Restauración Templo Parroquial

REFUERZO ESTRUCTURAL REFUERZO ESTRUCTURAL DE LA PARROQUIA DE SAN DE LA PARROQUIA DE SAN JOAQUÍN DE FLORES DE JOAQUÍN DE FLORES DE

HEREDIAHEREDIA

MIGUEL CRUZ & ASOCIADOS LTDA.INGENIERÍA ESTRUCTURAL

MC-0000Participantes

HEREDIAHEREDIA

Ing. Miguel F. Cruz Azofeifa, Dr. Sc.Ing. Fabricio Chavarría Salas

MC-1129JN

� El templo se ubica en el distrito de San Joaquín en elcantón de Flores de Heredia.

� Pertenece a la Temporalidades de la Diócesis de Alajuela.

� Declarada patrimonio arquitectónico por el decreto N°27492-C (Gaceta N° 245 del 17 diciembre de 1998).

� De acuerdo con el historiados Vargas la ceremonia decolocación de la primera piedra fue el 11 de setiembrede 1865.

Descripción del temploDescripción del templo

de 1865.

� El festejo de bendición se efectuó el 01 de diciembre de1888.

� Al momento de la inauguración faltaban alguno detallesde las torres y las aceras exteriores.

� El templo tiene un especio ceremonial de 43 m de

largo por 17 m de ancho.

� Tiene tres naves divididas por columnas de madera

dentro de fustes del mismo material.

� Las naves laterales tienen cielos planos, pero la

central los tiene en forma de bóveda. Estos cielos

continúan sobre el presbiterio.


continúan sobre el presbiterio.

� En el extremo norte del presbiterio existe una capilla

y en el otro extremo se encuentra la sacristía.

� La construcción es a base de bloques de piedra(mampostería de granito) traídos de Cartago. En elexterior están expuestos y en el interior recubiertos conrepellos

� La unión entre los bloques se realizó con una argamasade cemento, cal y arena.

� Se considera que todo el espesor de las paredes no es depiedra y tiene un relleno de cal y canto.

� Los techos son a base de cerchas de madera apoyadas


� Los techos son a base de cerchas de madera apoyadasen las columnas internas y las fachadas norte y sur.

� La cubierta es de tejas de barro sobre láminasgalvanizadas .

� Las torres son de concreto reconstruidas en 1914 acausa del sismo de 1910.

Fachada principal

Fachada norte


Nave central

Interior


Cubierta de techos

Torre sur

� Se realizó un levantamiento de daños con base en visitas al sitio.

� Se consignó el deterioro en fichas de daños y en un plano para este efecto.

� Entre los daños existen: grietas, suciedad en paredes, daños en pintura, presencia de humedad, afloramiento de plantas, deterioro de acabado de piso, suciedad por aves, filtraciones en techos,

Levantamiento de dañosLevantamiento de daños

piso, suciedad por aves, filtraciones en techos, suciedad en techos, entre otros.

� A cada tipo de daño se le asignó un número, el cual se ubico en planta y en elevaciones.

Planos de daños y de grietasPlanos de daños y de grietas

� La metodología del fichero de daños se basa en la propuesta de la Arq. Paula Rojas.

� Los criterios de intervención son: consolidación, reintegración, reestructuración, reconstrucción, restauración y remodelación.

� Existen trece fichas: fachada oeste, este, norte sur, capilla, sacristía, columnas, pisos, torres, cubierta de techos, estructura de techos, coro y cruz.

Fichero de dañosFichero de daños

techos, estructura de techos, coro y cruz.

� Se recomienda realizar un trabajo de restauración de los elementos arquitectónicos y realizar un estudio técnico de las instalaciones eléctricas y mecánicas.

HumedadGrieta

Ficha de daños de fachada Ficha de daños de fachada principalprincipal

Grieta Afloramiento de plantas

PinturaGrieta diagonal

Ficha de daños de fachada Ficha de daños de fachada principalprincipal

Grieta diagonal Daño en zócalo

Oxidación del refuerzoGrieta horizontal

Ficha de daños de torresFicha de daños de torresSuciedad por aves Daño en zócalo

� Se realizó un estudio de la estructura para determinar la vulnerabilidad estructural.

