2015 1 / 18 UNIVERSIDAD VERACRUZANAFACULTAD DE INGENIERA CIVILCAMPUS XALAPA AMENAZA SSMICA EN MONUMENTOS HISTRICOS EN MXICO DESDE LA PERSPECTIVA DE LA INGENIERA CIVIL. PRESENTA:RODRGUEZ FIGUEROA JOS NGEL DE JESS ASESOR:ING. MUOZ MUOZOMAR XALAPA, VER. 2015 La portada o portada interior (o pgina de ttulo); en un libro, pgina donde figuran el nombre del autor, el ttulo y los datos de la editorial de circulacin escritas. 2015 2 / 18 DEDICATORIA: Este trabajo lo dedico a dios que sin su ayuda no sera nadie, a mi familia; mis padres y mi hermana por todo el apoyo brindado y finalmente a mis amigos. Se llama dedicatoria a la carta o breve nota con la que se encabeza una obra, dirigindola y ofrecindola a una persona o a varias, o eventualmente a un colectivo. 2015 3 / 18 AGRADECIMIENTOS: A mi familia: Mis padres: Porapoyarmedurantetodamicarreraentodoslosmbitosquesepresentaron,por sus consejosy orientacin que me brindaron. Mi hermana: Por realizar un papel muy importante en mi vida, al tomar por un tiempo el lugar de mi madre,porademsdeunahermanaserunaamigaquesiempreestpresenteen cualquier situacin que se me ha presentado. A mis amigos: Queestuvieronpresentes para motivarmeenmomentos complicados y en dudas que sepresentaronconalgunoscontenidosdemateriasayudndomeenlacomprensin de estos. Y en general por aceptarme tal y como soy. Muchas gracias familia y amigos. La gratitud, agradecimiento o apreciacin es un sentimiento, emocin o actitud de reconocimiento de un beneficio que se ha recibido o recibir. 2015 4 / 18 AMENAZA SSMICA EN MONUMENTOS HISTRICOS EN MXICO DESDE LA PERSPECTIVA DE LA INGENIERA CIVIL. 2015 5 / 18 NDICE AMENAZA SSMICA EN MONUMENTOS HISTRICOS EN MXICO DESDE LA PERSPECTIVA DE LA INGENIERA CIVIL. ........................................................................................................................................................... 1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................................................................................... 6 JUSTIFICACIN ................................................................................................................................................... 7 INTRODUCCIN ................................................................................................................................................. 7 PANORAMA GENERAL ......................................................................................................................................... 8 CASOS EN MXICO ........................................................................................................................................... 12 GLOSARIO ...................................................................................................................................................... 17 REFERENCIAS .................................................................................................................................................. 18 2015 6 / 18 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Construcciones destrozadas a causa de malos anlisis de las condiciones del ambiente en elqueseconstruircomocentrodeinvestigacintomarelaamenazassmicaen monumentos histricos. Comoingenierocivilenformacin,queesloquedeboconocer,reforzardeloquellevo cursado en la vida acadmica. 