acading.org.vela portada estación de ensayo típica en ambiente urbano (maracaibo). figura del...
TRANSCRIPT
BOLETÍN 26
BOLETÍN 26
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat
ANIH
Palacio de las Academias, Bolsa a San Francisco, Caracas, 1010 – Venezuela
Apartado Postal 1723 - Caracas, 1010 – Venezuela.
Oficina Administrativa: Edif. Araure, Piso 1, Ofic. 104, Sabana Grande,
Caracas, 1050 - Venezuela.
Teléfonos: (+58-212) 761.03.10 / 761.20.70
Correo-e: [email protected] / url: www.acading.org.ve
LA PORTADA Estación de Ensayo típica en Ambiente Urbano (Maracaibo).
Figura del Trabajo de Incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat de la Acad. Oladis Trocónis de Rincón
Título Original:
BOLETÍN 26
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat
Diseño y Diagramación: ANIH
Diseño de Portada: ANIH
Compuesto por caracteres: Times New Roman, 11
Caracas - Venezuela
Edición Digital
Mayo 2014
Depósito Legal: pp200103CA232
ISSN: 1317-6781
INDIVIDUOS DE NÚMERO
Sillón I Roberto Úcar Navarro
Sillón II Oscar Grauer
Sillón III Manuel Torres Parra
Sillón IV Nagib Callaos
Sillón V José C. Ferrer González
Sillón VI Asdrúbal A. Romero Mújica
Sillón VII Eduardo Roche Lander
Sillón VIII José Grases Galofre
Sillón IX Alfredo Guinand Baldó
Sillón X Gonzalo J. Morales Monasterios
Sillón XI Oladis Troconis de Rincón
Sillón XII Guido Arnal Arroyo
Sillón XIII Luís Giusti
Sillón XIV Vacante
Sillón XV Alberto Urdaneta Domínguez
Sillón XVI Víctor R. Graterol Graterol
Sillón XVII Vacante
Sillón XVIII Arnaldo José Gabaldón Berti
Sillón XIX César Quintini Rosales
Sillón XX Luís Enrique Oberto González
Sillón XXI Vladimir Yackovlev
Sillón XXII Heinz Henneberg G.
Sillón XXIII Vacante
Sillón XXIV Simón Lamar
Sillón XXV Vacante
Sillón XXVI Franco Urbani Patat
Sillón XXVII Vacante
Sillón XXVIII Rubén Alfredo Caro
Sillón XXIX Eli Saúl Puchi Cabrera
Sillón XXX Vacante
Sillón XXXI Mario Paparoni Micale
Sillón XXXII Roberto César Callarotti Fracchia
Sillón XXXIII Aníbal R. Martínez
Sillón XXXIV Walter James Alcock
Sillón XXXV Oscar Andrés López Sánchez
COMITÉ DIRECTIVO
Presidente: Manuel Torres Parra
Vicepresidente: Rubén Alfredo Caro
Secretario: José Grases Galofre
Tesorero: Vladimir Yackovlev
Bibliotecario: Franco Urbani
COMISIÓN EDITORA
Aníbal R. Martínez, Presidente
Rubén Alfredo Caro
Oladis Troconis de Rincón
Vladimir Yackovlev
Francia Galea
Carlos Raúl Canard
LA ACADEMIA NACIONAL DE LA INGENIERÍA Y EL HÁBITAT
HACE CONSTAR QUE LAS PUBLICACIONES QUE PROPICIA
ESTA CORPORACIÓN SE REALIZAN RESPETANDO EL
DERECHO CONSTITUCIONAL A LA LIBRE EXPRESIÓN DEL
PENSAMIENTO; PERO DEJA CONSTANCIA EXPRESA DE QUE
ESTA ACADEMIA NO SE HACE SOLIDARIA DEL CONTENIDO
GENERAL DE LAS OBRAS O TRABAJOS PUBLICADOS, NI DE
LAS IDEAS Y OPINIONES QUE EN ELLOS SE EMITAN.
