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Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C.

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REHABILITACIÓN ESTRUCTURAL DE LA IGLESIA DE “LA COMPAÑÍA DE JESÚS” EN LA CIUDAD DE PUEBLA, PUEBLA.

O. De La Torre Rangel 1, R. López Vázquez 1

RESUMEN

El sismo del 15 de junio de 1999 afectó varios estados de la República Mexicana dañando un número importante de monumentos históricos, incrementando en ellos el daño acumulado que se tenía referenciado. “LA COMPAÑÍA DE JESÚS” representa para la feligresía Poblana un monumento tradicional y entrañablemente apreciado, que sufrió daños mayores y severos. En este documento se describe el procedimiento empleado para el desarrollo de la ingeniería aplicada al diseño del refuerzo estructural.

SUMMARY The earthquake on June 15, 1999 affected several States of the Mexican Republic, causing further damage to a great number of historical monuments which had been previously harmed by other earthquakes. For the parishioners of de State of Puebla, “LA COMPAÑÍA DE JESUS” represents a lovely and traditional monument that suffered severe and great damages. The procedure used for the development of the engineering to the design of the structural strengthening is herein described.

ANTECEDENTES. A las 15:41 h. del día 15 de Junio de 1999, ocurrió un sismo de magnitud Richter Ms 6.5, cuyo epicentro se ubicó a 20 Km al Sur-Suroeste de la ciudad de Tehuacán, en el estado de Puebla, y a unos 55 Km al Noreste de la ciudad de Huajuapan de León, Oaxaca, cercano a los límites entre ambos estados, con una profundidad focal de entre 60 y 80 Km. Este evento causó severos daños a diversos tipos de construcciones ubicadas en el Estado de Puebla, entre ellas se encuentran los inmuebles coloniales, destinados principalmente al culto religioso. El Instituto Nacional de Antropología e Historia, designó a la empresa ACROSA para realizar los trabajos de construcción, correspondientes al aseguramiento de la edificación, así como la rehabilitación y refuerzo estructural de la Iglesia de “La Compañía de Jesús”, ubicado en la Av. Juan de Palafox y Mendoza esquina con la calle 4 Sur en la Ciudad de Puebla. ACROSA solicitó a la empresa PROYECTO ESTRUCTURAL S.A., el desarrollo del proyecto de refuerzo estructural, así como las recomendaciones y especificaciones para efectuar los trabajos de apuntalamiento temporal, lo que se hacía necesario dadas las condiciones de inseguridad en que se hallaba el inmueble.

DESCRIPCIÓN DEL INMUEBLE. El inmueble se halla integrado en la esquina Nor-Oeste al edificio conocido como el Carolino. Constructivamente ambos inmuebles se constituyen como una sola Estructura, ya que carecen de juntas de construcción y aunque presentan diferencias en alturas y niveles de piso, mantienen una continuidad en las áreas comunes en lo que respecta a materiales y sistema estructural.

1 Ing. Oscar De La Torre Rangel, Proyecto Estructural, S.A., Darwin 18-A, Col. Anzures, México D.F. C.P.11590, Tel.: 5254-3934, Fax: 5254-4026, [email protected]

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XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002

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El templo de La Compañía de Jesús está constituido por tres naves, la central con una altura de 21.45 m y las laterales con 16.13 m. Los anchos de las mismas son de 11.47 m y 9.4 m para la nave central y las laterales respectivamente. Los límites de la nave principal quedan definidos por dos ejes de columnas, mientras que los límites exteriores de las naves laterales lo constituyen los muros longitudinales, en la nave izquierda colindante con la Av. Palafox, y en la derecha con el edificio “Carolino”, el primer eje correspondiente al muro de la calle de Palafox se denomina como eje (1), la nave central es delimitada por los ejes (2) y (3), mientras que el eje (4) define al muro medianero que limita con el Carolino. En el crucero, la cúpula alcanza una altura máxima de 29.51 m, mientras que en esta misma zona las naves laterales tienen 20.45 m de altura. En la dirección corta del cuerpo principal de la iglesia, se tienen nueve ejes, iniciando por la entrada principal en la calle 4 Sur, se designan del (A) al (I). En el acceso principal por la calle 4 Sur se tiene un entre-eje de 5m con arcos y bóvedas apoyados sobre muros de mampostería, a este espacio se le denomina Nartex; Enseguida se tienen cuatro entre-ejes de 7.2 m; El sexto entre-eje es el crucero con 11.5 m, posteriormente se tienen el presbiterio con un etre-eje de 8.05 m y el correspondiente al altar con 5.5 m. Los arcos y bóvedas que cubren el Nartex constituyen el piso del Coro, a su vez los arcos y bóvedas que cubren el Coro son parte de la azotea, la cual se halla al mismo nivel que las cubiertas de las naves laterales. Sobre la azotea del coro en los extremos Norte y Sur se hallan las torres, cada una de ellas se componen de tres cuerpos con alturas de 6.16, 3.32 y 3.31 metros de altura, rematando con una bóveda y cupulín de 5.07 m, para una altura total de 33.35 m. “El Carolino” es un inmueble integrado como un gran cuerpo (parte del cual es la Parroquia de “La Compañía de Jesús”), en dos niveles con habitaciones de planta cuadrada ó rectangular agrupadas alrededor de tres patios principales, así como de una sala de conciertos. Las alturas totales de estos espacios son variables y se pueden ubicar en 10 m como promedio.