2015 7 / 18 JUSTIFICACIN Lassociedadesmodernasestnconscientesdelaimportanciadelapreservacindesu patrimoniocultural.Laactividadssmicaenciertasregionesesunadelasprincipales amenazasalapermanenciaylasupervivenciademonumentosarquitectnicos.Eneste trabajoserevisanbrevementelasmedidasdeprevencindisponiblesquesepueden tomar o que sehan adoptado para eliminar o contra restar los efectos delos terremotos en monumentos arquitectnicos, desde el punto de vista de la ingeniera Civil apoyado en la ingeniera geotcnica. INTRODUCCIN TeniendoencuentaqueunIngenieroCivilsedesenvuelveendistintosmbitospero generalmenteelfindeesadisciplinallegaalaconstruccin,elpropsitodeesta investigacinesconocerdeterminadoscasoselerroringenierilporelcualalgunas edificaciones han sido devastadas y dar determinadas especificaciones a tomar en cuenta antes y durante la realizacin del proyecto as como analizar algunos casos. Sismologa:eselestudiodelasondasssmicas,lasismologa(seismossacudida;ologyestudiode),datadelosintentosrealizadosporloschinos,hacecasi2.000aos,para determinarladireccindesdelaqueseoriginabandichasondas.(J.Tarbuck&Lutgens, 2005) 2015 8 / 18 PANORAMA GENERAL a conservacin de los edificios, construcciones y sitios de valor histrico o artstico es una tarea en la que especialistas de muchas disciplinas trabajan de manera conjunta. Encuantoalosaspectosdeingenieraparalaconservacindeedificiospatrimoniales, gelogos,ingenierosestructuritas,ingenieroshidrulicosygeotecnistasamenudose centran en un proyecto. Muchasconstruccionesyedificiospresentandaosporterremotos,loscuales accidentalmente pueden contribuir a poner en duda su permanencia. Adoptando el punto devistadelaingenierageotcnica,enestetrabajoserevisalaformaenlaquelos eventos ssmicos ponen en peligro la integridad de los monumentos arquitectnicos. Para ellodebetenersepresentequelosingenierosgeotecnistasbuscanelorigendel comportamiento no deseado deun edificio en sucimentaciny en los estratos del sueloque subyace, incluyendo el entorno geotcnico general del sitio. Losproblemasenlacimentacindemonumentosarquitectnicos,comoencualquier otra estructura, se pueden relacionar con su capacidad de carga o bien con asentamientos o diferenciales de asentamiento. La acumulacin de estos ltimos da lugar a inclinaciones y eventualmente a daos estructurales. Incluso si un monumento se asienta ms o menos uniformementesinsufrirdaosestructuralessignificativos,lasdepresionesporlos asentamientosasualrededorpuedeninterrumpirlaslneasdeservicios(gas,telefona, agua y alcantarillado) y daar estructuras vecinas o la infraestructura urbana. Los asentamientos diferenciales aumentan la vulnerabilidad a peligros ambientales tales comoterremotosoinundaciones.Sisetienenasentamientosdiferencialesimportantes comolosquesepresentanenmuchosedificiosantiguos,elimpactodeellos,vistoen trminosdesuefectoperjudicial,dependertantodelascondicioneslocalesdelsuelo comodelascaractersticasestructuralesygeomtricasdeledificio.Lainfluenciayel efecto de los materiales de construccin, de las tcnicas de construccin y de los sistemas estructurales deben ser estudiados e investigados, as como los de muchos otros factores quepodraninfluirenlaaparicin,evolucinyconsecuenciasdelosasentamientos diferenciales.Elpuntoclaveeneltratamientodeunproblemarelacionadoconasentamientos diferenciales consiste en identificar los factores que los originan. Sin embargo, en muchos casosesimposiblesealarunasolafuentedeorigendebidoaquelosfactoresque originanlosasentamientosdiferencialessuelenaparecercombinados.Algunosdelos factores que originan su aparicin se describen a continuacin.L 2015 9 / 18 Erroresconstructivosodediseo.Porlogeneralafectanaunaestructuraenelcorto plazo,demanerainmediataodurantelaconstruccin;algunosdesusefectosyconse-cuenciaspuedenmanifestarseenperiodosdetiempomuchomslargos.Losfactores externos o antrpicos pueden aumentar su influencia perjudicial.Cambios estructurales o en el uso del edificio. En general se refieren a las modificaciones enlascargassoportadasporlaestructuraysudistribucindentrodeella.Las modificacionesestructuralestambinpuedenmodificarlascargastransmitidasalos