LA INTERVENCIN ESTRUCTURAL EN MONUMENTOS HISTRICOS. EL CASO DE LA RECONSTRUCCIN DE LA CATEDRAL DE AREQUIPA Daniel Torrealva & Antonio Blanco Departamento de Ingeniera. Pontificia Universidad Catlica del Per 1. INTRODUCCIN. El sismo del 23 de J unio del 2001, que afect la zona sur del pas nos trae nuevamente el problema de la vulnerabilidad ssmica de edificios que forman parte del patrimonio cultural del pas. En el centro histrico de Arequipa, recientemente calificado por la UNESCO como Patrimonio Cultural de la Humanidad, segn el inventario realizado por la Superintendencia del Centro Histrico, aproximadamente el 40% de las construcciones que lo representan tienen daos que van de moderados a graves con colapsos parciales. Frente a esta situacin el Instituto Nacional de Cultura, ente rector del patrimonio cultural tiene ante s un problema extremadamente complejo cuya solucin pasa por definir sistemas estructurales y procedimientos constructivos econmicos, eficientes y compatibles con los criterios de conservacin. Es pues absolutamente imprescindible un trabajo conjunto entre arquitectos de conservacin, historiadores e ingenieros estructurales para resolver el problema tcnico que plantea el reforzamiento ssmico de monumentos histricos. Esto significa entre otros aspectos, que los arquitectos deben conocer los criterios de diseo sismorresistente y que los ingenieros estructurales deben conocer los conceptos que rigen la proteccin de monumentos histricos 2. CARTAS Y RECOMENDACIONES INTERNACIONALES SOBRE LA CONSERVACIN DEL PATRIMONIO CULTURAL. Existen unas 15 declaraciones y recomendaciones internacionales sobre la conservacin de los bienes culturales muebles e inmuebles. La primera de ellas es la Carta de Atenas que data de 1931 y dio una expresin inicial de los principios fundamentales que deben presidir la preservacin y conservacin de los monumentos. La Carta de Venecia en 1964, reexamina esos principios, en vista de la complejidad del problema, con el fin de profundizarlos y dotarlos de mayor alcance. En esta Carta se define los trminos de CONSERVACIN Y RESTAURACIN. Despus de varias resoluciones y revisiones se elabora en 1979, la Carta para la Conservacin de Lugares de Valor Cultural o Carta De Burra, Australia. Esta carta incorpora a los trminos de conservacin y restauracin, los de PRESERVACIN, RECONSTRUCCIN Y ADAPTACIN. Es decir se flexibiliza y ampla las posibilidades de intervencin en los monumentos histricos. La Carta de Brasilia, ICOMOS- Brasil 1995, trata sobre la autenticidad del patrimonio cultural y el mensaje que proyecta a la sociedad. Estamos ante un bien autntico cuando existe correspondencia entre el objeto material y su significado.