ESTRUCTURACIÓN Y MATERIALES. El edificio de la Compañía de Jesús y el Carolino, se constituyen como una unidad estructural. El sistema de techos de las naves laterales de la iglesia está estructurado con bóvedas de cuatro superficies curvas que se interceptan al centro del tablero, estas se denominan bóvedas de arista, dichas bóvedas se desplantan sobre un sistema de cuatro arcos que se apoyan sobre dos columnas ubicadas en el eje que divide la nave central de la nave lateral y sobre el muro colindante en el que se hallan integradas una ventana por cada arco. La bóveda que cubre la nave central es de cañón con lunetos, integrándose a ella los arcos fajones, esta bóveda se apoya sobre los dos ejes centrales de columnas. La cúpula se apoya sobre el tambor de 3 m de altura, el que a su vez es soportado por los cuatro arcos torales desplantados en las cuatro columnas del crucero. La rigidez y resistencia en la dirección longitudinal es buena ya que los dos muros de los ejes (1) y (4) resultan muy eficientes, al contrario de la dirección transversal, en la que se carece de un sistema que rigidice eficazmente al inmueble. En este sentido se observa que mientras “El Carolino” presenta una rigidez conveniente por los muros que en esta dirección contiene, la iglesia carece de ellos por lo que se tendrá un comportamiento asimétrico en relación con el eje central de la nave principal.

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El sistema estructural de “El Carolino”, se constituye principalmente con bóvedas que se apoyan principalmente en muros, y en un menor porcentaje sobre columnas. Existe una distribución de muros de carga y rigidez que puede considerarse equilibrada en las dos direcciones ortogonales, sobre todo en las áreas próximas a la iglesia. Se observa que el sistema estructural de “El Carolino” debe ser más rígido que el de la Iglesia de “La Compañía” en virtud de que la relación de H/L de sus muros es menor en el primero. Las bóvedas fueron construidas con mampostería de tabique de barro, junteada con mortero de cal. Los arcos y muros son de mampostería a base de piedras de la región junteadas con mortero de cal. Las columnas son de Piedra labrada junteada con mortero de cal. Los materiales empleados para el refuerzo de los diferentes elementos de la estructura son:

Mortero de cemento - cal – arena (1-0.5-4) Malla electrosoldada fy = 5000 kg/cm² Concreto estructural en firmes y dalas clase 1 con f 'c = 250 kg/cm² Acero de refuerzo fy = 4200 kg/cm² Acero estructural en perfiles laminados en caliente A-36 fy = 2530 kg/cm² Soldadura E-70XX.

MODIFICACIONES Y REFUERZOS EXISTENTES EN LA ESTRUCTURA. Se ha detectado que a lo largo de la vida útil de la edificación se han realizado una serie de modificaciones, que alteran el concepto original de un edificio colonial, estos se listan a continuación: Piso de feligresía: Durante la ejecución de unas calas en cimentación realizadas junto al muro de la Av. Palafox, se detectó que el nivel de piso de feligresía fue elevado aproximadamente 20 cm sobre el nivel original, el relleno oculta una separación en el junteo horizontal de las piedras labradas que constituyen las columnas adosadas al muro correspondiente. Se estima que dicha apertura (de 1.9 cm), esta asociada a un desplome provocado en algún evento sísmico ocurrido en la primera mitad del siglo XX. Cúpula del Crucero: A consecuencia de los daños provocados por sismos ocurridos en la segunda mitad del siglo XX, la cúpula fue reconstruida siendo ahora de concreto reforzado. Arcos torales: En la misma época estos arcos también fueron reforzados con concreto reforzado. Bóveda de la nave lateral de la Av. Palafox: Esta bóveda también fue reforzada en la segunda mitad del siglo XX, con dentellones de concreto reforzado, para ligar la mampostería a ambos lados del agrietamiento presentado. CARGAS. Dentro de las diversas evaluaciones numéricas realizadas se aplicaron las cargas correspondientes al peso propio de la mampostería existente en cada elemento, según sus dimensiones. El peso volumétrico considerado para la mampostería y los aplanados es de 2000 kg/m3. En bóvedas que constituyen un nivel de entrepiso como es el caso del coro, se aplica una carga viva de 250 kg/m2. En bóvedas que constituyen un nivel de azotea como es el caso general, se aplica una carga viva de 40 kg/m2.

