Con la finalidad de obtener nuevos conocimientos en beneficio de la sociedad, Instituciones de Perú y Japón promueven el esquema de cooperación SATREPS (Asociación para la Investigación Científica y Tecnológica para un Desarrollo Sostenible), que incluye un programa de mitigación de daños causados por sismos.
Uno de los grupos de trabajo se encargó de evaluar las edificaciones, realizando ensayos estructurales y evaluando monumentos históricos de Lima, obteniendo diferentes diagnósticos.
El proyecto SATREPS es patrocinado por la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón (JST) y la Agencia de Cooperación Internacional de Japón (JICA). La parte peruana está representada por la Agencia Peruana de Cooperación Internacional (APCI) y la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). Esta iniciativa se repite en otros países de Latinoamérica, así como en Asia, África y el Caribe, con el propósito de resolver diversos problemas a nivel global.
El estudio de edificios de valor histórico se centró en el distrito del Rímac, donde se evaluó el estado de conservación de unas diez iglesias, de las cuales la mitad presenta inconvenientes. Para su intervención es necesario contratar a restauradores profesionales, por lo que se requiere el aporte financiero de entidades privadas.
En el caso del Perú, la Universidad de Chiba de Japón trabajó en conjunto con la UNI, que a través del Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres (CISMID) desarrolló un proyecto orientado a fortalecer la tecnología antisísmica a través de estudios de investigación multidisciplinaria, en el marco del programa presupuestal PREVAED – PP068.
Para poder realizar estos estudios, los investigadores y especialistas conformaron cinco grupos de trabajo: Sismología y Geotecnia, Tsunamis, Edificios, Estimación de Daños; y Administración del Proyecto y Plan de Mitigación de Desastres.
MONUMENTOS HISTÓRICOS
El jefe del Grupo G3 (Edificios) del proyecto SATREPS, ingeniero Carlos Zavala Toledo, señala que su labor fue la de estudiar los materiales que se utilizan para la construcción, así como evaluar diferentes estructuras y el comportamiento dinámico de las mismas a través de simulaciones y ensayos de laboratorio.
Parte de ese estudio se enfoca en la identificación de edificios de valor histórico que registran riesgos frente a sismos. Dentro de este ámbito, el Centro de Lima es considerado Patrimonio de la Humanidad, dada la evidencia de la historia colonial representada en sus calles y plazas.
En el caso de los monumentos históricos, estos no pueden ser alterados ni demolidos, puesto que son construcciones declaradas intangibles. No obstante, la falta de control y el paso del tiempo, sumados a los daños producidos por incendios y eventos sísmicos de poca intensidad, contribuyen al desgaste y posterior pérdida de estas estructuras. Ante esta situación, el proyecto SATREPS decidió realizar una evaluación, contando con el apoyo del Ministerio de Cultura.
Zavala explica que se ha investigado el estado de conservación de una serie de iglesias en el Rímac, uno de los distritos más representativos de la arquitectura religiosa peruana y el patrimonio cultural republicano. De todos los templos, se analizaron un total de diez, obteniendo una muestra del 50%.
“Hemos hecho modelos determinísticos y modelos de elementos finitos para cada una de las iglesias. Se ha observado su respuesta frente a un sismo y en qué aspectos fallan. A partir de eso estamos calibrando un modelo matemático simple junto con una ficha, de manera que el proceso se pueda extrapolar hacia otros monumentos del Centro de Lima. En eso venimos trabajando y se trata de algo actualmente en desarrollo”, precisa el ingeniero.
De acuerdo al informe de resultados del proyecto SATREPS, los monumentos históricos del distrito del Rímac evaluados fueron la Iglesia de San Jerónimo y San Juan Bautista, Iglesia de San Lázaro, Iglesia de Santa Liberata, Iglesia de Nuestra Señora de la Cabeza, Capilla del Puente, Iglesia y Convento de San Francisco de Paula, Iglesia y Convento del Patrocinio, Iglesia, Convento y Casa de Ejercicios de los Descalzos Franciscanos y la Iglesia y Beaterio de Nuestra Señora de Copacabana.