3. INCOMPATIBILIDAD DE LOS CRITERIOS DE CONSERVACIN CON LOS CDIGOS VIGENTES DE DISEO Y CONSTRUCCIN. El problema que vamos a enfocar es cmo compatibilizar los requisitos de seguridad que se especifican en los cdigos vigentes de diseo y construccin de edificaciones, con los criterios de conservacin para edificaciones consideradas patrimonio cultural. Debemos tener en cuenta que cada intervencin estructural en la cual se utilizan refuerzos y estructuras adicionales, usualmente de materiales modernos, reduce el valor histrico y cultural del edificio. En un extremo se ubica el concepto de conservacin radical, que podra preferir que el edificio permanezca intocable, solo con acciones de preservacin, para mantener su autenticidad. En este caso, de acuerdo al riesgo ssmico que enfrente, el edificio estara condenado a ser destruido en caso se presentara un sismo que exceda su capacidad resistente. En el otro extremo se ubica el cdigo de diseo ssmico, que si se aplica en funcin al tiempo de vida til que debe tener la edificacin, impondra tal cantidad de refuerzos de acero y concreto que prcticamente cambiara el sistema estructural del edificio. En uno y otro caso el monumento histrico estara condenado a perder su valor, ya sea por destruccin ssmica o por un cambio sustancial en su condicin material. Los cdigos vigentes de diseo ssmico estn basados en los siguientes conceptos: - Sismicidad del lugar - Respuesta del suelo - Uso de la edificacin - Tiempo de vida til - Caractersticas de los materiales de construccin - Estado del arte del anlisis y diseo - Economa del pas En el caso de monumentos histricos la aplicacin de estos cdigos es infundada por las siguientes razones: - Las estructuras de edificios histricos difieren sustancialmente de las actuales en cuanto a caractersticas mecnicas y respuesta ssmica. - Poseen ya una cierta debilidad especfica, producto del deterioro causado por el paso del tiempo y usualmente, falta de ductilidad y de continuidad estructural. - Contrario al proceso de diseo moderno, donde el ingeniero estructural decide, basado en su propia conviccin y criterio, el refuerzo necesario, en el caso de edificios histricos, la decisin es compartida entre el ingeniero estructural, el arquitecto de conservacin y el historiador. 4. La Intervencin Estructural en Edificios Histricos. Cada monumento histrico es nico en cuanto a su historia, su valor cultural, sus materiales, su comportamiento ante sismos anteriores y su estado de conservacin. Si a esto le sumamos que en casos de un evento ssmico importante, sufre daos estructurales de diversa magnitud, estamos ante un problema sumamente complejo que requiere de un procedimiento operativo de acuerdo a las tcnicas de conservacin y los principios estructurales. Desde el punto de vista de la oportunidad, se pueden clasificar l s intervenciones en el a siguiente orden: INMEDIATAS URGENTES : para prevenir el dao a las personas. : para prevenir el deterioro acelerado.

NECESARIAS

: para mantener el edificio en condicin estable a prueba de rplicas ssmicas, agua y viento. DESEABLES : para rehabilitar o mejorar el edificio, incluyendo su resistencia Ssmica. DE OBSERVACIN: para adquirir mayor informacin y establecer un diagnstico correcto. La siguiente lista, tomada parcialmente del libro de Sir Bernard M. Fielden Entre dos Terremotos da una idea del procedimiento adecuado para intervenir edificios histricos: 1. Analizar los valores del edificio, entre los cuales se encuentran los de identidad social, espirituales-religiosos, simblicos, arquitectnicos, artsticos, urbansticos, econmicos, polticos, etc. 2. Analizar el sistema estructural. Estudiar las reparaciones y alteraciones hechas en el pasado. 3. Hacer un levantamiento detallado de todos los defectos y daos visibles. 4. Revisar las causas de deterioro. 5. Un equipo multidisciplinario de ingenieros de suelos, de materiales y estructurales, arquitectos de conservacin e historiadores debe inspeccionar el edificio conjuntamente. 6. Considerar el uso actual y potencial del edificio. 7. Plantear tcnicas que permitan incrementar la resistencia a la tensin sin alterar la dinmica del sistema estructural. 8. Plantear varias alternativas tomando en cuenta la factibilidad tcnica y econmica 9. La mejor intervencin es la mnima necesaria para responder a un riesgo aceptable. Las construcciones histricas, salvo contados casos como el de la Catedral de Mxico o el Campanile de Pisa, no tienen problemas en la c imentacin. El haber permanecido por siglos en una ubicacin ha consolidado el terreno de cimentacin absorbiendo los asentamientos producidos por la carga impuesta al terreno. Esto por lo general, limita la intervencin a la super estructura donde se debe estudiar el comportamiento dinmico de los diferentes tipos de techos: bvedas, cpulas y techos livianos en algunos casos. Los muros y pilares tambin deben ser analizados en conjunto con el techo que soporta. Se debe prestar especial atencin a las conexiones de los muros entre s, as como a sus conexiones con el techo. Debe tambin estudiarse los problemas de volteo o presiones que un evento ssmico puede producir en la cimentacin existente. El principio estructural que debe guiar la intervencin es el evitar que el edificio colapse, ya que mientras siga en pie, es posible su recuperacin. Esto significa que debemos asegurar que la edificacin puede absorber la energa ssmica y disiparla. Para conseguir este objetivo, se puede optar por los siguientes procedimientos: 1. Incrementar la resistencia elstica del edificio mediante la inclusin de elementos estructurales cuyo mdulo de elasticidad sea compatible con el del material original, ya que de lo contrario se puede generar comportamientos dinmicos distintos. 2. Incrementar la ductilidad del edificio. En el caso de las construcciones masivas de mampostera puede ser un objetivo difcil de lograr. 3. Asegurar la estabilidad del edificio en su etapa post fisuracin. Esto significa que la disipacin de energa ocurrir por friccin entre las partes fisuradas pero asegurando que permanezcan unidas entre s.