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PARÁMETROS GENERALES DE DISEÑO. La revisión de las condiciones de seguridad y el refuerzo de la estructura existente, fueron realizados de acuerdo con los parámetros listados a continuación: Estructura del Grupo “A” Terreno tipo “I” Factor de Comportamiento Sísmico Q=1.0 Coeficiente sísmico C = 0.32 X 1.5 = 0.48 Factores de combinación de cargas.

Combinación de cargas permanentes FC = 1.5 Combinaciones de cargas permanentes más accidentales FC = 1.1

DAÑOS OBSERVADOS. Bóvedas de Nave Lateral Derecha: Resultó la nave menos dañada con fisuramiento ligero en aplanados, se presento una grieta transversal a la nave entre los ejes (B) y (C), como continuación de la que se generó en las naves Lateral Izquierda y Central. Bóveda y Arcos de Nave Central: Estos elementos registraron agrietamientos longitudinales principalmente a los cuartos del claro, medidos en la mampostería estos agrietamientos tenían amplitudes de hasta 4 cm, principalmente entre los ejes (B) y (E). Los arcos tuvieron incluso caídos de piezas con diferentes tamaños. Al igual que en la Nave Lateral Derecha, se presentó una grieta transversal entre los ejes (B) y (C). Bóvedas de Nave Lateral Izquierda: Esta fue la nave más dañada, ya que se registraron agrietamientos longitudinales principalmente a los cuartos del claro, medidos en la mampostería estos agrietamientos tenían amplitudes de hasta 10 cm, en todo lo largo de la nave. Tanto los arcos como las bóvedas sufrieron caídos de piezas con diferentes tamaños. Al igual que en las otras naves, se presentó una grieta transversal entre los ejes (B) y (C). Columnas Centrales (ejes 2 y 3): Se tienen algunas fisuras en las juntas de las piezas labradas, pero no se aprecian deformaciones importantes. Columnas Adosadas a Muro de la Av. Palafox. En los ejes (C), (D) y (E), se registran desplomes del orden del 1%, detectándose aperturas en juntas horizontales de las piedras labradas a una altura de 2.0 m aproximadamente. Se colocaron testigos de yeso los cuales indicaron que dichas aperturas continuaban incrementándose, con el consecuente crecimiento de los desplomes. La cala mencionada con anterioridad, dejó al descubierto otra apertura en junta horizontal de las piedras labradas que constituyen las columnas adosadas al muro, sólo que ubicada aproximadamente a 20 cm bajo el nivel de piso actual. Esta apertura es de 1.9 cm. Ambas fisuras están asociadas al desplome existente. En el pretil de este muro se registraron pináculos caídos. Botareles en Cúpula: Un botarel se colapsó y los otros tres resultaron con agrietamientos importantes, al igual que los puntales diagonales ubicados bajo los primeros. Arcos y Bóvedas Laterales de la Cúpula: Estos elementos resultaron severamente dañados en los puntos de contacto con diagonales y botareles de la cúpula. Nartex y Coro: En los dos niveles que ocupan estas áreas, se presenta una grieta en el sentido transversal de la nave cruzando ambos espacios en su totalidad, dicha grieta es continua en bóvedas y arcos, los que también tuvieron caídos de piezas de la mampostería, y pérdida de material de juntas. Torres Norte y Sur: Se presentó agrietamiento severo, en los arcos de ambas direcciones, sufrieron el caído de pináculos y linternillas.