elementos de cimentacin y, finalmente, al subsuelo. En general, no sepermiten en mo-numentosarquitectnicos,amenosqueseaestrictamentenecesariocomomediode preservacin.Vulnerabilidadssmica.Aumentaalapardeldeteriorodeunedificioconeltiempo. Tambin se incrementa por factores externos, como excavaciones en la vecindad del edi-ficiooporcortesenterrenosconpendiente.Alenfrentarlaamenazassmicasedebe recurrir a medidas preventivas.Laintroduccinoeliminacindelavegetacin,principalmenterboles,modificala distribucin de contenido de agua dentro de la masa del suelo subyacente. Este factor se pasa por alto con frecuencia.Sedebenidentificaryprevenirlasprdidasoroturadeductosdeaguasresidualesode abastecimiento deagua a travs deprogramas demantenimiento adecuados, y deigual formalosprocesoserosivos.Lasestructurassubterrneasdecualquiertipocercanasa monumentosdebenestardiseadasdemaneraqueseevitecualquierdaoala estructura.Laexistenciadeestructurasenterradasoanomalasgeotcnicasimportantessedebe identificarenlasinvestigacionesdecampo.Tratndosedeedificiospatrimoniales,los geotcnicosaplicantcnicashabitualesparadefinirlaestratigrafa,laspropiedadesdel sueloylascondicioneshidrulicas,eidentificarlosprocesosgeolgicosoestructuras geolgicasqueafectanalmonumento.Sinembargo,lainvestigacindelascondiciones geotcnicastambindebeapuntaralareconstruccindelahistoriadelsubsueloinsitu, es decir, la investigacin histrica no debe limitarse al estudio de la estructura del edificio. Loshistoriadoresylosarquelogospuedenproporcionardatoseinformacintiles. Tambin se requiere investigacin documental. Sedebendeterminarlascondicionesdelsueloylacimentacinconelmayordetalle posible mediantela utilizacindesondeos, pozos a cielo abierto, pozosdeexploraciny socavones. La investigacin de campo debe ser planificada y ejecutada con cuidado para no daar el monumento. Los arquelogos deben estar presentes en el lugar para supervi-sar el trabajo y para registrar cualquier dato significativo. 2015 10 / 18 PROBLEMAS RELACIONADOS CON LA CAPACIDAD DE CARGA. n los edificios antiguos, los problemas de capacidad de carga son, con mucho, menos frecuentes,yaqueocurrenenelcortoplazo,peropuedenpresentarseencualquier otromomentosisurgealgnagentequeperturbelascondicionesgeotcnicas imperantes.Laslluviastorrenciales,inundacionesoterremotos,inclusolostsunamisen zonascosterassonalgunosdelosagentesnaturalescuyosefectospuedenreducirla resistenciaalcortanteoaumentarelesfuerzoaplicadoconduciendoaunafallapor capacidaddecarga.Losagentesantrpicospuedenserigualmenteperturbadores.Se asocianprincipalmenteacambiosinducidosporelhombreenelcontenidodeagua dentrodemasasdesuelo,debidosafugasdeaguaentanques,tuberasdeaguade cualquiertipooflujosprovenientesdepresasocanales.Lasexcavacionesensitios vecinos, la construccindeedificios en lasinmediaciones o la excavacindesde un tnel bajoelmonumentotambinpuedenalterarelestadodeesfuerzosenelsubsueloe inducir la falla por falta de capacidad de carga PROBLEMAS RELACIONADOS CON HUNDIMIENTOS O HUNDIMIENTOS DIFERENCIALES. Adems de los problemas de capacidad de carga, existen los que se refieren al desarrollo dedeformacionesenelsubsueloquedanlugaraasentamientosenlasestructuras; cuandostosocurrannouniformementeaasentamientosdiferencialesproducirn, eventualmente,daoestructuralysonlosqueconstituyenlaprincipalamenazaparael patrimonio arquitectnico. Ademsdelosfactoresmencionadosanteriormente,laseleccindeltipo,magnitudy naturalezadelasposiblesmedidascorrectivasparaeliminar,contrarrestaromitigarlos efectosdelosasentamientosdiferencialesoparaaumentarlacapacidaddecargaesun proceso que depende del grado de dao presente en el monumento. En el mbito de la ingeniera geotcnica se han desarrollado tcnicas para corregir o bien