De los procedimientos mencionados se debe optar por aquel que respete mejor los principios de la buena conservacin de monumentos histricos, es probable que una aplicacin cuidadosa del tercer y primer procedimiento sea la ms recomendable. Otro aspecto importante es que la intervencin, preferentemente, debe ser reversible, esto permite que se pueda monitorear el efecto de la intervencin, se pueda corregir, reforzar o revertir. Las intervenciones irreversibles comprometen totalmente y por anticipado la supervivencia del edificio con una sola tcnica producto del conocimiento presente, sin tener en consideracin que nuestra tarea es preservar el monumento para las siguientes generaciones, que con nuevas tecnologas pueden realizar futuras intervenciones de mejor calidad. Finalmente, la tecnologa apropiada de intervencin se basa en una comprensin intuitiva-cualitativa del comportamiento ssmico de los edificios histricos, tal como lo hicieron los constructores del pasado. 5. EL CASO DE LA CATEDRAL DE AREQUIPA 5.1 ANTECEDENTES. La Iglesia Catedral de Arequipa es el edificio smbolo que expresa el carcter de la ciudad y su gente. El hecho de ser el edificio ms alto de la traza urbana central, dominando el mbito espacial urbano, estar construido con el material propio de la zona (sillar), estar ubicado en el corazn mismo de la ciudad y ser el mudo testigo de importantes acontecimientos histricos, lo cataloga como el monumento representativo de la ciudad tanto a nivel nacional como internacional. La Iglesia Catedral de Arequipa es adems la ms importante expresin del estilo neo clsico en el Per.

Figura 1: Dibujo de la Catedral de Arequipa antes de 1850

Una caracterstica propia de este monumento son sus torres, que se elevan una altura de 28 metros sobre la parte superior del cuerpo de la iglesia, siendo as una referencia visual obligada en el mbito urbano y rural circundante. Es precisamente la esbeltez de estas torres lo que las hace especialmente vulnerables a las acciones ssmicas, tan frecuentes en la zona, habiendo sufrido diversos niveles de dao y colapsos parciales a lo largo de su historia. El sismo de 1868 provoc el colapso parcial de ambas torres, las cuales fueron posteriormente demolidas para proceder a su reconstruccin con la forma arquitectnica que hoy presentan.

Figura 2 Reconstruccin de las torres despus de sismo de 1868.

Los sismos de 1958, 1960 y 1979, provocaron diversos daos que se fueron acumulando hasta que en 1983, CORDEAREQUIPA en convenio con la filial del INC en Arequipa, elaboran un proyecto de reparacin y refuerzo estructural para las torres en vista que segn peritajes realizados por tcnicos en estructuras, las torres no podrn soportar otro sismo por estar seriamente agrietadas. El proyecto de refuerzo estructural se limitaba a una intervencin en el primer cuerpo de la torre, vale decir en los cuatro pilares y arcos directamente sobre el techo de la iglesia. Aparentemente no se reforz con elementos estructurales la zona de transicin, la cual en el sismo del 23 de junio del 2001, fall provocando el colapso del tercer cuerpo en la torre izquierda.