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EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO. La interpretación del sistema de agrietamientos presentado, apoyado por el conocimiento de la existencia de refuerzos ejecutados con anterioridad, así como los análisis numéricos preliminares realizados, indican que los mecanismos de falla que generaron los daños pueden ser explicados a través de las hipótesis descritas a continuación. * La iglesia de la “Compañía de Jesús” posee desde el punto de vista Arquitectónico, un eje de simetría en la dirección Oriente-Poniente, que pasa por el centro de la nave principal (ver plantas Arquitectónicas); Sin embargo, desde el punto de vista estructural no lo es, dado que el muro de la Av. Palafox no tiene un sistema de rigidización que trabaje a compresión cuando se tengan desplazamientos en el sentido de Sur a Norte, por lo que sus deformaciones asociadas serán considerables; En el sentido inverso el inmueble se recarga contra el “Carolino”, y dado que este tiene una buena distribución de muros que lo rigidizan, los desplazamientos en esta dirección serán significativamente menores a los primeros. De acuerdo con la recopilación bibliográfica realizada por la empresa ACROSA, se tienen datos de que existió el proyecto de colocar contrafuertes en el muro de la Av. Palafox, sin embargo no fue permitido por que el dimensionamiento previsto implicaba obstrucciones severas al tránsito sobre dicha Avenida. De aquí se desprende que la ausencia de contrafuertes en la calle de Palafox, representa una irregularidad en la estructuración, de la que ya se tenía conocimiento en épocas pasadas, aunque las dimensiones propuestas eran demasiado grandes en virtud de que se proyectaban con mampostería. Esta asimetría estructural, aunado a que los materiales empleados tienen una muy baja capacidad para tomar esfuerzos de tensión, da lugar a que durante un evento sísmico en el que se provoquen deformaciones de magnitud importante, se activen las masas sísmicas desintegrando al conjunto de acuerdo con los puntos débiles de tensión a lo largo del sistema de techo ó entrepiso. En consecuencia, cuando el desplazamiento sísmico de los techos ocurre en dirección de Norte a Sur, toda la masa sísmica se recarga contra la estructura del “Carolino” transmitiendo esfuerzos de compresión a la mampostería, haciendo trabajar a los muros de este edificio de manera eficiente (ver figuras 1 y 2); Cuando los desplazamientos ocurren en dirección de Sur a Norte, se provocan campos de tensión típicos (articulaciones) en tres líneas distribuidas a lo largo del desarrollo de las bóvedas, ya que no se tiene el mecanismo que permita reducir la magnitud de los desplazamientos (ver figuras 3 y 4). Esta hipótesis explica la formación del sistema de grietas que se presentan en la dirección longitudinal de las naves Central e Izquierda, por ser ahí donde se presentan los máximos niveles de tensión ante condiciones dinámicas (ver figura 5). * Cuando las deformaciones se dan en dirección del Poniente al Oriente, la masa sísmica activada transmite uniformemente el cortante que desarrolla hacia los muros longitudinales, el cortante generado por las torres, el coro y el Nártex, se transmite por compresión a los mismos muros. Cuando el desplazamiento ocurre de Oriente a Poniente, las torres, el Coro y el Nártex se separan del cuerpo principal debido a que el cortante que desarrollan es superior al del cuerpo principal, ya que representan una mayor densidad de masa sísmica, adicionalmente, al tener mayor altura las torres tienen un comportamiento dinámico diferente respecto de las naves, ello hace que los desplazamientos inducidos por el sismo puedan presentarse en sentidos contrarios en un mismo instante. Esto explica los agrietamientos en el sentido transversal de la nave desarrollados en el entre-eje del Nártex y el adyacente. * El comportamiento dinámico de las torres por efecto sísmico, genera concentraciones de esfuerzos en el intradós de los arcos como consecuencia de los valores invertidos y simultáneos de tensión en una columna y compresión en la otra, por efecto del momento de volteo. Esto trae como consecuencia que se presenten articulaciones en los arcos, fragmentando el cuerpo de la torre, por falta de un elemento confinante que mantenga integradas al grupo de columnas.

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ANÁLISIS NUMÉRICO PRELIMINAR. Con objeto de plantear un sistema de aseguramiento temporal, fue necesario realizar una evaluación numérica basada en criterios básicos de estabilidad los cuales se listan a continuación: * Análisis numérico para evaluar el peso y las fuerzas sísmicas que se generan en las torres. Se consideran los diversos pesos que integran los cuerpos concentrando las fuerzas de inercia en los niveles de piso (bóvedas) que definen cada cuerpo de la torre. * Análisis numérico para evaluar el peso y las fuerzas sísmicas que se generan en el muro de la Av. Palafox. Este análisis se desarrolla a través del estudio de modelos matemáticos simplificados de elementos finitos tipo placa, o tipo barra, con objeto de identificar las posibles consecuencias que sobre la estructura tendría la aplicación de varios tipos de refuerzos temporales ó definitivos posibles, para un entre-eje tipo. * Análisis numérico para evaluar el peso correspondiente de bóvedas y arcos fajones, así como el sistema de apuntalamiento correspondiente.