� Se determinaron defectos de estructuración.

� Para ello se determinó las propiedades mecánicas de la mampostería con base en referencias bibliográficas.

� Se determinó el coeficiente sísmico de revisión

Estudio de vulnerabilidad Estudio de vulnerabilidad sísmicasísmica

� Se determinó el coeficiente sísmico de revisión según el CSCR-2002.

� Se estimó la posible aceleración producto de los sismos de Cóbano (1990), Piedras Negras (1990), Limón (1991) y Cinchona (2009).

� Se realizaron modelos matemáticos por

computador, los cuales se verificaron con los

daños (grietas) existentes por sismos anteriores.

� Con base en las fuerzas internas y la resistencia

de las paredes se estableció la vulnerabilidad de

la obra.

Estudio de vulnerabilidad Estudio de vulnerabilidad sísmicasísmica

� Estructura de techos simplemente apoyada en lasfachadas norte y sur y en las sacristías. No hay apoyoen las fachadas principal y posterior

� Ausencia de diafragma a nivel de techos o vigacorona.

� Muros de gran longitud sin apoyos intermedios (altaflexibilidad de los muros fuera de su plano).

� Altura de frontones sin apoyos fuera del plano.Columnas internas con apoyo simple con cerchas.

Defectos de estructuraciónDefectos de estructuración

� Altura de frontones sin apoyos fuera del plano.� Columnas internas con apoyo simple con cerchas.� Orificio del reloj (concentración de esfuerzos).� Arcos de buques sin refuerzo.� Concreto de las torres de baja capacidad y acero de

refuerzo con poco recubrimiento (óxido).

Fachadas sin apoyos

intermedios

Defectos de estructuraciónDefectos de estructuraciónÓxidoApoyo simple de cerchas

Defectos estructuralesDefectos estructurales

Grieta diagonal Grieta horizontal

Flexibilidad de paredes fuera de su plano

� Las propiedades mecánicas en este tipo deconstrucción es muy variable y requiere pruebasdestructivas. Se decidió utilizar valores mediossegún referencias de estudios.

� En el estudio se consideró la posible variación deun 50 %.

� Resistencia compresión: 6 kg/cm2.

Propiedades mecánicasPropiedades mecánicas

� Resistencia compresión: 6 kg/cm2.

� Resistencia tracción: 1.5 kg/cm2.

� Módulo de Young: 10 000 kg/cm2.

� Densidad del conjunto: 2 079 kg/m3.

� Zona sísmica: III.

� Sitio de cimentación: S3.

� Aceleración pico efectiva: 0.36g.

� Sistema tipo muro.

� Ductilidad local moderada con elementos frágiles.

� Factor de sobre-resistencia: 2.0.

� Factor de importancia: 1.0.

Coeficiente sísmicoCoeficiente sísmico

� Factor de importancia: 1.0.

� Ductilidad global asignada: 1.0.

� Factor espectral dinámico: 2.5.

� Reducción por vida útil: 2/3.

� Coeficiente sísmico: 0.30.

� Se utilizaron varias reglas de atenuación.

� Se escogió la regla que mejor predice cada sismo

con los datos en estaciones cercanas.

� Valores de aceleración pico efectiva estimados en

San Joaquín:

�Cóbano (1990): 0.139 g.

Aceleración por sismos Aceleración por sismos anterioresanteriores

�Cóbano (1990): 0.139 g.

�Piedras Negras (1990): 0.128g.

�Limón (1991): 0.088g.

�Cinchona (2009): 0.158g.

� Se utilizó el programa SAP 2000 v14.1.0.

� Se realizaron los modelos con la técnica del

elemento finito. Estos son del tipo “shell”

(cascarón).

� Se realizó un análisis modal (los periodos se

encuentran en la zona de valores constantes).

Modelos matemáticosModelos matemáticos

encuentran en la zona de valores constantes).

� Con estos se determinaron las formas modales

(flexibilidad del sistema) y zonas de

concentración de esfuerzos.

