucciones altamente vulnerables incluso ante terremotosmoderados en principio posibles en el territorio Catalán (Barbat yCardona, 2002, Bonett et al., 2003, Penna et al., 2004)

3. (A) Modo fundamental de fallo y (B) modo esperable en edificios con fachadasatirantadas (Carocci, 2001).

4. Escenario de daño sísmico estimado para un bloque del centro histórico dePalermo (Carocci, 2001)

5. Análisis mediante modelo de análisis computacional de la respuesta sísmica deun edificio de medianería del núcleo histórico de Baixa Pombalina de Lisboa (Ramosy Lourenço, 2004). Estimación de máximos desplazamientos.

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Respuesta resistente y modos de fallo

De acuerdo con Carocci (2001), es posible reconocer en laestructuras tradicionales un modelo implícito resultante de laexperiencia de constructiva de un cierto periodo y de la culturalocal. La vivienda tradicional se compone de una estructura deobra de fábrica organizada en celdas superpuestas formandounidades de varios pisos. La estructura resulta de la yuxtaposiciónde elementos constructivos simples; el edificio (casa) puedeentenderse como un ensamblaje de estructuras toscamentesuperpuestas, de forma que las paredes constituyen la celda deobra de fábrica y los elementos horizontales proporcionan losforjados y la cubierta.Esta forma de yuxtaposición produce una falta de conexiónrobusta entre las partes; la consecuencia de este defecto es unafragilidad del conjunto ante la acción sísmica. Las componentes defuerza horizontales debidas a la acción sísmica empujan a lasparedes que envuelven al edificio hacia el exterior, de formaortogonal a su plano, y a partir de un cierto valor, provocan surotura (Giuffrè 1995).Estas construcciones se caracterizan además por su capacidadpara adaptarse a modificaciones. Esta capacidad resulta delcarácter modular de los materiales componentes: todos ellospueden ser desmantelados y substituidos por partes, incluso lasparedes. En el mantenimiento de estos edificios, la reparación osubstitución de piedras o bloques deteriorados es una prácticanormal.Este modelo fundamental puede experimentar variacionessensibles en función de los materiales localmente disponibles,aspectos culturales locales, u otros factores. En la construcciónurbana, este modelo experimental transformaciones sensiblesparar adaptarse a la complejidad de la trama urbana o de lascaracterísticas morfológicas del suelo. Incluso así, los sistemasconstructivos tienden a reproducir esquemas y comportamientosrecurrentes.El modo de fallo más frecuentemente observado en los análisis deedificios afectados por el sismo en Italia viene dado por eldesplome de las paredes. Este es el modo que determina, enprimera instancia, la vulnerabilidad de las construcciones de estetipo (figura 3a). Este modo de fallo ha sido tradicionalmenteprevenido mejorando la ligazón de la fachada al resto de laestructura mediante tirantes. En este caso, la estabilidad de lafachada al sismo involucra a las paredes perpendiculares a lamisma, las cuales resisten la acción sísmica trabajando de formaeficiente en su plano; cuando la resistencia de estas paredesresulta superada, éstas desarrollan fisuras diagonales a través delas cuales el sistema formado por la fachada y el triángulo superiorde estas paredes se separa del resto de la estructura (figura 3b). Adiferencia del primer modo de fallo, que siempre conlleva colapso,este segundo modo no necesariamente determina el fallo

completo, si bien se manifiesta normalmente acompañado dedaño ostensible.En función de las características materiales y organizativas propiasde cada edificio, así como de las características de la acciónsísmica (dirección de incidencia) son posibles otras formas derotura. A modo de ejemplo, la figura 1 presenta diversosmecanismos realmente observados en edificios afectados porterremotos en Italia (Binda et al., 1999, Binda et al., 2003).En los centros históricos, los edificios de obra de fábrica tienden aformar sistemas estructurales complejos formados por variosedificios estructuralmente conectados. En estas condiciones, elanálisis de un edificio aislado puede no resultar suficientementerepresentativo, siendo necesario considerar, al menos, el sistemaformado por el edificio en estudio y sus edificios colindantes. Estesistema permite vislumbrar modos de fallo como los que seilustran en la figura 2 (Carocci, 2001).