ESTUDIO DE ALTERNATIVAS DE REFUERZO. El análisis para la revisión de la estructura original así como para su refuerzo, se realizó siguiendo los lineamientos establecidos por el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y sus Normas Técnicas Complementarias, así como del Reglamento de Construcciones del Municipio de Puebla, en los aspectos competentes; Por otra parte para la evaluación de las condiciones de seguridad sísmica se usaron las técnicas comúnmente aplicadas para la revisión de estructuras de mamposterías no reforzadas como lo son este tipo de construcciones. En este estudio se han elaborado procedimientos de análisis numéricos simplificados y análisis de elemento finito con elementos tipo placa y tipo barra, realizando incluso análisis con iteraciones para converger hacia la solución que se acerque más a la realidad del comportamiento para este tipo de estructuras. Para los análisis realizados con la técnica del elemento finito ya sea del tipo placa ó barra, se elaboraron los modelos matemáticos con el programa STAAD III, aplicando manualmente las cargas muertas y vivas. Para cada una de las condiciones básicas de cargas generadas, se realiza un análisis elástico-lineal por el método de las rigideces, del cual se revisan los desplazamientos totales para tener una idea de si se hallan dentro de los límites permisibles. Los parámetros de diseño sísmico se obtienen de los criterios establecidos en el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal y el Reglamento de Construcciones del Municipio de Puebla. Las fuerzas sísmicas se evaluaron con dos procedimientos, uno mediante un análisis estático, aplicando los cortantes en puntos donde se supone una concentración de masa, y otro del tipo modal espectral partiendo de un comportamiento elástico. A continuación se describen los elementos analizados con los respectivos métodos aplicados, así como el objetivo y resultado de los mismos. Bóvedas Arcos Fajones y Muro de la Av. Palafox: Se analizó la condición de seguridad original y con las posibles modificaciones, de un entre-eje típico transversal, en el cual se tienen bóvedas, arcos fajones y los muros longitudinales de la nave. Se elaboraron dos modelos de elemento finito, uno con elementos tipo placa y otro con elementos tipo barra, en cada uno de ellos se estudiaron una serie de alternativas para refuerzos temporales y definitivos entre los cuales se listan los siguientes:

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* Modelos de elemento finito tipo placa y tipo barra, para valorar el comportamiento en condiciones existentes de la estructura, calibrándolo con el tipo de daños observados, los cuales servirán de base para estimar cual es el nivel de impacto para mejorar sus condiciones, ó estimar posibles daños que provocarían las propuestas de refuerzo. * Modelo con alternativa de refuerzo temporal y/o definitiva para limitar el avance de los desplomes en el muro de la Av. Palafox, funcionando también como refuerzo ante la acción sísmica. Consiste en colocar un sistema de tensores en las tres naves a nivel del desplante de los arcos correspondientes a las naves laterales; El estudio de esta alternativa dio como resultado la concentración de las fuerzas de inercia del sismo correspondiente a todo el edificio, actuando en dirección de Sur a Norte, en el muro medianero con el “Carolino”, lo que contribuirá a provocar severos daños a este último, dado que genera grandes fuerzas de tensión sobre él, razón por la cual se desechó esta opción (ver figura 6). * Modelo con alternativa de Refuerzo temporal para limitar el avance de los desplomes en el muro de la Av. Palafox, también constituye un refuerzo ante acciones sísmicas. Consiste en colocar un sistema de puntales diagonales por el exterior del muro de la calle de Palafox, a nivel del desplante de los arcos correspondientes a dicho muro; El estudio de esta alternativa dio como resultado la efectividad de dicha solución, que como se menciona es de carácter temporal. * Modelo con alternativa definitiva para reducir el movimiento diferencial en el desplante de los arcos fajones y formeros de las naves lateral izquierda y central, consistente en la construcción de un arco metálico de sección en forma de “U”, que envuelve por las caras expuestas al interior de la nave a dichos miembros; Los estudios dieron como resultado que este refuerzo resulta efectivo para reducir los daños de arcos y bóvedas. * Modelo con rigidización del muro de la Av. Palafox, mediante la construcción de contrafuertes de mampostería, con lo que se busca reducir las deformaciones en este muro. * Modelo con contrafuerte metálico y tensores anclados al travertino (material resistente que se ubica a 3 metros de profundidad con un espesor promedio de 6 metros), con el que se diseñó el contrafuerte y el sistema de anclaje, se modela para buscar obtener resultados equivalentes a los que provoca el contrafuerte de mampostería, pero con dimensiones significativamente menores, con lo que se busca reducir al mínimo posible la obstrucción de la banqueta de la Av. Palafox. Torres: Se realizó una evaluación por cargas permanentes para calcular la masa que se usarían para el análisis sísmico, así como para obtener las descargas por columna. El análisis sísmico realizado fue del tipo estático, obteniéndose que en lo general la resultante del centro de masas con la acción del momento de volteo no se sale del área de la base, por lo que los severos daños ocurridos se explican por el mecanismo de falla descrito en el inciso 8.c, por lo que la solución propuesta tiene como objetivo proporcionar una capacidad a tensión y al cortante que ayude a mantener la geometría del sistema. Debido a que el daño presentado ponía en riesgo la estabilidad de la estructura; Con los datos obtenidos se diseñó el sistema de apuntalamiento temporal para cada torre, Nártex y Coro: Se efectuó una evaluación numérica del peso, calculando un sistema de masas concentradas a las que se agregó las correspondientes al efecto de las torres, con ellas se realizó un análisis estático simplificado, del cual se obtuvieron las magnitudes de las fuerzas de tensión con las que la zona del Nártex y el Coro tienden a separase del cuerpo principal, con dichas fuerzas se proyectó un par de tensores en cada nivel de bóvedas ubicados en los muros longitudinales del inmueble, para integrar el conjunto.