Fachadas norte y sur Sacristías

Modelos matemáticosModelos matemáticos

Fachada posterior Fachada principal

Grietas en fachadas norteGrietas en fachadas nortey y sursur

Grietasverticales

Grietashorizontales

Resultados del análisis con sismo de Resultados del análisis con sismo de CinchonaCinchona (fachadas norte y sur)(fachadas norte y sur)

Grietasdiagonales

Grietas en fachadas Grietas en fachadas principalprincipal

Grietashorizontales

Resultados del análisis con sismo de Resultados del análisis con sismo de CinchonaCinchona (fachada principal)(fachada principal)

Grietasdiagonales

Grietas en fachadas Grietas en fachadas posteriorposterior

Grietashorizontales

Resultados del análisis con sismo de Resultados del análisis con sismo de CinchonaCinchona (fachada (fachada posteriorposterior))

Grietasdiagonales

Resultados del análisis con sismo de Resultados del análisis con sismo de CinchonaCinchona ((sacristíassacristías))

Grietas horizontales

� Las fachadas son muy flexibles fuera de su plano

(primeras formas modales).

� Los periodos se encuentran en la zona de valores

constantes y máximo del espectro.

� Los modelos se validaron son las grietas

existentes.

Vulnerabilidad esperadaVulnerabilidad esperada

existentes.

� La resistencia del material para los tres valores

(0.5 Rmedia, Rmedia, 2Rmedia) es inferior a los

esfuerzos máximos.

� Los desplazamientos inelásticos esperados con el

análisis tipo diseño son inferiores a los límites.

Debido a la falla del material es de esperar que

los valores reales sean superiores.

� Puede existir colapsos parciales y total de las

cerchas de techos por desplazamientos relativos.


� El daño estructural presente se incrementará si

se presenta una aceleración similar a la de

revisión.

� Ese daños no cumple con los objetivos de

desempeño establecidos en el CSCR-2002.

� Es necesario reforzar la estructura de modo que

se incremente la rigidez, resistencia,

hiperestaticidad y redundancia del sistema.

� Este intervención debe realizarse a corto plazo


Este intervención debe realizarse a corto plazo

(no más de 2 años) debido al riesgo de la obra.

� Con base en los modelos matemáticos y los

resultados del análisis se realizó una

propuesta de refuerzo.

� El concepto de refuerzo consiste en

incrementar la rigidez de cada pared

introduciendo elementos nuevos que tomen

Refuerzo estructuralRefuerzo estructural

introduciendo elementos nuevos que tomen

las cargas laterales y las lleven a la

cimentación o a elementos existes en su

dirección fuerte.

� Zona sísmica: III.� Sitio de cimentación: S3. � Aceleración pico efectiva: 0.36g.� Sistema tipo muro.� Ductilidad local moderada con elementos frágiles.� Factor de sobre-resistencia: 2.0.� Factor de importancia: 1.0.� Ductilidad global asignada: 1.0.

Coeficiente sísmicoCoeficiente sísmico

� Ductilidad global asignada: 1.0.� Factor espectral dinámico: 2.5.� Reducción para elementos existentes: 2/3.� Reducción para elementos nuevos: 1.� Coeficiente sísmico: 0.30.

� Se construirá una armadura plana a nivel de la

corona de los muros de las fachadas norte y sur. Esta

se unirá a las cerchas de madera existentes para

reducir el número de elementos a colocar y para fijar

el techo a las paredes.

� Esta llevará la carga a las paredes principal y

posterior.

Refuerzo de fachadas norte Refuerzo de fachadas norte y sury sur

posterior.

� Debido a la longitud de las fachadas laterales se

construirán marcos de concreto reforzado que

llevarán parte de la carga a la cimentación.

� Una de las columnas de los marcos se

construirá dentro de las paredes existentes.

� El otro elemento vertical sustituirá la columna

de madera de división de las naves.

� Debido a la magnitud de las cargas laterales y

la poca carga vertical se construían vigas de


la poca carga vertical se construían vigas de

fundación para apoyar los marcos.