Zavala informa que, de todos los templos, la mitad registra inconvenientes. “Muchos tienen problemas especialmente en los techos y las torres. Son frágiles debido al deterioro que tienen. Generalmente están hechos de torta de barro y quincha, pero ésta ya está podrida. Con esta situación, un sismo fuerte podría hacer que colapsen algunos techos. Eso fue lo que pasó en la Catedral de Pisco, cuando murieron 120 personas por el terremoto de 2007”, recuerda.
Para la realización de ensayos y experimentaciones, Cismid utiliza equipos traídos desde Japón. Con esta tecnología, es posible realizar simulaciones para medir la respuesta de diferentes estructuras en caso de sismo.
REFORZAMIENTO
Una posible intervención a los monumentos históricos resulta complicado, indica Zavala, debido a su valor histórico y cultural. Es así que su tratamiento deberá ser recomendado por la Unesco y otras organizaciones a nivel mundial. El trámite es más complicado y más costoso, porque las intervenciones estarían consideradas como obras de arte y deben estar a cargo de profesionales especializados.
Indica que se está trabajando en identificar las iglesias vulnerables de acuerdo al nivel de daño que registran. Algunas de ellas necesitan refuerzos en algunos muros, mientras que en otros casos se requiere reemplazar los techos. El objetivo es determinar la vulnerabilidad exacta para luego proponer soluciones.
El investigador de Cismid señala que para poder tomar acciones es necesario contar con un aporte financiero, posiblemente de alguna organización privada dispuesta a contribuir, sumado a facilidades tributarias por parte del Gobierno. “De esa manera se podría contratar a restauradores y mano de obra especializada”, sostiene, y pone como ejemplo el caso de la Catedral de Lima, cuyos techos fueron restaurados hace algunos años gracias a un aporte del Banco de Crédito del Perú.
ENSAYOS Y EXPERIMENTACIÓN
Parte de las labores del tercer grupo de trabajo de SATREPS consiste en el desarrollo de una base de datos de ensayos de componentes estructurales, así como la experimentación de materiales. Se desarrollaron modelos numéricos para realizar simulaciones, a fin de conocer el comportamiento sísmico de diversas estructuras. El laboratorio de Cismid realizó múltiples pruebas a escala natural, que fueron recopiladas para formar la base de datos.
Los equipos utilizados por Cismid han sido traídos desde Japón. Se trata de adaptadores que permiten aplicar carga tanto vertical como horizontal, además de adquirir datos. Se cuenta también con sensores y scaners de señales, que funcionan a alta velocidad y permiten obtener mejores resultados. Las simulaciones se realizan en slowmotion para ver las respuestas de diferentes tipos de estructuras.
El informe de SATREPS menciona que la albañilería es el proceso más utilizado en zonas urbanas para la construcción de viviendas, predominando el uso de ladrillos y bloques normalizados por la norma NTE-E-070. No obstante, en la mayoría de construcciones, especialmente en zonas emergentes, los pobladores emplean la albañilería artesanal. Esto ha creado un problema, pues el 65% de casas en las zonas de expansión urbana de Lima son de naturaleza informal. En estos casos también se busca conocer el comportamiento frente a cargas cíclicas, tanto en los materiales como en los componentes muros a escala natural.
“Las pruebas que se hacen sirven para evaluar y cuantificar el daño esperado, en términos de costos de reparación de las viviendas que colapsarían por un sismo. Tenemos modelos matemáticos desarrollados en el Perú para los tipos de viviendas existentes en el país, que nos ha permitido elaborar un mapa de riesgo”, comenta el ingeniero Zavala.
El resultado de las evaluaciones es preocupante, pues un sismo con una magnitud superior a los ocho grados y posterior tsunami dejaría cerca de 200,000 viviendas dañadas en varios niveles, y muchas de ellas colapsarían por completo. La cifra de personas afectadas supera las 300,000, menciona el investigador de Cismid.
MONITOREO SÍSMICO
El proyecto incluye, desde el año 2011, la implementación de una red de monitoreo de edificios, que se encarga de medir en tiempo real su vibración, que puede producirse por el viento, maquinarias cercanas o dentro del edificio y, principalmente, por sismos. Eventos de este tipo producen diferentes niveles de vibración de acuerdo a su magnitud, y a partir de ahí pueden investigarse las propiedades dinámicas de la estructura y su variación, mediante la data obtenida durante el monitoreo, que puede ser observada por internet.