PROYECTO DE REFUERZO ESTRUCTURAL. Bóvedas: Se proyectó y realizó un refuerzo consistente en la construcción de un aplanado con cemento-cal-arena, reforzado con malla electrosoldada en cada cara de las bóvedas, ligando ambos refuerzos con conectores de varilla el objetivo es proporcionar una capacidad a tensión de la mampostería, sin modificar

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significativamente las características dinámicas del edificio. Esta solución se aplicó en las bóvedas de la nave central, del Nártex a la Cúpula y, en la Nave lateral izquierda, del Nártex hasta el presbiterio (ver figura 7). Arcos Fajones: Se reforzaron mediante un sistema de placas en forma de “U”, forrando los arcos fajones del sentido transversal en la nave lateral izquierda de los ejes “B” al “G” y, en la nave central de los ejes “B” a “E”. También se reforzaron con el mismo sistema los arcos del sentido longitudinal ubicados en los ejes “2” y “3”, de “A” a “C” (ver figura 8). Muro de la Av. Palafox: Se proyectó un refuerzo con contrafuertes metálicos integrados a la mampostería, anclados en el interior del templo, al material travertino, ya que debido a sus dimensiones, en caso de la ocurrencia de un sismo importante se desarrollarían tensiones importantes en este extremo. Los contrafuertes se integran al muro mediante conectores de varilla anclados en un placa corrida por el interior y en toda la altura del mismo. Este refuerzo se proyectó del eje “C” al eje “G” (ver figuras 9 y 10). Torres: Para evitar la desintegración del sistema de columnas y arcos que forman la estructura de las torres, se proyectó y construyó un sistema de diafragmas y tensores localizados en los niveles de desplante de cada cuerpo de la torre, colocando en el interior de las columnas el aplanado de cemento-cal-arena, reforzado con malla electrosoldada y, anclada a la mampostería con conectores de varilla, esta membrana se prolonga por todo el interior de pechinas y bóveda de la torre (ver figura 11). Nártex y Coro: Se construyeron dos diafragmas de concreto reforzado con espesores de 6 cm aproximadamente en el nivel de piso del coro y, sobre la azotea del mismo, estos se complementan con la membrana de refuerzo a base de aplanado y malla electrosoldada, colocada bajo las bóvedas de los pisos correspondientes. A los diafragmas mencionados se les integra un tensor por nivel y por muro longitudinal, con objeto de evitar la separación del Nártex con respecto al cuerpo principal. Los tensores son básicamente una dala de concreto reforzado en la que se aloja el acero necesario para tomar la tensión calculada.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. De acuerdo con las evaluaciones numéricas realizadas en el desarrollo de este trabajo, de las observaciones de daños y de los principios estructurales aprendidos como consecuencia de la evolución de los tratamientos dados a lo largo de la vida útil de los edificios coloniales, se emiten las siguientes conclusiones y recomendaciones. * El edificio de la Compañía de Jesús y el Carolino, se constituyen como una unidad Estructural, por lo que es necesario tener en cuenta que la alteración local que se realice a cada uno de ellos resultará mutuamente influyente en mayor ó menor grado, según sea el tipo de modificación aplicada. * Las soluciones tradicionalmente realizadas y que han probado tener un alto nivel de efectividad en este tipo de estructuras, son aquellas en las que se incorporan refuerzos locales pero uniformemente distribuidos a lo largo de las naves, es el caso de los tensores ubicados en los arcos fajones ó en posiciones intermedias, así como el incremento en las secciones de los contrafuertes, soluciones que históricamente han probado tener un alto grado de efectividad. * A lo largo de su vida útil, el edificio de la Compañía de Jesús ha sufrido diferentes cambios a la construcción original, entre los que se pueden mencionar el cambio del nivel de piso terminado, el refuerzo con concreto reforzado de los arcos Torales que son los que soportan la Cúpula del crucero; Así como la reconstrucción de dicha cúpula que ahora es de concreto reforzado, y el refuerzo con dentellones de concreto en algunas posiciones de la bóveda de la nave Izquierda, ubicadas de modo que ligan las mamposterías de ambos lados de la grieta que se pretendía reforzar.

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* Los refuerzos propuestos están basados en la necesidad de reducir al mínimo las afectaciones arquitectónicas buscando la facilidad constructiva, y proporcionar el nivel de seguridad adecuado para estructuras clasificadas como grupo “A”, con un costo óptimo. * Todas y cada una de las soluciones de refuerzo proyectadas se consideran indispensables para el adecuado funcionamiento del inmueble.