Técnicas de análisis

Es preciso tener en cuenta que ciertas técnicas convencionalmenteutilizadas para el cálculo de estructuras de paredes de cargapueden no resultar adecuadas en edificios de carácter histórico otradicional. En particular, el método de planos de rigidez, bienconocido y hasta el presente muy empleado para el análisis deestructuras de obra de fábrica (o de hormigón armado) parte dela hipótesis de que los forjados constituyen planos muy rígidos yperfectamente enlazados a los planos verticales (paredes de cargao pantallas de hormigón). En las construcciones de obra defábrica, esta hipótesis sólo es realista cuando el forjado estáformado por una losa de hormigón o bien cuando, siendo a basede viguetas de madera o de acero, dispone de una capa superiorde hormigón de espesor suficiente y adecuadamente armada yligada a los elementos verticales. En general, ello no es aplicable alos edificios tradicionales o históricos de obra de fábrica, cuyosforjados son de carácter poco monolítico y deformable en elplano, además de hallarse apoyados de forma simple sobre lasparedes.Una actitud común, en un pasado, ha consistido en modificar laestructura del edificio (introduciendo cadenas de atado y capassuperiores de hormigón armado) con el fin de adaptar laconstrucción a las hipótesis del modelo de cálculo. Ello suponeuna fuerte transformación del edificio así como la inclusión deelementos de rigidez muy superior a la de las paredes y puedeocasionar efectos contraproducentes ante el sismo. De nuevo, laobservación de los efectos de sismos ocurridos en Italia en tiemposrecientes ha permitido constatar que este tipo de intervenciónpuede incluso aumentar la vulnerabilidad sísmica del edificiodebido al peligro de que los forjados empujen a las paredes yprecipiten su inestabilización.

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La visualización de los modos de fallo realmente observadossugiere una aproximación distinta y más coherente con lanaturaleza constructiva y resistente de estos edificios. El edificiopuede analizarse en base a la consideración y a la formulaciónmatemática de los posibles mecanismos de daño mediante latécnica del análisis límite y la aplicación de los teoremas plásticos.Dada la experiencia disponible (al menos en Italia), estos métodospueden calibrarse utilizando un análisis cualitativo basado en laobservación del comportamiento de un número importante deedificios de características similares (Binda et al, 1999, Binda et al.2003). Este método ha sido recientemente incorporado en lanormativa sísmica italiana O.C.P.M (2005).El estudio de bloques formados por edificios o de tramas urbanasexige un planteamiento más general debido a la mayorcomplejidad del problema. La observación de las alteraciones oirregularidades (como vacíos o cambios de altura) es en este casoesencial. Se suele actuar, en este contexto, estudiando posiblesescenarios de daño para terremotos de una magnitud dada yconsiderando las características de los edificios tipo así como lasposibles variaciones o alteraciones de la trama. El análisis puederealizarse a partir de una aproximación cualitativa (figura 4) o biena partir de un cálculo detallado basado, por ejemplo, en modernastécnicas de cálculo computacional (figura 5).

Mejora del comportamiento sísmico

En la práctica, la adaptación completa de las estructurastradicionales a los estándares de seguridad estructural ante sismoque la normativa exige para las nuevas construcciones dehormigón y acero puede conducir a una transformación ydesfiguración muy sustancial de la estructura original. En el casode construcciones tradicionales o históricas, esta transformaciónpuede resultar incompatible con la conservación del valorhistórico-cultural del edificio, y puede ocasionar una importantepérdida en términos de legado cultural. Ello ocurre, en particular,cuando la estructura original es reforzada mediante elementos dehormigón, acero u otros materiales extraños a las técnicasconstructivas tradicionales o históricas; en muchas ocasiones,estos refuerzos se han implantado de manera invasiva y noreversible, causando en consecuencia daños y pérdidasirreparables en la construcción original.Por otra parte, y como ya se ha anticipado, el estudio delcomportamiento sísmico de edificios previamente reforzados, enItalia y tras los terremotos de Umbría y Marche, ha mostrado que,a menudo, los refuerzos de carácter extraño a la estructuraoriginal tienen un efecto contraproducente debido al carácterheterogéneo del complejo resultante. En particular, se haobservado que la sustitución de forjados tradicionales por losas dehormigón sobre de cadenas de atado de hormigón en muros de