5.2 EVALUACIN Y DIAGNSTICO. Por su esbeltez, sus pequeas dimensiones en planta comparadas con las de la iglesia y por estar colocadas en la parte superior del cuerpo de esta, las torres de la Iglesia Catedral se pueden considerar como apndices de la estructura principal. La caracterstica de estos apndices es que su comportamiento dinmico frente a solicitaciones ssmicas es casi independiente del resto de la estructura, pero sufriendo mayores amplificaciones de aceleracin por estar situados en la parte alta de la estructura principal. Debido a la modificacin arquitectnica despus del sismo de 1868, las torres presentan actualmente un primer cuerpo bastante rgido consistente en cuatro pilares unidos por arcos; aparentemente, en un afn de disminuir la masa en la parte superior, viene a continuacin una zona de transicin donde la planta de 7m x 7m aproximadamente se reduce a una seccin de 4.5m x 4.5m, dimensiones que no responden al diseo original pues existen fotos anteriores donde se aprecia que las torres mantenan la misma seccin de la base en lo que hoy son sus segundos y terceros cuerpos. En la zona superior (tercer cuerpo), se tiene unos pilares de menor seccin unidos por arcos que rematan en una pirmide de latn, la cual estructuralmente no es significativa. Para una mejor comprensin de la descripcin e indicaciones de este trabajo se divide la torre en tres secciones o cuerpos que son: Primer Cuerpo. Comprende los pilares y arcos directamente sobre el techo de la iglesia desde su base hasta la primera cornisa, en una altura de aproximadamente 6.5m. Segundo Cuerpo. Comprende la zona de transicin desde la primera cornisa hasta la base de la arquera superior, en una altura aproximada de 6.7m. Tercer Cuerpo. Comprende la arquera superior hasta la ltima cornisa antes de empezar el remate de latn. Su altura aproximada es de 5.1m. En el proyecto de refuerzo del ao 1983 la torre la dividen en primer cuerpo, zona de transicin y segundo cuerpo. 5.3 INTERVENCIONES ANTERIORES. Segn el informe del proyecto del ao 1983, las torres fueron reconstruidas luego del sismo de l868. En l940 fueron reforzadas incluyndoles cuatro columnas en los vrtices interiores de los pilares del primer cuerpo, con vigas que unen los extremos superiores de estas columnas, cruzndose a manera de diagonales. De estas crucetas y de los braquetes superiores de las columnas en el primer cuerpo, continan cuatro columnas desfasadas en el plomo vertical hacia el centro de cada torre, hasta aproximadamente la base del tercer cuerpo donde se tiene un nuevo nivel de crucetas (vigas de concreto armado). Finalmente en la parte superior del tercer cuerpo, se tiene un nuevo nivel de crucetas que amarran la arquera del tercer cuerpo que es de concreto armado con enchape de sillar, segn se puede apreciar en la torre derecha que qued en pi luego del sismo del 23 de Junio del 2002. En el ao 1983, la zona que presentaba los mayores daos eran los pilares del primer cuerpo en la torre derecha, los cuales segn el informe de esa fecha, tenan fisuras en algunos casos de 8, 10 o ms centmetros con descajamiento de las piezas de sillar.