P L A N T A D E C O N J U N T O

936.7

IGLESIA DE "LA COMPAÑIA DE JESUS"

4

2535

34 3337

3638

32 28

2731

2930

26

5 6 71 3 42 8

2023

22

2124 18

19

15 16

13

12 1410 11

9 17

1153.5

1

AV. JUAN DE PALAFOX Y MENDOZA

946

11473029.7 NA

RT

EX

CA

LLE

4

S

UR

32

1

564.2

2A

725.6

3B C ED

729

711

713

F G

806

552

H

I

CA

LLE

4

S

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1 AV. 3 ORIENTE

IGLESIA DE "LA COMPAÑIA DE JESUS"

CA

LLE

6

S

UR

N1

AV. JUAN DE PALAFOX Y MENDOZA

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1

REPRESENTACION ESQUEMATICA DE LAS FUERZAS DE INERCIA POR LA ACCION DEL SISMO

F I G U R A 3(C O R T E 1 - 1)

ACTUANDO SOBRE LA IGLESIA DE "LA COMPAÑIA" EN DIRECCION SUR- NORTE

PATIO

REPRESENTACION ESQUEMATICA DEL FLUJO DE FUERZAS DE INERCIA DE LA IGLESIA DE "LA COMPAÑIA" POR EFECTO DEL SISMO ACTUANDO EN DIRECCION NORTE- SUR, SE OBSERVA QUE EL CORTANTE SE TRASMITE POR COMPRESION A LOS MUROS QUE

F I G U R A 2(C O R T E 1 - 1)

2

N

3

RIGIDIZAN AL "CAROLINO"

4

SISMO

PATIO

1

1

REPRESENTACION ESQUEMATICA DE LAS FUERZAS DE INERCIA POR LA ACCION DEL SISMO

F I G U R A 1

ACTUANDO SOBRE LA IGLESIA DE "LA COMPAÑIA" EN DIRECCION NORTE- SUR

(C O R T E 1 - 1)

N

2 3

SISMO

4

2 3 4

PATIO

N SISMO

188


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LINEAS DE FALLA POTENCIALES POR TRANSFERENCIA DE FUERZA SISMICASUR- NORTE AL MURO DEL EJE 4 IGLESIA DE "LA COMPAÑIA"

F I G U R A 6(C O R T E 1 - 1)

TENSORES

HORIZONTALESó ARMADURAS

CRITICA

PATIO

SISMO

F I G U R A 5

LINEAS DE FALLA POTENCIALES POR NO RESTRINGIR LA DEFORMACIONDEL MURO DEL EJE 1 ANTE LAS FUERZAS SISMICAS SUR- NORTE

(C O R T E 1 - 1)

1

N

2 3

CRITICA

4

PATIO

SISMO

F I G U R A 4(C O R T E 1 - 1)

REPRESENTACION ESQUEMATICA DEL FLUJO DE FUERZAS DE INERCIA DE LA IGLESIA DE "LA COMPAÑIA" POR EFECTO DEL SISMO ACTUANDO EN DIRECCION SUR- NORTE, SE OBSERVA QUE EL CORTANTE TENDRIA QUE TRANSMITIRSE POR TENSION A LOS

1

N

2 3

MUROS QUE RIGIDIZAN AL "CAROLINO"

1 2 3

4

PATIO

4

SISMON

188


1162

Figura 7.- Consolidación de grietas y refuerzo de bóvedas con aplanados de mortero.

LATERALES ENTRE AMBOS MUROS LONGITUDINALES DE LA NAVEREFUERZO PARA REDUCIR DEFORMACIONES DIFERENCIALES

15 MIN.

ANCLAS M Ø3/ 8"@50 CM,SOLDADAS AL ANGULO A- A Y

REFUERZO PARA ARCO DE MAMPOSTERIA

2t2t

b= VARIABLE ENTRE 2 Y 6 CM.

c=1.0 CM (VOLADO DE LA PLACA INFERIOR)

a=3 CM APROX. (MORTERO CEMENTO- CAL- ARENA)

3 PLACAS DE ACERO A- 36 (fy=2530 KG/ CM )

COLOCADAS DENTRO DE TALADRO Ø3/ 8"

1- 0.5- 4

2

MALLA BAJA B

2

a

3

CM

MA

X.

( *)

DOBLADO AJUSTANDOLOA LA CURVATURA EXISTENTE

ca

LI 102x6 MM

ac

ANCLA M

CEMENTO- ARENARELLENO CON MORTERO

(**)

t =0.502

t =0.501

ENTRE LA MALLAY LA PLACA

10.0- 30.0

b

t

0.5TIPO

5 CM. APROX. (±2 CM)

10.0- 30.00.5TIPO

ANCLA M

MALLA ALTA A

Figura 8.- Refuerzo Metálico de arcos.

188


1163

Figuras 9 y 10.- Contrafuerte de Refuerzo en el Muro de la Av. Palafox.