� Las vigas se colocarán a nivel de techos.

Dirección de oscilación (fuera del plano)

Armadura metálica unida a las cerchas

de madera existentes


existentes

Rigidez lateral de marcos de concreto reforzado

Apoyos en fachadas oeste, este y sacristías

Con refuerzo

Sin refuerzo


Momentos en dirección vertical (escala con resistencia incrementada en 50% del valor medio).

Con refuerzo

Sin refuerzo


Momentos en dirección horizontal escala con resistencia incrementada en 50% del valor medio).

Placas aisladas y columnas dentro

del muro

Placas aisladas y columnas dentro

del fuste de


del fuste de madera

Vigas de fundación

Marcos de concreto reforzado

Viga corona

Refuerzo de fachadas norte Refuerzo de fachadas norte y sur y sacristíasy sur y sacristías

Armadura metálica unida a las cerchas de madera existentes

Armadura metálica unida a las cerchas de madera existentes

Armadura metálica


Viga corona Cerchas existentes

Nivel de cielo

Viga de los marcos de concreto reforzado


Armadura metálica

Refuerzo similar en otras Refuerzo similar en otras obras Patrimonialesobras Patrimoniales

Foto de refuerzo de Basílica de Santo Domingo de Heredia

Refuerzo similar en otras Refuerzo similar en otras obras Patrimonialesobras Patrimoniales

Fotos de refuerzo de Monumento de la Parroquia de Santiago Apóstol (“Ruinas de Cartago”)

� Se colocarán tensores de techo que lleven la

cargas las fachadas norte y sur.

� Estos se colocarán en el plano de la cubierta y

sobre el cielo de la nave central.

� Los muros oeste y este se apoyarán en la

cercha americana. Para ello se construirá un

Refuerzo de fachadas Refuerzo de fachadas principal y posteriorprincipal y posterior

cercha americana. Para ello se construirá un

apoyo y se reforzará para tomar cargas en dos

direcciones.

Apoyos en fachadas norte y sur


Tensores de techo

Cercha americana reforzada

Tensores de varilla


� Se construirán columnas en el interior delos muros existentes en los campanarios.

� Los elementos nuevos no serán visiblesdesde el exterior.

� Estas están diseñadas para soportar lascargas laterales y se unirán a loselementos existentes.

Refuerzo de torresRefuerzo de torres

elementos existentes.� Lo anterior incrementa la rigidez y laresistencia.

Columnas internas de refuerzo

Muros existentes

Refuerzo de torresRefuerzo de torres

� La Parroquia de San Joaquín de Flores requiere serreforzada para cumplir con los objetivos de desempeño,salvaguardar la vida humana e incrementar la vida útil. Nose puede pretender cumplir los requisitos de obras nuevas.

� La propuesta debe ser respetuosa debido al carácterpatrimonial de la obra. El templo tiene y cuenta unahistoria que debe ser trasmitida a las siguientesgeneraciones. El impacto en la arquitectura debe sermínimo o nulo.En el presente trabajo se propone un refuerzo que toma en

ConclusionesConclusiones

� En el presente trabajo se propone un refuerzo que toma encuenta esos requisitos. Los elementos nuevos no seránvisibles al concluir la intervención.

� La propuesta de refuerzo incrementa la rigidez, lahiperestaticidad, ductilidad y la resistencia del sistema.

� Además pretende llevar las cargas a los elementosen su sentido fuerte y rígido.

� La estructura de techos estará correctamente fijadaa las paredes y al incrementar la rigidez del sistemase reduce la posibilidad de colapso parcial o total deltecho.

� Los esfuerzos en las paredes se reducensignificativamente. No obstante es de esperar algúntipo de daño para sismos fuertes, ya que ningún

ConclusionesConclusiones

significativamente. No obstante es de esperar algúntipo de daño para sismos fuertes, ya que ningúnrefuerzo es garantía de cero daño (incertidumbre demateriales y de amenaza).

� Será responsabilidad de otras generaciones reparar yreforzar esos y otros daños para conservar el templo.

Restauración Templo Parroquial

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