En los pilares del primer cuerpo de la torre izquierda, agrietamientos no son de la los gravedad que los de la torre derecha. En ambas torres se informa en ese ao, que existen fisuras en la zona de transicin con movimiento de las piezas de sillar, las cuales fueron calificadas como no importantes en la torre derecha y de mayor importancia en la torre izquierda, que a la postre fue la torre que colaps en el sismo del 23 de Junio del 2001. La solucin de refuerzo planteada en el proyecto del ao 1983 consideraba la colocacin de dos columnas de concreto armado (C1) adicionales a la central existente en cada uno de los cuatro pilares inferiores. Estas columnas estaban colocadas en las aristas que forman ngulo recto, dejando sin reforzar la parte ochavada de los pilares, que constituyen las cuatro esquinas perimetrales. Tambin en la base, se estipula la colocacin de una viga collar (VC1) con 6 varillas de en todo el permetro. Adicionalmente y a una altura coincidente con el nacimiento de los arcos del primer cuerpo, se coloc una viga collarn de concreto armado (V2 y V3) en cada uno de los cuatro pilares de base. En la prospeccin realizada los das 1 y 2 de marzo del ao 2002 se han comprobado que dichos refuerzos fueron ejecutados. Se ha constatado tambin que en la torre derecha, dos de los pilares del primer cuerpo, los interiores, nacen de las bvedas del techo, mientras que en la torre izquierda, se tiene desde abajo, un muro transversal a la fachada, que sirve de apoyo a los dos pilares interiores. En la zona de transicin entre el primer y tercer cuerpo, se aprecia en ambas torres la presencia de cuatro columnas de a cero adyacentes a las columnas interiores de concreto. No se tiene referencia de la fecha de colocacin ni del proyecto en que fueron consideradas. 5.4 EVALUACIN DE DAOS Y COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL. En ambas torres el comportamiento es similar; debido a la transicin de la seccin, se produce tambin en esa zona un efecto de apndice con respecto al primer cuerpo, aunque no tan pronunciado como el de la torre con respecto a la iglesia. Esto trae como consecuencia una concentracin de esfuerzos mayores en la zona del cuello de la torre, lo que a la postre caus el desprendimiento de las piezas de sillar y el posterior colapso de la torre izquierda. Esto concuerda con los daos observados en sismos anteriores y que han sido documentados en el informe del proyecto del ao 1983. Los pilares del primer cuerpo, que son los elementos que toman el momento de volteo y la fuerza cortante basal, han tenido un comportamiento aceptable. Se observan sin embargo fisuras en la base de los pilares justo en la parte en que no se ha reforzado con columnas de concreto, es decir la parte del ochavo exterior de cada pilar. Se puede entonces afirmar que de los tres cuerpos que componen la torre, ha sido el segundo de ellos (la zona de transicin) el ms dbil por razones de daos acumulados de sismos anteriores, tal vez no reparados apropiadamente y adems por la concentracin de esfuerzos en la zona del cuello inmediatamente debajo del tercer cuerpo.

Figura 3: Momento preciso del sismo de Junio del 2001. Figura 3: Preciso momento del sismo de Junio del 2001.

Figura 4: Daos en las torres de la Catedral. El movimiento pendular del tercer cuerpo, produce esfuerzos de compresin y traccin sobre la mampostera de sillar del segundo cuerpo que no tiene ningn tipo de refuerzo, salvo las columnas de concreto y metlicas en el ncleo central. Como la resistencia a la traccin de la albailera de sillar es prcticamente nula, al producirse sta, los bloques de sillar se desprenden del mortero de junta y quedan

sueltos siendo luego expulsados de su posicin por las fuerzas horizontales que en ese nivel son mayores por la amplificacin de la aceleracin. Esto produjo la prdida de seccin debajo del tercer cuerpo quedando nicamente el refuerzo del ncleo central para resistir el momento de volteo y la fuerza cortante horizontal simultneamente. En el caso de la torre izquierda, el tercer cuerpo colaps precisamente porque los elementos remanentes que lo unan al segundo cuerpo no resistieron los esfuerzos de volteo y fuerza cortante. El colapso de este cuerpo se produjo como un bloque rgido que al caer sobre la bveda de la iglesia la perfor.

6. REFUERZO DE EMERGENCIA. La torre derecha haba sufrido el desarme de la zona de transicin, quedando el tercer cuerpo en una situacin de equilibrio inestable, para lo cual se propuso la inclusin de una estructura metlica tubular interior que va desde la base del primer cuerpo hasta la coronacin del tercer cuerpo. Esta estructura metlica consta de seis tubos de 6 de dimetro y 3/16 de espesor arriostrado horizontal y diagonalmente con angulares de 2. Las crucetas de concreto existentes en tres niveles al interior de la torre fueron forradas con platinas de para reforzarlas y conectarlas con los tubos verticales que forman la estructura tubular.