MIEMBROS HONORARIOS
Ignacio Rodríguez Iturbe
Graziano Gasparini
Gustavo Rivas Mijares
Salomón Cohén
Celso Fortoul
Gustavo Ferrero Tamayo
José Ignacio Moreno León
Roberto Centeno
Miguel Bocco
Mariana Henrriette Staia
Rodolfo Tellería
MIEMBROS CORRESPONDIENTES
EXTRANJEROS
William A. Wulf (Estados Unidos)
Jacky Lesage (Francia)
MIEMBROS CORRESPONDIENTES
POR EL ESTADO MIRANDA
Alejandro J. Müller Sánchez
Martín Essenfeld Yahr
Joaquín Lira–Olivares
Carlos Genatios Sequera
MIEMBRO CORRESPONDIENTE
POR EL ESTADO MÉRIDA
Julián Aguirre
ÍNDICE
BOLETÍN 26
SESIÓN SOLEMNE
de incorporación de Miembro Académico a
la ANIH
MIEMBROS HONORARIOS
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat del Ing. Roberto Centeno, como
Miembro Honorario, el 20 de febrero del 2013
- Discurso de Presentación del Acad. José Grases .................... 10
- Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno ........... 15
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres
Parra .................................................................................. 30
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat del Ing. Miguel Bocco, como Miembro
Honorario, el 14 de marzo del 2013
- Discurso de Presentación del Acad. Ruben Caro ................... 33
- Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco ............... 37
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres
Parra .................................................................................. 42
Sesión Solemne de incorporación a la Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat de la Dra. Mariana Staia, como
Miembro Honorario, el 1º de agosto del 2013
- Discurso de Presentación del Acad. Vladimir Yackovlev ....... 45
- Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia .......... 48
- Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres
Parra .................................................................................. 57
ARTÍCULOS TÉCNICOS
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la
Ingeniería Estructural Venezolana, Ing. Acad. José Grases .......61
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y
Sismorresistencia en la Venezuela de 1900. Caso del Sismo de
San Narciso del 29 de octubre de 1900, Alejandra Leal
Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard ......89
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las
Estructuras de Concreto Armado, (Trabajo de Incorporación a
la Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat), Acad.
Oladis Trocónis de Rincón .......................................................135
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento
de Plantas de Edificios Bajo Flexotorsión en un Plano
Horizontal, (Trabajo de Incorporación a la Academia Nacional
de la Ingeniería y el Hábitat), Acad. Mario Paparoni ...............199
SESIÓN SOLEMNE
de incorporación de Miembro Académico a la ANIH
MIEMBROS HONORARIOS
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat del
Ing. Roberto Centeno, como
Miembro Honorario,
el 20 de febrero del 2013
10
Discurso de Presentación del Acad. José Grases
Hace unos cuatro o cinco meses el doctor Roberto Centeno y quien les
habla, coincidimos un sábado por la mañana en la Universidad
Católica, institución en la cual él formó parte de la primera promoción
de Ingenieros allí graduados. Dado que ese día Roberto no tenía
vehículo aceptó mi invitación de retornar juntos en el que yo tenía.
Tráfico por medio, casi dos horas después llegábamos sanos y salvos a
la quinta La Chichi, en El Rosal, hogar de los Centeno-Pulido desde
hace muchos años. En la despedida, la frase de Roberto fue: “Chico
que lástima, se nos hizo corto este viaje”.
De modo que cuando en nuestra Academia Nacional de la Ingeniería y
el Hábitat se propuso mi nombre para dar esta bienvenida al Doctor
Roberto Centeno como Miembro Honorario, acepté gustosamente tan
honrosa distinción.
Ya con papel de reciclaje por delante, lápiz y en la más absoluta
oscuridad –así se escribe lo que uno disfruta- y cuidando la caligrafía
para poder entender lo escrito al día siguiente, me di cuenta que la tarea
emprendida podía ser muy fácil si describía al amigo de siempre, más
no tan sencilla si deseaba abocetar al académico. La bienvenida debía
guardar un cierto equilibrio entre lo anecdótico, propio de nuestra
amistad y la relación profesional que hemos mantenido a lo largo de
este último medio siglo. Para esa segunda parte me encontraba frente a
múltiples caminos por los cuales el doctor Centeno ha transitado
exitosamente, señalando la ruta correcta en cada uno de ellos.
De todos los posibles, hay uno novedoso en nuestro medio profesional,
que es el relativo a la Confiabilidad de los Proyectos y Obras de
Discurso de Presentación del Acad. José Grases
11
Ingeniería. Compartimos allí inquietudes comunes, pues Roberto ha
sido pionero en la incorporación del tema confiabilidad en la Ingeniería
Geotécnica, al igual que en su momento lo fuera el distinguido
académico doctor Víctor Sardi Socorro en temas de Hidráulica e
Ingeniería Estructural y, más recientemente otros colegas en el dominio
de la Ingeniería Sismo-resistente. Roberto, repito, desde hace años
promovió y predicó la inclusión de las probabilidades en su
especialidad, para cuantificar el riesgo de alcanzar estados de
desempeño indeseables, como por ejemplo: la inestabilidad de taludes,
los suelos expansivos, los asentamientos intolerables del terreno, la
sobrevivencia de pavimentos asfálticos, el deterioro patológico de
algunas estructuras y muchos otros más. Ese riesgo de alcanzar estados
de desempeño indeseables, debemos cuantificarlo también los que
lidiamos con las incertidumbres propias de los terremotos. De modo
pues, que esas inquietudes por modelar problemas con variables
inciertas, convergen, independientemente de la especialidad, en la
búsqueda de una más acertada descripción de lo observado. Es en ese
reto al ingenio donde han sido comunes nuestros afanes, hacia modelos
o descriptores que nos acerquen hacia soluciones más creíbles, más
cercanas a lo que hoy pudieramos aceptar como verdad. Y esto trae a la
memoria una frase de nuestro excelso universitario, Don Andrés Bello,
según la cual: “Todas las verdades se tocan”.