Una de las aplicaciones más útiles de ese sistema es la posibilidad de detectar los daños de los edificios, a través del análisis de la respuesta de los mismos durante el evento sísmico. La detección puede realizarse inmediatamente después del desastre y permitirá conocer cuantitativamente la situación del edificio, y así poder advertir si este es seguro o no, ayudando a tomar la decisión más acertada.
A la fecha, tres edificios de la ciudad vienen siendo monitoreados. Estos son el Bloque A del Hospital Edgardo Rebagliati, el Pabellón Central de la UNI y el Bloque G de la Facultad de Ingeniería Civil de la UNI. Todos ellos tienen una antigüedad mayor a 50 años, representan sistemas constructivos típicos de Lima y son considerados esenciales según la norma sismorresistente peruana. Conocer el comportamiento dinámico de estos lugares ayudará a extender la información a otros edificios de características similares.
El informe de SATREPS sostiene que existen altas expectativas sobre la red de monitoreo de edificios, pese a que en los últimos años el país no ha registrado un terremoto de gran magnitud. Es de gran utilidad, pues permitirá anticipar la respuesta de las estructuras para así reducir su vulnerabilidad mediante diferentes técnicas.
“Vamos a monitorear ocho edificios más en lo que va del año, para tener un total de 12 y con diferentes tipos de materiales. La ventaja es que cuando ocurra un sismo fuerte podremos saber las condiciones del edificio recurriendo a las mediciones. La tecnología que se ha implementado permite conocer variables como el amortiguamiento, rigidez, cambios de periodo, entre otras”, señala el ingeniero Zavala.
El 65% de las viviendas en las zonas de expansión de Lima son de naturaleza informal, debido a la autoconstrucción y el uso de materiales de poca calidad. Tras realizar una serie de pruebas, se elaboró un mapa de riesgo que muestra qué zonas de la ciudad resultarían más afectadas por un sismo.
VERIFICACIÓN DE TECNOLOGÍAS
El proyecto se ocupa también de estudiar los sistemas estructurales nuevos que se aplican en edificios altos de las ciudades del país, principalmente en Lima, donde los llamados muros de pared delgada, con espesores de entre 8 cm y 10 cm pretenden resistir los embates de un fuerte sismo, pero con limitaciones de ductilidad.
El informe de SATREPS refiere que estas limitaciones están dadas por la falta de confinamiento en los encuentros de muros o extremos de los mismos, que al aplicarse en alturas de más de 12 pisos, llaman a la reflexión de su comportamiento sísmico. Ante ello, se consideró el estudio de estos muros, que poseen una capacidad limitada de deformación luego del fisuramiento y la fluencia de su refuerzo, lo que se conoce como ductilidad limitada.
Para los ensayos, se han considerado estados de carga con cinco pisos sobre el espécimen construido a escala real, estableciendo una relación de aspecto largo-altura de los muros cercanos a la unidad. Estos ensayos en muros de ductilidad limitada se hacen tomando en cuenta que el concreto utilizado en el edificio es acorde a los requerimientos de la norma NTE-E060.
Los ensayos demuestran que es necesario poner en marcha técnicas de reforzamiento apropiadas, a fin de asegurar un buen comportamiento de la estructura. Un alternativa es el uso de mallas electro soldadas en conjunto con emulsiones epóxicas. Para ello, se deben abrir orificios para fijar la malla de lado a lado, pintar con emulsión y luego aplicar mortero de cemento-arena 1:4.
Finalmente, el ingeniero Carlos Zavala indica que SATREPS como proyecto finalizó en marzo de este año. Sin embargo, hay investigaciones que se siguen realizando, como las de edificaciones históricas, experimentación de materiales, posibilidades de refuerzo, entre otras. Estas actividades podrán sostenerse en el tiempo gracias al presupuesto asignado por el Ministerio de Economía y Finanzas (MEF), útil para poder continuar con la investigación.
Publicado en Ed. 33 revista Proyecta. Lima-Perú.
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