Crucetas de c/a forradas con plancha metlica Crucetas de c/a forradas con plancha metlica

Base de c/a Figura 5: Refuerzo de Emergencia en la Torre Derecha Derechatower

7. ANLISIS SSMICO Y CALCULOS PARA EL REFUERZO. El anlisis de la torre se ha realizado considerando que se comporta empotrada en la base (techo de la iglesia) por la condicin de apndice que presenta. Para modelar las caractersticas geomtricas se ha utilizado el programa SOLID WORK y luego las frecuencias de vibracin y determinacin de esfuerzos se ha realizado con el programa NASTRAN de elementos finitos. El volumen de la torre es del orden de 340m3, con un peso total de 425 toneladas, asumiendo 1,250 kg/m3 como peso especfico de la mampostera de sillar. Para determinar los esfuerzos al nivel de la base del primer cuerpo se ha considerado un coeficiente ssmico total de 0.30g.

Figura 6: Modelo y resultados con el programa de elementos finitos. Para efectos del anlisis del posible volteo de la torre, a nivel de su base, se ha encontrado que el momento resistente debido a su peso propio es del orden de 1800 tonm, lo que significa que el mximo momento actuante por sismo horizontal se obtendra considerando un cortante mximo del orden del 40% del peso. En los cuatro pilares del primer cuerpo, para un cortante del 30% del peso, se obtiene esfuerzos mximos de compresin del orden de 6 kg/cm2 y esfuerzos mximos de traccin del orden de 0.8 kg/cm2. Los esfuerzos de compresin son aceptables y los de traccin son superiores a los resistentes en el mortero de junta, lo que podra producir fisuras en los pilares. Sin embargo, estos pilares cuentan con tres columnas de concreto armado cuyo refuerzo ha contribuido a controlar las tracciones presentes.

Con el objeto de dar mayor seguridad a este primer cuerpo, se considera la inclusin de una columna en los ochavos del permetro exterior con 8 varillas de 5/8, que trabajando a un esfuerzo de 2000 kg/cm2 estarn en capacidad de resistir una traccin de 34,000 kg, que es equivalente a un momento en la base de estos pilares de 1,400 tonm, que representa un cortante del 30% del peso. Si se considera el aporte del acero de las tres columnas existentes en cada pilar, el momento resistente podr incrementarse hasta el equivalente producido por un cortante de aproximadamente 40% del peso. A nivel de la base del tercer cuerpo, considerando un cortante mximo del 50% del peso, se obtienen tracciones por sismo horizontal prcticamente equivalentes a la compresin actuante por carga de gravedad, lo cual hace a este cuerpo menos vulnerable en caso de sismo. En el proyecto de refuerzo, se est considerando la incorporacin de refuerzos, que trabajen como tirantes en traccin. En la zona de transicin, entre el primer y tercer cuerpo se incorporan columnas de concreto armado que unen la zona superior del primer cuerpo con la inferior del tercero. Sin embargo, en el caso de la torre derecha que ha permanecido en pi, teniendo en cuenta que el Municipio ha decidido no retirar las estructura metlica de emergencia colocada a raz del sismo del 23 de Junio, no se ha contemplado la inclusin de columnas de concreto armado sino solamente la incorporacin de un zuncho de fibra de carbono, con el objeto adicional de no tener que desarmar el segundo y tercer cuerpo existentes.