Los escritos y textos resultado de sus quehaceres diarios, que Roberto
Centeno nos ha ido obsequiando a sus colegas con el tiempo, larga lista
para ser citada aquí, reflejan la necesidad de comprender bien desde un
comienzo el problema que se desea resolver o evaluar. Es un primer
paso que no se debe obviar cualquiera sea la investigación emprendida.
Esto lo expresó de modo muy sintetizado el profesor Emilio
Rosenblueth de la Universidad Nacional Autónoma de México, luego
del catastrófico sismo que afectó la capital de ese país en 1985. En
conversación informal nos dijo: “Hemos progresado mucho, pues ya
sabemos lo que no sabemos”. Efectivamente, saber lo que no se sabe,
es la primera piedra para ir levantando un sólido muro de
conocimientos. Son como esos muros de piedra seca -sin argamasa-
estables durante siglos, que sirven para retener suelos que luego se
cultivan y da frutos.
Discurso de Presentación del Acad. José Grases
12
Y esa cualidad de aprender a trabajar con información incierta, resalta
en la obra escrita de Roberto. Describe allí los métodos más adecuados
y actualizados para abordar problemas de complejidad variada, con
materiales de propiedades esencialmente inciertas que deben soportar
diversas acciones de la naturaleza, también inciertas. De todas estas, la
única determinista es la vieja y siempre presente aceleración de la
gravedad terrestre.
De modo que volviendo a las contribuciones del Doctor Centeno, a ese
destacado y novedoso aporte que hemos señalado, además de otros
dirigidos al correcto ejercicio de su profesión, se suma su permanente
disposición por divulgar y enseñar el conocimiento probado. Y esto lo
ha ejercido el Profesor Centeno, tanto a nivel de pregrado como de
postgrado, desde que se graduó, lo cual ha sido muy acertadamente
premiado con la Orden de la UCAB. Me consta, como jurado que he
sido de memorias sobre investigaciones dirigidas por él, que cuando los
estudiantes se encaminan hacia su puerta en procura de consejos para
realizar sus trabajos, no necesitan tocar esa puerta: ésta, siempre se
encuentra abierta.
Estas dos pinceladas y otras muchas más que quedan en el tintero, son
las de un académico nato. Y no es, como pudiera pensarse, por
herencia, aun cuando sobran motivos. Su tío abuelo, el doctor Melchor
Centeno Graü, reconocido precursor de los estudios de sismología en
Venezuela, fue miembro fundador de la Academia de Ciencias Físicas,
Matemáticas y Naturales, y su voz, como Presidente de esa corporación
se oyó en este mismo recinto. Además, el profesor Roberto Martínez
Centeno, sobrino de don Melchor y tío de nuestro Roberto, fundó el
celebérrimo Colegio San Pablo. Allí, él, sus 3 hermanas y 2 hermanos,
todos graduados de Maestro, impartieron docencia. Viene a cuenta
recordar que varios textos de apoyo docente en el citado colegio, así
como en los públicos, fueron escritos por el profesor Roberto Martínez
Centeno.
Pienso que la formación profesional no es cuestión de herencia, aún
cuando siempre puede ser una motivación. Es otra cosa. Es el resultado
de una disciplinada inquietud personal por superarse, por llegar al
fondo de lo que se da por conocido, ampliarlo si cabe y, con ese bagaje,
Discurso de Presentación del Acad. José Grases
13
evaluar si las soluciones que se dan a los problemas de la profesión que
él ha abrazado, son las adecuadas Luego, transmitir esas experiencias a
los más novatos, que han sido sus agradecidos discípulos. Me atrevo a
decir que Roberto ejemplifica la recomendación de William James,
citada en la edición de “El Amor a la Sabiduría” de Gilson,
cuidadosamente preparada por el profesor Rafael Tomás Caldera, la
cual reza así: “No permitáis que ningún joven esté ansioso acerca del
resultado final de su educación. Cualquiera que sea la línea de su
especialidad, si se mantiene fielmente ocupado cada hora del día
laborable, puede dejar, sin riesgo alguno, que el resultado aparezca
por sí mismo. Puede contar con perfecta certeza que una bonita
mañana se despertará para encontrarse a sí mismo como uno de los
hombres competentes de su generación”.