parapreveniroaminorarlosefectosnocivosdeloshundimientosdiferenciales.Las medidascorrectivaspuedensertemporalesopermanentes.Estasmismasmedidas puedenadoptarelcarcterdemoderacinodeprevencin.Esposiblequeeldaosea tanintensoquehaganecesarialaadopcindemedidasdrsticas,aunqueencualquier casodebernpreferirselastcnicasnodestructivas.Lasmedidascorrectivaspueden actuarduranteperiodoslimitados,puedensersolucionesprovisionalesotemporales,o puedentenerefectosirreversiblesyserpermanentes.Asimismo,lasrestricciones econmicaspuedenlimitarelnivelyelalcancedelaintervencinaniveldela cimentacin. E 2015 11 / 18 Las soluciones provisionales o temporales pueden ser adoptadas si las causas del dao no seconocenonosehanidentificadoconprecisin.Silascausasespecficasquedieron lugaralproblemahansidoidentificadasyestnbienestablecidas,sepuedenadoptar soluciones de este tipo como parte de un proyecto bien definido. La colocacin de lastre endeterminadaszonasenunmonumentooalladodelparainducirlacorreccinde asentamientosycompensarinclinacionesmuyraravezseconcibecomounasolucin permanente. El bombeo deagua en sitiosseleccionados y laelectrsmosis tambin son, por su naturaleza, soluciones provisionales o temporales. La aplicacinde estas medidas seextiendeduranteperiodoslimitadosybiendefinidos,peroalgunosdesusefectos puedenprevalecerosereficacespormuchomstiempo.Enloqueserefiereasus efectos,tambindestinadosaproducirasentamientoscorrectivos,lasubexcavacines igualmente una medida temporal que puede incluso requerir su aplicacin peridica. Las soluciones permanentes se refieren a las que implican modificaciones irreversibles en la cimentacin original sin que en el proyecto se consideren otras. Como ejemplos de este tipodemedidasseencuentranlaconstruccindenuevoscimientos,laampliacinde zapatas o la adicin de nuevas, la instalacin y colocacin de pilas, pilotes o micro pilotes y, finalmente, las intervenciones para modificar las propiedades del suelo. Lasmedidasdemitigacinreducen,minimizanomitiganlosefectosdelos asentamientos diferenciales y las inclinaciones o daos estructurales que surgen de ellos. Es posible que no eliminen los factores que originan los asentamientos diferenciales. Las medidascorrectivassonnecesariasenocasionescuandolosfactoresimprevistos modificanlascondicionesenelsitio(porejemplo,fugasdelascisternas,delneasde suministro de agua o de lneas de alcantarillado; eliminacin o adicin de rboles). Puede ser necesario aplicar peridicamente la subexcavacin, por ejemplo, ya que no elimina el factor que da lugar a los asentamientos diferenciales. Lasmedidaspreventivasestndestinadasaprevenirlosefectosperjudicialesdelos asentamientosdiferencialesoaevitarunamayoracumulacindedao.Lasmedidas preventivaspuedenseraplicablescuandolascondicionesgeotcnicasenellugarsehan modificado (por ejemplo, por excavaciones cercanas o por la construccin de tneles). En muchos casos, la adopcin de estas medidas tambin implica la eliminacin o la anulacin del factor de origen. 2015 12 / 18 CASOS EN MXICO nnuestropasbuenapartedelosedificiospatrimonialesestnexpuestosala amenaza ssmica y, por desgracia, su vulnerabilidad ha ido aumentando pues muchos de ellos se han deteriorado o acumulado daos importantes. ANTECEDENTES HISTRICOS Los aztecas y otros pueblos prehispnicos en la cuenca de Mxico registraron terremotos, yalgunasdescripcionesdelosdaoscausadosllegaronaloshistoriadoresmodernos, peronoesposibleevaluarlasintensidadesssmicasoelgradodedaoapartirdeestas descripciones.Losdatosarqueolgicoshandemostradoquelaspirmidesde Tenochtitln,construidasapartirdearcillacompactadamanualmentereforzadacon celdasformadasconmurosdemampostera,sufrieronfallaslocalesenlostaludes, fenmeno probablemente favorecidopor asentamientos diferenciales (Barrera, 