8. SOLUCIONES PROPUESTAS. 8.1 TORRE IZQUIERDA. En la torre izquierda que ha sufrido el colapso del tercer cuerpo y parte del segundo, se propuso la reconstruccin completa de estos dos cuerpos, para lo cual era necesario desmontar la parte del segundo cuerpo (zona de transicin) que permaneca en pi hasta el nivel de la primera cornisa (parte superior del primer cuerpo). Adicionalmente debera incluirse una columna de concreto armado en la zona del ochavo del permetro exterior, para completar el refuerzo realizado en 1984. Durante la construccin se modific la solucin para no desmontar el segundo cuerpo completamente hacindose perforaciones para colocar la armadura horizontal y vertical propuesta. El procedimiento de intervencin fue el siguiente: a. Desmontar las cuatro pilastras de sillar que estn situadas en las aristas ochavadas del primer cuerpo. b. Desmontar y retirar cuidadosamente los bloques de sillar de los cuatro ochavos del permetro. c. Vaciar las nuevas columnas contra la mampostera de sillar existente en su permetro, debiendo ubicarse las nuevas columnas retiradas 10 cm del plomo exterior, de tal manera que se pueda enchapar posteriormente con unidades de sillar que las oculten. d. Las columnas se anclaron en la base de concreto existente mediante la perforacin con broca de de longitud 12cm, para introducir en ellos insertos de 5/8 de dimetro Hilti HIT HY150 de 80 cm de longitud. e. Las columnas se anclaron en la parte superior del primer cuerpo a la viga collar de concreto armado existente, para lo cual se pica una longitud aproximada de 70 cm,

f. g.

h.

i. j.

k.

sin cortar el refuerzo de acero existente, finalmente se utiliza aditivo epxico en la superficie de contacto entre el concreto nuevo y el existente. Desmontar parcialmente el segundo cuerpo de la torre hasta el nivel superior de los orificios circulares laterales. Vaciar una nueva cruceta de concreto armado de extremo a extremo de la seccin perforando horizontalmente el segundo cuerpo. En este nivel se unir esta nueva cruceta con una viga circular que tambin se vacea labrando la parte interior del segundo cuerpo. De la viga circular indicada en el punto anterior, nacen ocho columnas de concreto armado de seccin 25 x 25 cm con 4 varillas de 5/8, las cuales coinciden con la proyeccin de los ocho pilares de la arquera del tercer cuerpo. Se vacian esta columnas dejando anclados cada 80cm aproximadamente, 4 varillas de 3/8 para vigas de amarre circulares. Se construye luego el fuste de sillar con la forma de la transicin que abarca la altura del segundo cuerpo vaciando las vigas de amarre conforme se avanza en altura. Se vacia la base del tercer cuerpo que consiste en una losa de concreto armado de 20cm de espesor con un orificio circular central. Las ocho columnas de concreto continan al tercer cuerpo coincidiendo con los ocho pilares de la arquera. En la coronacin del tercer cuerpo se coloca una viga collar y vigas crucetas de concreto de 20 cm de espesor donde irn ancladas las columnas indicadas en el punto anterior. En las crucetas se dejan unos insertos metlicos para anclar la estructura de coronacin.

nivel 4

Viga collar concreto?8 columnas

y

cruceta

de

nivel 3 8 columnas

Soleras de concreto cada 0.8mCrucetas y viga circular interior

Refuerzo existente

nivel 2

nueva columna nivel 1

Figura 7: Refuerzo estructural en torre izquierda.

Figura 8: Planta Nivel 1

Figura 9: Planta Nivel 2

Figura 10: Planta Nivel 3.