Esa es, y me dirijo a los más jóvenes de la audiencia, una de las
muchas lecciones que nos ha venido brindando el Doctor Roberto
Centeno. Y, para no alargarme más, hay allí, creo yo, otra de esas
‘verdades que se tocan’ postuladas por don Andrés Bello. Es que
Roberto y quien les habla compartimos, desde nuestra escuela primaria,
el lema del Colegio América donde ambos cursamos hasta el cuarto
año de bachillerato. En latín, el lema del Colegio América decía: “Ad
astra per ardua”. Para los que estamos fallos en latín: “A las estrellas
por el camino arduo”. O sea, no es el apostar al 5 y 6, ni es el importar
a 10 y vender a 100, o anotarse en una lista a la espera que le presten
vivienda. No, precisamente no es eso. Nada que ver con eso. Son tres
cosas: (1) servir a los demás; (2) servir a los demás; (3) servir a los
demás.
Y ese ha sido el común denominador de las lecciones que debemos
aprender de Roberto Centeno a lo largo de ese amplio sendero que ha
venido transitando, donde ha sembrado nuevos conocimientos. Y es
por eso, que hace ya años Roberto se hizo, se moldeó y creció, como
un académico nato. Toda su extensa y original obra así lo refleja.
¿Cómo no agradecerle al doctor Centeno que haya aceptado nuestra
invitación de sumarse a esta, nuestra Academia Nacional de la
Ingeniería y el Hábitat?
Discurso de Presentación del Acad. José Grases
14
Doctor Roberto Centeno Werner, en nombre de todos nuestros colegas
de la Academia de Ingeniería, a los cuales me sumo, sea usted
bienvenido a esta, su casa.
15
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
LA CONFIABILIDAD DE LOS PROYECTOS Y OBRAS DE
INGENIERÍA GEOTÉCNICA DE ACUERDO AL ESTADO DEL
ARTE DEL CONOCIMIENTO A COMIENZOS DEL SIGLO XXI.
I.- A MANERA DE SALUTACIÓN.
Señor Presidente de la Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat
Acad. Dr. Manuel Torres Parra, demás miembros de la junta directiva
hoy presentes, Señores individuos de Número de la Academia de la
Ingeniería y de otras Academias invitadas a este acto. Distinguidas
invitadas e invitados.
Debo agradecer a los Individuos de Número de la Academia de la
Ingeniería y el Hábitat y a sus miembros Honorarios, el privilegio del
cual ha sido objeto mi persona, al ser escogido como miembro
honorario de esta ilustre corporación, para formar parte de la misma y
dedicar, de ahora en adelante, un mayor empeño en mis labores como
ingeniero consultor y como docente de postgrado. Comparto esta
actividad académica con ilustres ingenieros y arquitectos venezolanos,
por quienes siento especial respeto y consideración, por ser personas
especiales que han contribuido al desarrollo de nuestro país y a la
investigación aplicada en la ingeniería civil.
Deseo expresar mi especial agradecimiento y cariño a mi amigo de
muchos años, José Grases Galofre, eminente doctor ingeniero
venezolano, quien ha dedicado la mayor parte de su vida al estudio de
los fenómenos sísmicos y a la preparación y actualización de las
Normas Sismo Resistentes, destinadas a minimizar la acción de estos
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
16
fenómenos naturales en las estructuras civiles que conforman la
vivienda realmente digna de los venezolanos y extranjeros, en las
edificaciones educativas públicas y privadas y las edificaciones
relacionadas con la salud y en toda obra civil o línea de vida que sirva
para dar mayor seguridad a sus ocupantes, usuarios y visitantes. José ha
sido el promotor ante la Junta Directiva de la Academia para propiciar
mi incorporación al seno de la misma.
Soy alumno fundador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
Católica Andrés Bello, pues tuve la suerte de iniciar mis estudios
superiores en esa casa de estudios en el año 1953, hace sesenta años, y
tuve el inmenso privilegio de ser formado por eminentes profesores, la
mayoría de ellos, ya fallecidos, entre los cuales los doctores Santiago
Vera Izquierdo y Eduardo Arnal Mayerston, formaron parte, como
miembros honorarios, de esta ilustre academia.