VARS. a (12 PZAS. TOTAL)

VARS. d (8 PZAS. TOTAL)

VARS. c (2 PZAS. TOTAL)

VARS. b (8 PZAS. TOTAL)

DL- 1

REFUERZO TIPO DE TORRES

DL- 1

C O R T E 1 - 1

CON POSIBLES TRASLAPES (40Ø)

+ EST.Ø3/ 8" 64 PZAS. TOTAL

(*)

1

(*)

1

aDIAFRAGMA DE CONCRETO

REFUERZO CON

DIAFRAGMA DE CONCRETOREFUERZO CON

d

PILASTRACENTRAL

SUELTAS

(*) - -APLANADO VER CORTE 16- 16

DE PIEZAS DE MAMPOSTERIAVOLUMEN, PREVIA SUBSTITUCIONCON ADITIVO ESTABILIZADOR DECEMENTO- CAL- ARENA (1- 0.5- 4)

1 - - INYECTAR GRIETAS CON MORTERO

ARMADO (*)APLANADO

2Ø1/ 2c

DE LA CORNIZAAMPLITUD MAX.

Ø1/ 2"b

AMPLITUD MAX.DE LA CORNIZA

d c

VARIABLE

b

PILASTRACENTRAL

40

b

CENTRALPILASTRA

3Ø3/ 8"a

Ø3/ 8"d

Figura 11.- Reparación de torres de campanarios.

REFERENCIAS.

188


1164

Alcocer S.M., Aguilar G., Flores L., Durán R., López Bátiz O.A., Pacheco M.A., Uribe C.M., y Mendoza M.J., (1999). “El Sismo de Tehuacán del 15 de Junio de 1999”, Informe realizado por Investigadores del Centro Nacional de Prvención de Desastres (CENAPRED). México, D.F., 159 p. Juárez García H., Gómez Bernal A., Terán Gilmore A., Sordo Zabay E., Arellano Méndez E., Corona Loera M., Pérez Olvera T., Hernández Hermán D., Rangel Torres G., Arzate Juárez G., Ramírez de Alba H., Jara Díaz M. (1999). “ Intensidades y Daños Asociados al Sismo del 15 de Junio de 1999”. Memorias del XII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica, celebrado en la Cd. de Morelia, Michoacán, Vol. 2, p.p. 754-765. Melli Piralla Roberto, (1998). “ Ingeniería Estructural de los Edificios Históricos”, 1ª Edición, Fundación ICA A.C., 217 p. Ruíz García J., Sánchez Pérez T. y Alcocer Martínez de Castro S.M. (1998). “Rehabilitación de Muros de Mampostería Confinada Mediante Malla de Alambre y Recubrimiento de Mortero”. Memorias del XI Congreso Nacional de Ingenieria Estructural. Monterrey, Nuevo León. Vol. 2, p.p. 880-899. Sánchez Ramírez A.R., Rivera Vargas D. y Melli Piralla R. (1998). “Aspectos Básicos del Comportamiento Estructural de Monumentos Coloniales”. Memorias del XI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. Monterrey, Nuevo León. Vol. 1, p.p. 94-103. Sánchez Ramírez A.R., Melli Piralla R., Peña Mondragón y Rodríguez Gutiérrez G. (1998). “El Uso de Modelos de Elemento Finito en el Proyecto de Rehabilitación de la Catedral y el Sagrario de la Ciudad de México”. Memorias del XI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. Monterrey, Nuevo León. Vol. 2, p.p. 890-899. De La Torre Rangel O., López Vázquez R., Salazar Hernández A. (2000). “Rehabilitación Estructural De Monumentos Históricos Dañados En El Estado De Puebla Por El Sismo Del 15 De Junio De 1999”. Memorias del XII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. León, Guanajuato. López Vázquez R., De La Torre Rangel O., Salazar Hernández A. (2001). “Comportamiento De La Reparación Estructural De Edificaciones Históricas En El Estado De Puebla”. Memorias del XIII Congreso Nacional de Ingeniería Sísmica. Guadalajara, Jalisco. Flores Ruiz J. L. (1990). “Diseño de cascarones”. Apuntes. ESIA, IPN, México. Huang T. C. (1982). “Mecánica Para Ingenieros”, Representaciones y Servicios de Ingeniería, S.A., México. Magdaleno, C. (1990). “Introducción al Análisis de cascarones”. Apuntes del Curso Sobre Análisis y Diseño de Cascarones. ESIA, IPN, México. Moreno García F. “Arcos y Bóvedas”, CEAC, España. Rodríguez, G.G. (1997). “Estudio sobre el Comportamiento estructural del Sagrario Metropolitano”. Tesis de grado para Maestría, División de Estudios de Posgrado, Facultad de Ingeniería, UNAM, México. Roeder, G. (1998). “Métodos de Análisis de Estructuras de Mampostería en Edificios Históricos”. Tesis de grado de Maestro en Estructuras, DEPFI, UNAM, México.

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