Figura 11: Planta Nivel 4

8.2 TORRE DERECHA. La torre derecha ha sufrido el desarme de la zona de transicin, quedando el tercer cuerpo en una situacin de equilibrio inestable, que se ha solucionado con la inclusin de una estructura metlica tubular interior que va desde la base del primer cuerpo hasta la coronacin del tercer cuerpo. Esta estructura metlica consta de seis tubos de 6 de dimetro y 3/16 de espesor arriostrado horizontal y diagonalmente con angulares de 2 y fue colocada como medida de refuerzo de emergencia ante la ocurrencia de rplicas del sismo del 23 de Junio del 2001. Las crucetas de concreto existentes en tres niveles al interior de la torre fueron forradas con platinas de para reforzarlas y conectarlas con los tubos verticales que forman la estructura tubular. En la reunin de coordinacin habida en las oficinas de la Superintendencia del Centro Histrico de Arequipa, se inform que se ha decidido no retirar dicha estructura metlica colocada a raz del sismo del 23 de Junio, con el objetivo de no tener que desmontar todo el cuerpo superior. El procedimiento de intervencin fue el siguiente: a. Desmontar las cuatro pilastras de sillar que estn situadas en las aristas ochavadas del primer cuerpo. b. Desmontar y retirar cuidadosamente los bloques de sillar de los cuatro ochavos del permetro. c. Vaciar las nuevas columnas contra la mampostera de sillar existente en su permetro, debiendo ubicarse las nuevas columnas retiradas 10 cm del plomo exterior, de tal manera que se pueda enchapar posteriormente unidades de sillar que las oculten. d. Las columnas se anclarn en la base de concreto existente mediante la perforacin con broca de de longitud 12cm, para introducir en ellos insertos de 5/8 de dimetro Hilti HIT HY150 de 80 cm de longitud. e. Las columnas se anclan en la parte superior del primer cuerpo a la viga collar de concreto armado existente, para lo cual se pica una longitud aproximada de 70 cm, sin cortar el refuerzo de acero existente, finalmente se utiliza aditivo epxico en la superficie de contacto entre el concreto nuevo y el existente. f. Reconstruir el fuste circular de sillar que abarca la altura del segundo cuerpo zunchndolo con bandas horizontales de fibra de carbono. Previamente se colocan bandas de fibra de carbono en posicin vertical y pegadas en la parte inferior del fuste. g. En la parte inferior del fuste circular se vacea una viga de concreto armado en todo el permetro. Esta viga se ancla al cuerpo de la torre con varillas de 5/8 en una longitud de 80 cm. h. Se coloca luego el sillar exterior dndole la forma de la transicin. Los bloque de sillar estn cosidos entre s con varillas de acero tanto vertical como horizontalmente.

Refuerzo de emergencia

Zona a reconstruir Viga collar (2002) 0.80 m

Confinamiento con laminas de fibra Anclajes de ? 5/8

columna 2002

Figure 12 : Refuerzo estructural en la torre derecha

55 cm 55 c m

55 cm cm 55

Figura 13: Ubicacin de las fibras de refuerzo verticales

cm 5555 cm

25 cm.-wide CFRP Laminate

Figura 14: Instalacin del refuerzo de fibras de carbono vertical y horizontal. 9. COMENTARIOS FINALES a) La Catedral de Arequipa al igual que cualquier monumento histrico es nico. b) Se deben conocer tanto los criterios de conservacin como los conceptos de refuerzo antissmico. c) El sillar como material ha sido ampliamente estudiado en universidades de Arequipa y Lima, sin embargo no existe suficiente informacin sobre la mampostera como conjunto. d) Se pueden aplicar las tcnicas modernas de anlisis y diseo pero teniendo en cuenta los antecedentes estructurales de la edificacin. e) Esta ha sido una oportunidad valiosa para poner en valor la tcnica del labrado y construccin con sillar. 10. RECONOCIMIENTOS Un proyecto de esta naturaleza no termina con el diseo en el gabinete sino que se prolonga durante la etapa de ejecucin de la obra, y es por ello que deseamos expresar nuestro reconocimiento a las personas que colaboraron activamente en que este proyecto se pueda realizar: al ingeniero Jorge Medina Jefe de la Oficina de Proyectos de la Municipalidad de Arequipa por confiarnos la delicada responsabilidad del proyecto, a los arquitecto Alfonso Alemn y Denver Arce; y los ingenieros Renato Daz, Jos Moscoso, Leonel Pinto y Alfredo Parodi quienes cumplieron un rol preponderante en la direccin de la obra y participaron con sus sugerencias en las modificaciones del proyecto original conforme lo que se presentaba en la obra. Finalmente, los artesanos que labraron ms de 3 mil piezas de sillar y que luego realizaron el trabajo de asentarlas cumplieron un papel primordial en la ejecucin del proyecto, el intercambio de opiniones con el maestro Carmelo Peralta fue muy fructfero para conocer y mantener la tecnologa tradicional. A todos ellos les expresamos nuestro reconocimiento.