Vaya mi recuerdo muy especial a los apreciados profesores Justo
Pastor Farías Mendoza (epónimo de nuestra promoción), Antonio
Álamo Bartolomé, Hugo Pérez La Salvia, Hipólito Kwiers Rodríguez,
Blas Lamberti Cano, Inocencio Aldanondo, Luis Carlos Bonilla, José
María Vélaz, Carlos Reyna Rodríguez, David Darío Brillembourg,
Manuel Pernaud, Henry Castillo Pinto, José Marimón Bota, José
Ladislao Andara, Arístides Calvani, Andrés Reverón Larré, Enrique
Fanjul Casielles, Eduardo Gil Santiago y José Ramón Velazco Guerra,
todos ellos ya fallecidos
También quiero expresar mi amistad, alto aprecio y profundo respeto a
mis notables profesores Luis Pérez Olivares, Juan Sanánez Carranza,
Celso Fortoul Padrón y Pedro Azpúrua Marturet, a quienes tenemos la
suerte de que estén entre nosotros. Ellos nos enseñaron el valor de la
ética y de la moral profesional como condición “sine quanon” para
ejercer honorablemente la profesión de ingeniero.
No dejemos perder el buen concepto que en las décadas de 1940 a 1970
llegó a tener la gente común de los profesionales de la ingeniería; a
quienes consideraban seres especiales dotados de los conocimientos y
de la seriedad, ambos requeridos, para garantizarles el proyecto y la
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
17
construcción de obras que les proporcionaban muy buena calidad de
vida.
Para quienes no me conocen, considero mi deber expresarles que he
dedicado la mayor parte de mi vida profesional al ejercicio de la
ingeniería geotécnica y a la docencia universitaria en pregrado y en
post grado, actividades en las cuales llevo 54 años de continua brega,
incluyendo los cinco años, que he dedicado a la actividad pública en
los ministerios de Obras Públicas, Transporte y Comunicaciones y en
la C.A Metro de Caracas, donde he servido honorablemente y con la
debida dedicación en beneficio de mi país.
Hoy me corresponde presentar a ustedes el Discurso de Incorporación a
esta Distinguida y Reconocida Academia Nacional, el cual versará
sobre “ La Importancia de los Estudios de Confiabilidad en el caso de
las Obras de Ingeniería Geotécnica, y el Estado del Arte sobre este
tema a Principios del Siglo XXI”.
Tengo la absoluta convicción de que los conceptos que expondré en
este discurso resultarán de utilidad para mis colegas académicos, así
como para los profesionales de la ingeniería a quienes por algún medio
pueda llegarles este discurso.
II.- EVOLUCIÓN DE LA ENSEÑANZA DE LA CONFIABILIDAD
EN LOS PROYECTOS Y OBRAS DE INGENIERÍA DE SUELOS.
En el año 1955, comencé a estudiar dos materias relacionadas con la
especialidad que hoy ejerzo, eran estas dos materias: “Mecánica de
Suelos e Ingeniería de Fundaciones” y “Geología”. En ese tiempo los
jóvenes estudiantes no comprendíamos suficientemente bien la
importancia que la geología tiene para un profesional de la ingeniería
civil. Se trataba de una materia con alto componente descriptivo de las
formaciones rocosas, de la edad de estas formaciones y de lo que hoy
se conoce como geología estructural. Apenas si se tocaba lo
relacionado con el origen de los suelos y con lo que tiene que ver con
la geomorfología, la cual es la parte de la geología que estudia las
formas de la superficie terrestre, y describe minuciosamente los paleo
procesos que requieren ser identificados en el terreno, en forma
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
18
minuciosa, antes de intentar el inicio en firme del proyecto de toda obra
importante de ingeniería civil.
Otra materia incluida en el pensum a principios de los años cincuenta
es la Estadística y la Teoría de Probabilidades, materias que por lo
general eran dictadas en ese tiempo por matemáticos puros, quienes
que no tenían relación alguna con la ingeniería, y quienes, en
consecuencia, hacían que estas materias resultaran tediosas para los
estudiantes. Por otra parte se tocaba el tema relacionado con la teoría
de errores, en una forma muy teórica, lo cual hacía de este tema algo
sumamente árido y poco práctico para un futuro ingeniero civil.
La mayoría de los problemas que se resolvían en clase, ya sea en
mecánica de los suelos o en ingeniería de fundaciones, solo utilizaban
los valores determinísticos de los parámetros que intervenían en una
fórmula o modelo. Se consideraba que el uso de las variables
probabilísticas era tema para cursos de post grado. Por ello los
egresados de la carrera de ingeniería civil de las universidades
venezolanas no tenían la formación requerida para estimar la
confiabilidad de un determinado proyecto de ingeniería de suelos, en el
que interviene la aleatoriedad.
En la evaluación de los resultados de los estudios de estabilidad de
taludes naturales y de terraplenes construidos con suelos compactados,
se utilizaba el solo concepto del “factor de seguridad”, comparando la
“resistencia mínima del suelo al corte” con la “solicitación en el caso
más desfavorable”. Los factores de seguridad de la época habían sido
determinados por expertos foráneos y no necesariamente eran válidos
en Venezuela. En tales evaluaciones de la estabilidad se omitía el
concepto de la “probabilidad de falla” y del “tiempo para alcanzar la
falla”, conceptos que fueron expuestos con suma claridad por el
profesor Milton Harr en su texto “Reliability-Based Design in Civil
Engineering, publicado por Mc Graw Hill”en el año 1987.