obra de fábrica puede dar lugar a una forma de refuerzo pocoeficiente y puede incluso precipitar el colapso del edificio duranteel terremoto.Por todo ello, la forma de entender la mejora sísmica de losedificios tradicionales ha sufrido en los últimos decenios unimportante cambio de paradigma. Entendemos actualmente quela restauración estructural deriva del conocimiento de las técnicasconstructivas locales y del reconocimiento de sus posiblesdeficiencias. El conocimiento de los procedimientos constructivoslocales es fundamental y debe guiar la elección de lasintervenciones. Puesto que en muchas regiones sísmicas losedificios de carácter tradicional presentan una cierta adaptación ala demanda sísmica local, es en general preferible basar el refuerzoprecisamente en el análisis de los rasgos constructivos propios deestas construcciones y evitar soluciones de refuerzo contrarias aéstos. La mejora sísmica es posible reparando el deterioro yrecuperando la resistencia original, sin implantar elementos derefuerzo extraños a la tecnología constructiva tradicional.En algunos casos una cierta mejora sísmico-resistente puede sernecesaria debido al grado de deterioro alcanzado por el edificiopor falta de mantenimiento o debido a una factura constructiva omaterial originalmente deficiente. La necesidad del refuerzotambién puede deberse a que la tradición constructiva local ignorelas necesidades de resistencia sísmica (como se observa endistintos lugares de la Península Ibérica).Incluso en estos casos, son preferibles soluciones de caráctercompatible con la construcción tradicional o histórica y quetiendan a preservar una cierta homogeneidad material yorganizativa. Es preferible que las intervenciones, antes que alterarprofundamente la naturaleza constructiva y resistente de lasconstrucciones, tiendan más bien a controlar o mitigar las posiblesdebilidades del edificio. La intervención puede diseñarse, encoherencia con las técnicas constructivas tradicionales o históricas,para que contribuya a limitar las deformaciones experimentadasdurante el terremoto o evita la excesiva separación entre partes.El anclaje de las fachadas o la unión de paredes a forjados o aotras paredes mediante tirantes, en particular, constituye unasolución de carácter histórico-tradicional muy eficiente parramejorar la unión entre los elementos sin producirheterogeneidades o cambios sustanciales de la rigidez de loselementos (figura 6). En general, las intervenciones debenorientarse a la mejora de la calidad de las paredes de obra defábrica y de sus conexiones (entre sí y con los forjados), reducirempujes, estabilizar elementos vulnerables y reducir lasirregularidades estructurales. La oportunidad de rigidizar losforjados para que trabajen como diafragmas rígidos debeconsiderarse de forma juiciosa y exige en todo caso unacomprensión clara de los efectos que ello puede generar en eledificio. Junto a todo ello, es esencial mantener una ejecuciónmuy cuidadosa

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Herramienta 5Comprender las lesiones estructuralesEl comportamiento sísmico de las construcciones tradicionales de paredes de obrade fábrica

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Conclusiones

El estudio de los efectos de los sismos en las construccionestradicionales de paredes de carga, desarrollado con especial en laocasión del terremoto de Umbría y Marche, en Italia, ha venido ademostrar estos edificios presentan una cierta adaptación entretecnología constructiva y demanda sísmica local, consecuencia dela cual es una cierta capacidad para afrontar sismos de intensidadmedia o media-fuerte sin experimentar destrucción.Sin embargo, esta capacidad puede verse comprometida cuandoel edificio presenta defectos constructivos o materiales de origeno bien un estado de deterioro debido a la falta de mantenimiento.Debe reconocerse, por otra parte, que en algunas regionesgeográficas (en particular, dentro de la Península Ibérica), lacultura constructiva local no recoge las necesidadessísmicoresistentes debido a una falta de memoria histórica enrelación a la posible ocurrencia de sismo. En estos casos, unamejora de la resistencia sísmica puede ser necesaria. Inclusocuando el edificio presenta deficiencias, es fundamental basar lamejora en un conocimiento de los procedimientos constructivostradicionales o históricos, siendo preferible que las intervenciones,antes que alterar profundamente la naturaleza constructiva yresistente del edificio, tiendan más bien a controlar o mitigar susposibles debilidades manteniendo una homogeneidad yuniformidad constructiva.

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I. El conocimiento

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