Rehabilitación sísmica de edificaciones en tierra (patrimoniales) de dos niveles.

Las construcciones en tierra constituyen una parte fundamental del patrimonio construido de nuestro país. De la mano del adobe y de la tapia pisada se desarrolló la arquitectura urbana y residencial en Colombia durante cuatro siglos. De acuerdo con el listado de la Dirección de Patrimonio del Ministerio de Cultura, se han declarado 1133 Monumentos Nacionales y 47 Centros Históricos, de los cuales el 80 % se encuentra construido en tierra. Dentro de estos Centros Históricos se encuentra La Candelaria en Bogotá, Zipaquirá, Villa de Leyva, Popayán, Barichara, Salento, etc. Dentro de los Monumentos Históricos se puede nombrar la Casa de la Moneda, el Colegio Mayor del Rosario, el Colegio Helvetia, Hacienda Montes (Museo Antonio Nariño), el Convento del Santo Ecce Homo (Boyacá), entre otros. En la actualidad este patrimonio se ve amenazado y deteriorado por diversos factores medio ambientales, destacándose entre ellos los procesos de deterioro por humedad y los eventos sísmicos. Este aspecto está relacionado con el Foco 5 de la convocatoria, en particular en la Líneas 5.3 de Gestión del Riesgo de Desastres (terremotos); ya que De acuerdo con el Plan Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres ¿La reducción del riesgo, es entendida como el proceso de la gestión del riesgo compuesto por la intervención dirigida a modificar o disminuir las condiciones de riesgo existentes (mitigación del riesgo)¿. De manera particular se pretende generar la ¿Aplicación de modelos y creación de protocolos para prevenir, minimizar y/o reparar los impactos ocasionados por sismos¿. Terremotos dentro del ámbito colombiano (sismo del eje cafetero del 25 de enero de 1999, el sismo de Popayán del año 1983, o el sismo de Cúcuta del año 1875 han ratificado la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones en tierra. Los terremotos pueden derrumbar en unos pocos segundos las edificaciones patrimoniales en tierra que llevan siglos de haber sido construidas. En relación a lo anterior es importante resaltar que el hecho de que algunas edificaciones lleven varios siglos en pie (como algunas del Barrio La Candelaria en Bogotá) no es garantía de que sean sismo resistentes. Prueba de ello es el sismo ocurrido en Irán a finales de 2003 (magnitud de 6.5 en la escala de Richter), el cual prácticamente destruyó Arg-é-Bam que era patrimonio histórico de la humanidad de acuerdo por la UNESCO. Esta fortificación tenía más de 2500 años de antigüedad y era la mayor construcción de adobe del mundo y colapsó en pocos segundos. Con el fin de aportar a la solución del problema sísmico de las edificaciones en tierra, se han realizado investigaciones en algunas universidades del país en torno al conocimiento de las propiedades de los materiales y del comportamiento de los sistemas estructurales en tierra ante fuerzas sísmicas. Ejemplo de esto son los estudios realizados por los grupos de investigación Estructuras y Construcción (Departamento de Ingeniería Civil-Facultad de Ingeniería) y GRIME (Departamento de Arquitectura) de la PUJ; el grupo GIMECI de la Escuela Colombiana de Ingeniería (ECI) y el grupo CIMOC de la Universidad de los Andes (Uniandes). Dentro de estas investigaciones se han propuesto diferentes alternativas de rehabilitación sísmica viables desde el punto de vista técnico y considerando en algunos casos aspectos arquitectónicos. Todas estas alternativas han tenido el mismo objetivo: rehabilitar para preservar. Es así como se ha propuesto usar mallas metálicas, refuerzo con maderas de confinamiento, refuerzo con platinas de confinamiento, refuerzo con tensores de acero, contrafuertes, diversos tipos de vigas de coronación para mejorar el diafragma, refuerzo con zunchos, micropilotes ubicados al interior de los muros, entre otros. Gracias a estas investigaciones y a un trabajo conjunto entre los entes gubernamentales (FOREC, Corporación Barrio la Candelaria; Institudo Distrital de Patrimonio) y la Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica; se conformó el Comité AIS 600 para edificaciones en Tierra y Patrimoniales a través del cual se construyó de manera colaborativa el documento titulado: AIS-610-EP-2017 ¿ Evaluación e Intervención de Edificaciones Patrimoniales de uno y dos pisos de Adobe y Tapia Pisada [3; que está próximo a ser vinculado a la NSR 10 a través de un Decreto reglamentario del Ministerio de Cultura y el Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. A pesar de que se demostró en todas las investigaciones realizadas que la mejor alternativa de rehabilitación consiste en el reforzamiento mediante entramados de acero (o de madera) complementado por otros aspectos como por ejemplo un diafragma rígido; todas las pruebas realizadas en laboratorio se enfocaron en edificaciones de un piso. La excepción a lo anterior son dos modelos en mesa vibratoria, uno realizado en la Universidad de los Andes en el año 2002 (un módulo de dos niveles en tapia pisada reforzado con maderas de confinamiento) [4 y un modelo a escala de una casa consistorial de dos pisos reforzada con maderas de confinamiento ensayado en la PUJ [5. No obstante, una fracción importante de las edificaciones históricas en tierra (por ejemplo en la Candelaria) son de dos niveles. De acuerdo con lo anterior surge la necesidad de evaluar experimentalmente y numéricamente el comportamiento de edificaciones de dos pisos; haciendo pruebas experimentales sobre modelos. En particular es necesario realizar pruebas seudodinámicas sobre muros de doble altura altura (del orden de 5 a 7 metros) con cargas en el plano con y sin refuerzo, ensayos de mesa vibratoria sobre esquinas de casas de dos niveles (subestructuras) sometidas a movimientos sísmicos con y sin refuerzo Otro aspecto que está pendiente por revisar es la ejecución de ensayos en mesa vibratoria con movimientos biaxiales sobre modelos de una edificación completa de dos pisos en tierra (con y sin refuerzo) a escala reducida. Las investigaciones han mostrado que los muros en tierra tienen problemas tanto con cargas paralelas al plano de los muros (que induce esfuerzos cortantes) como con cargas perpendiculares al plano del muro. Lo anterior implica la necesidad de efectuar pruebas con movimientos biaxiales que permitan combinar los efectos tal como sucedería en los sismos reales. En Colombia en la actualidad no existen mesas vibratorias biaxiales; por ello la PUJ quiere hacer un aporte a la ingeniería sísmica a nivel nacional y por ello comprará la primera mesa vibratoria biaxial de Suramérica; siendo las edificaciones en tierra las primeras que serán evaluadas mediante este equipo. Finalmente, varias de las referencias consultadas recomiendan la construcción de un diafragma rígido (por ejemplo con placas de concreto, vigas de concreto, entramados de madera en dos direcciones) pero no se reporta en la literatura técnica y científica las reales mejoras en desplazamiento, rigidez, esfuerzos, aceleraciones que un diafragma genera en las edificaciones patrimoniales en tierra. Con las pruebas adicionales que se proponen realizar en la presente propuesta, será posible corroborar y complementar las recomendaciones del documento AIS-610-EP-2017 para el caso de edificaciones de dos niveles. De manera complementaria y en segundo plano, el proyecto sienta las bases para evaluar la posibilidad de que a futuro en Colombia las construcciones en tierra reforzadas con platinas de acero y con un adecuado diafragma puedan ser usadas en zonas de amenaza sísmica intermedia como una solución estructural. No se propone en este momento la construcción de edificaciones nuevas en tierra sino la rehabilitación de las edificaciones existentes en zonas rurales. Esto por supuesto que va de la mano de los objetivos de desarrollo sostenible; en particular en lo relacionado con la seguridad sísmica y con la construcción de edificaciones sostenibles en tierra. Este último hecho podría mejorar la calidad de vida de la población, sobre todo la rural ya que hoy en día hay comunidades que viven en edificaciones de adobe y tapia pisada. Este aspecto está relacionado con el Foco 5 de la convocatoria, en particular en la Línea 5.4 de Ambientes Urbanos y Rurales sostenibles, ya que le apunta a la ¿Construcción Sostenible¿ que es una de las temáticas orientadoras para ser abordadas desde la CTeI de acuerdo con la convocatoria. Pregunta de investigación ? El refuerzo mediante entramados de platinas de acero instaladas en muros en tierra en conjunto con un mejoramiento del diafragma, pueden disminuir la vulnerabilidad sísmica de una edificación patrimonial de dos niveles en tierra (tapia pisada) ?