El concepto de la importancia del mantenimiento y de la conservación
en las obras de ingeniería, con el fin de lograr una vida de servicio que
permita un costo anual de funcionamiento tolerable para la economía
del país, se tocaba muy tangencialmente.
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
19
Los cincuenta y cinco años que han transcurrido desde el momento
cuando la Universidad nos otorgó el título de ingenieros civiles, hasta
hoy, se han encargado de abrirnos los ojos para indicarnos que no
hemos alcanzado la meta de obtener obras civiles duraderas. No es raro
ver que obras públicas inauguradas con enorme festejo, solo tarden tres
o cuatro años en mostrar falla funcional cuando han sido proyectadas
para durar quince o veinte años. Otras han llegado a durar menos de
tres meses, lo cual es algo insólito..
La técnica de evaluación y seguimiento de los procesos constructivos
ha adelantado mucho en estos cincuenta y cinco años pudiéndose decir
que hoy se cuenta con métodos avanzados de diseño experimental, lo
cual permite optimizar dichos procesos en forma totalmente amigable
para los ingenieros civiles. Teniendo a mano estas modernas
facilidades es una falta de responsabilidad no aplicarlos para obtener
obras duraderas y seguras.
Una universidad de prestigio hace lo posible por que sus egresados
estén bien preparados para investigar y detectar, por medios científicos,
las causas responsables de las fallas prematuras de las obras. De no
hacerlo, se utiliza una política equivocada y desfasada de educación
superior y no se están produciendo los profesionales que el País
requiere para su desarrollo sustentable.
Estimo necesario advertir que todos los diseños y proyectos de obras
públicas y privadas deben contemplar la supervisión permanente de la
obra civil concluida, con el fin de ir comprobando si su
comportamiento se ajusta a lo esperado en el proyecto. Omitir esta
advertencia conlleva al rotundo fracaso de las obras y un duro golpe
para las inversiones hechas en ellas. Un ingeniero experto es quien
investiga a largo plazo el comportamiento de sus obras para aprender
de lo que observa.
No debemos olvidar que, al igual que los profesionales de la medicina,
quienes son los garantes de la salud; los ingenieros somos los garantes
de la seguridad de quienes habitan edificaciones proyectadas y
construidas por nosotros y quienes hacen uso diario de obras públicas y
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
20
de servicios que les permiten vivir con mayor comodidad, Esas
personas, quienes conforman el 98% de la población ponen toda su
confianza en nosotros, quienes apenas conformamos el dos por ciento
de ella.
III.- PROCEDIMIENTOS RECOMENDABLES PARA HACER MÁS
EFICIENTE LA EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE LA
CONFIABILIDAD DE UNA OBRA.
III.1 Aporte de los viejos moradores del lugar. Consultas a los
Cronistas de las Ciudades. Consultas a los Ingenieros Locales. Visitas a
las Hemerotecas.
La experiencia de muchos años nos ha enseñado que de nada vale
disponer de programas sofisticados de cálculo que contemplen el
empleo de variables probabilísticas en la ingeniería geotécnica, si no
disponemos de una información preliminar y básica que nos permita
entender bien el ambiente geográfico, geotécnico y geológico en el que
nos tocará trabajar.
No siempre la solución de los problemas de ingeniería geotécnica exige
de la actuación exclusiva de profesionales que solo dominen esa
especialidad. La conformación de equipos multidisciplinarios permite
tener una visión más amplia de los problemas a ser enfrentados.
Inclusive la actuación de personas ajenas a la profesión, pero
conocedoras del lugar donde se pretende construir una obra de
ingeniería geotécnica puede aportar valiosísima información que no se
encuentra en textos de ingeniería, ni se obtiene en cursos de postgrado.
La simple observación de foto pares antiguos en los que aparecen los
abanicos aluvionales y conos de deyección sobre los cuales se han
desarrollado los balnearios de Macuto, Caraballeda, Los Corales,
Camurí Chico, Carmen de Uria, Playa Azul, Naiquatá y Camurí
Grande en el Litoral Central explica sin mayores inconvenientes el
origen de los graves daños que produjo el evento de Diciembre de 1999
y que lamentablemente se reactivó con menor furia con las lluvias de
Febrero de 2005. Basta conversar con los viejos moradores de estas
poblaciones y con expertos como el Ing. David Pérez Hernández, para
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
21
comprender que no se trata de desastres naturales, pues son una guerra
avisada que viene cobrando numerosas víctimas.