1999) Se puedeespecularquealgunasdeestasfallaslocalespuedenhaberocurridodurante temblores, pero la probabilidad de una falla masiva de taludes inducida por un terremoto esmuypequea,dadalapresenciademurosderefuerzodemamposteradentrodel ncleodelaspirmides.Lascasasylospalaciosdelaaltajerarquaaztecaeran estructurasrgidasdemamposteradebajaalturaquetambinestuvieronexpuestasa asentamientosdiferenciales.Suvulnerabilidadseguramentetambinaumentacausa de sus techos pesados LosalbaileseuropeosprontoaprendieronqueenlaCiudaddeMxicolasestructuras pesadasydelgadasnopodansoportarlasfuerzasssmicas,especialmentesiestaban inclinadas. En sus Dilogos (Cervantes de Salazar, 1555) estableci la primera regla para la construccindeestructurasresistentesalossismosenlasAmricas,queconsisti simplemente en limitar su altura a dos pisos. Por supuesto, las iglesias, especialmente sus torresyespiras,nocumplanconestaregla.Otroshistoriadoresregistraronrelatosde torres delas iglesias cadas, inclinadas o colapsadas duranteterremotos (Garca Acosta, 1996).La inclinacin y distorsin producidas por asentamientos diferenciales condujo, por ejemplo,alareparacindelacpulacentraldelaiglesiadeSantaTeresalaAntigua,la cualcolapsdespusduranteeltemblorde1845enquelatorredelcampanarioenotra iglesia, San Lorenzo, se inclin y se agriet diagonalmente. Aunas,losobservadoresobjetivosquevisitaronelpasaprincipiosdelsigloXIX consideraron que los daos por temblores en la Ciudad de Mxico eran pequeos en com-paracinconel dao y la destruccinsufridos en otras ciudades (Humboldt, 1822;Ward, 1828).Dehecho,lamayorpartedelosdaosseconcentrenlastuberasdealcanta-rilladosyacueductos.Losdesastresenlaciudadrealmentenocomenzaronaproducirse hastabienentradoelsigloXX,cuandoseconstruyeronnuevasestructurasms vulnerables. E 2015 13 / 18 SISMICIDAD EN MXICO Ilustracin 1.Placas que generan terremotos en Mxico Se determina por los terremotos que tienen varios mecanismos distintos, como se ilustra en la figura 1 (Hartmut, 1991) A)Temblores locales Seoriginandentrodelvasoquecontieneelsistemadelantiguolagooque encierra el Valle de Mxico.B)Temblores que se originan en la placa de Norteamrica. Ver (recuadro1) ElgranterremotodeAcambayde1912seoriginenunafallatectnicaunos70 kmalnoroestedelaCiudaddeMxico.Esafallaestodavaunaamenazaparala ciudad y los sismlogossigueninvestigando si unevento similarpuede ocurrir en un futuro cercano. 2015 14 / 18 2015 15 / 18 C)Temblores de subduccin a lo largo de la costa del Pacifico Mexicano.stosseoriginanporlasubduccindelaPlacadeCocosdebajodelaPlacade Norteamrica.Sonloseventosquehancausadolosmayoresdaosenlaciudad, como los originados en Guerrero en 1909, 1957 y 1979, as como los de Michoacn de 1911 y 1985. D)Temblores de la placa subducida de la placa de Cocos Soneventosdefallasnormalesqueseoriginanenprofundidadesintermediasde 50 a 100 km. Han producido daos en los estados de la Repblica y en el este de la CiudaddeMxico;portalmotivonopuedenomitirseenlaevaluacindelriesgo ssmico en la capital. 2015 16 / 18 2015 17 / 18 GLOSARIO Electrsmosis subsuelo in situ factores externos o antrpicos 2015 18 / 18 REFERENCIAS Barrera, J. A. (1999). Excavaciones en la Catedral y el Sagrario Metropolitanos, Programa de Arqueologa Urbana (Eduardo Matos, coord.). Mxico: Instituto Nacional de Antropologa e Historia. Obra Diversa. Cervantes de Salazar, F. (1555). La vida en Mxico en 1554. Mxico: Porra (1978). Garca Acosta, V. y. (1996). Los sismos en la historia de Mxico. Mxico: UNAM/CIESAS/FCE. Hartmut, S. A. (1991). Anatomy of an evolving island: tectonic and eustatic control in the south Central American fore-arc area. Sedimentation, tectonics and eustasy. Sea-level changes at active margins. Londres: Blackwell Scientific Publications.