Una fuente de información muy valiosa para los ingenieros proyectistas
de obras civiles es la que se resume en los mapas edafológicos y en el
aporte que significan los Índices Climáticos, mejor conocidos como
Índices de Thornwaite. Son muchos los mapas edafológicos que existen
en Venezuela, pues los edafólogos son los encargados de preparar
dichos mapas para determinar las zonas que mejor se prestan para el
cultivo de plantas que sirven para la alimentación. La terminología
utilizada por los edafólogos es virtualmente desconocida para los
ingenieros civiles, y por ello el autor de este discurso ha preparado un
diccionario que permite traducirlos con fines ingenieriles. Dicha
traducción nos fue solicitada por el Programa Naciones Unidas en
Desarrollo (PNUD) hace ya casi veinte años.
Por otra parte, nunca olvidamos la amena y provechosa lectura de la
primera novela venezolana, escrita en 1890 por Manuel Vicente
Romero García, la cual lleva por título PEONIA, y que fue editada por
Panapo en 1986; ésta nos fue obsequiada por nuestra inolvidable y ya
fallecida amiga Flor de Singer, competente geógrafa venezolana y
diligente dirigente vecinal, quien fue la esposa del eminente y muy
apreciado amigo el Geógrafo. Geomorfólogo André Singer. En ella se
describen las grandes crecientes del, aparentemente manso, río
Guarenas que hacían imposible el vadeo de su cauce. Impresiona
mucho la expresión de Carlos Contreras, el personaje principal de la
novela, cuando dice “¡Oh! ¡Naturaleza! ¡Qué cambios. Ayer no más
llevaba en su corriente un caudal enorme de aguas, piedras, árboles y
basuras, y hoy baja casi humilde”.
Tampoco olvidamos la lectura de los diarios del Barón Alejandro Von.
Humboldt, escritos durante sus travesías por los caminos del Cerro de
El Ávila en sus viajes hacia La Guaira. En ellos se describe
magistralmente la ocurrencia de aludes torrenciales provenientes de la
falda sur del Guaraira Repano, los cuales formaron los grandes
pedregales que conforman las urbanizaciones La Florida, El Pedregal,
Country Club de Caracas, La Castellana, Altamira y Los Palos
Grandes.
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
22
Hoy día existe suficiente evidencia histórica y cartográfica que permite
concluir que el cauce del Rio Guaire el cual recorre la zona urbana de
Caracas, entre Macarao y Petare, y desemboca en el Rio Tuy, al este de
Caucagua, fue movido hacia el Sur, por los aludes torrenciales
ocurridos algunas decenas de años antes de la llegada de los
conquistadores españoles a América.
III.2.- Visitas de Campo y Manera de Aprovecharlas al Máximo
Cuando se observan grietas de contracción en la superficie de los
terrenos planos y en la cara expuesta de los taludes de corte en la
estación de sequía, ello es una señal inequívoca de la presencia de
suelos expansivos. Estos suelos se comportan mal en las obras de
ingeniería.
La presencia de “cuevas” en terraplenes construidos con suelos finos,
conformando pequeños túneles, que parecen cuevas de lagartijos; es
una señal de aviso sobre la presencia de un paisaje de suelos
dispersivos (Horizonte Nátrico), en los que el catión sodio domina
sobre el resto de los cationes disueltos en el agua de los poros. En estos
casos, el riesgo de falla por hundimiento brusco de estos terraplenes es
elevado; especialmente en la zona vecina a los taludes.
La presencia de suelo fino limoso de color blanquecino al pié de las
cárcavas que se observan en la superficie de los taludes es señal de
lavado de finos por el fenómeno de la dispersión. Una situación de esta
naturaleza es peligrosísima en un sitio de presa, pues de ser utilizado el
suelo dispersivo para construir su núcleo impermeable, se corre el
grave riesgo de que se produzca el fenómeno de “tubificación”
conocido en idioma inglés como “pipping”, con muy severo daño para
quienes moran aguas abajo.
Los paisajes constituidos por depósitos eólicos, tipo loess (limos
arrastrados por el viento), como los que se observan en el Este de la
Isla de Margarita, o en casi todo el territorio de la ciudad de Puerto
Ordáz y en la península de Paraguaná; son propensos a la ocurrencia de
fallas por colapso cuando se llega a saturar el suelo. La probabilidad de
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
23
falla de fundaciones apoyadas sobre este tipo de suelo es sumamente
alta. Estos paisajes presentan taludes casi verticales, los cuales tienen
esa forma por mostrar cohesión aparente muy importante y por exponer
poca superficie a la acción de las lluvias.
III.3.- EMPLEO DE PARES ESTEREOSCÓPICOS PARA EL
ANÁLISIS DE RUTAS Y DE TERRENOS.
Las visitas al sitio, ya indicadas en el apartado precedente, se optimizan
notablemente cuando se ha realizado un estudio previo de pares
estereoscópicos secuenciales del sector; es decir, que correspondan a
vuelos realizados en diferentes fechas muy anteriores a la visita. El
equipo profesional que lleva a cabo la visita, podrá contar con un mapa
de ruta o del sitio en el que se ha vaciado el resultado de la foto
interpretación, el cual le permite afinar la vista en los sitios riesgosos
detectados con el análisis de los referidos pares.
El empleo de las fotografías aéreas obtenidas con el uso de película
infra roja, del tipo falso color, permite detectar zonas húmedas en las
que la resistencia al corte de los suelos es generalmente baja. Ello
ayuda a detectar zonas peligrosas en los taludes. Esta recomendación es
algo complicada de ser puesta en práctica, debido a la rigurosa censura
militar venezolana, por cuanto la fotografía infra roja puede detectar
camuflaje de armas de guerra.
IV.- TIPOS DE VARIABLES UTILIZADAS POR LOS
INGENIEROS GEOTÉCNICOS. VENTAJAS DE LA APLICACIÓN
DE LAS VARIABLES PROBABILÍSTICAS
Hasta hace menos de diez años, la mayoría de los ingenieros
geotécnicos utilizaban los valores “más desfavorables” reportados por
los ensayos de laboratorio, o de campo, para fundamentar en ellos sus
diseños y proyectos.
Cuando en el año 1973 empezamos a emplear las variables
probabilísticas para verificar la calidad del trabajo de construcción de
los pavimentos del Aeropuerto Internacional Simón Bolívar, debimos
enfrentar severas críticas por parte de los contratistas de obra, quienes
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
24
alegaban que nuestro trabajo no estaba respaldado por las
especificaciones constructivas que formaban parte integral de su
contratos con el Ministerio de Obras Públicas y que todo parecía un
juego de lotería en el que no estaban obligados a participar.
La ventaja que representa para el contratista la aplicación del método
AQL (ACCEPTANCE QUALITY LEVEL), por primera vez aplicado
a obras de ingeniería civil en el ensayo experimental AASHO en el año
1960; consistía en establecer reglas de juego claras y fundamentadas en
la aplicación de la estadística a la ingeniería civil. En este
procedimiento se pre establecen los valores “máximo” y “mínimo”,
físicamente factibles, de las variables aleatorias de control, los cuales,
por experiencia, conllevan a fallas funcionales prematuras.
A partir de los valores medidos en obra se calcula el porcentaje de la
misma que queda fuera de dichos valores de control (áreas inferior y
superior de las colas de la distribución mejor ajustada a la data de
campo) Si la evaluación del lote de trabajo cumple con lo establecido
en el plan AQL, el lote de trabajo es aceptado, a pesar de que el mismo
pueda contener valores aislados por debajo o por encima de los valores
de control, toda vez que lo que realmente importa es controlar el
porcentaje de material colocado y procesado en el lote, que se ubique
fuera de estos valores de control.
Además, el método AQL establece el tamaño de la muestra en función
del riesgo de la obra, utilizando tamaños mayores para obras riesgosas
y menores para obras no riesgosas. Para tal fin se realizan mediciones
en obra, las cuales se pueden obtener con el empleo de métodos no
destructivos, para agilizar la toma de decisión, cuando todavía se está a
tiempo para evitar la obtención de producto defectuoso y el riesgo de
perder la totalidad del lote de trabajo.
El método AQL es especialmente valioso para inspeccionar lotes de
trabajo en los que se utilizan materiales cuya calidad depende de la
temperatura de compactación, como lo es el cemento asfáltico, por
cuanto cuando ella es baja, el material no se puede compactar y debe
ser rechazado en su totalidad. La combinación de los modernos
termómetros infrarrojos y de los equipos no destructivos permite tomar
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
25
medidas salvadoras cuando todavía es posible dirigir adecuadamente el
equipo de compactación.
En el aeropuerto internacional Francisco Mariño de “El Yaque”, en el
estado Nueva Esparta, fue la empresa contratista quien propuso la
conveniencia de emplear el mismo sistema que se utilizaba en el
aeropuerto de Maiquetía Una vez demostrada la ventaja del sistema
AQL para todas las partes involucradas, se procedió a aceptar por
unanimidad la propuesta del contratista, para quien actuamos como
asesores expertos en diseño de planes de aseguramiento de la calidad
basados en el método AQL. Como resultado práctico, el pavimento del
Aeropuerto Santiago Mariño funcionó perfectamente durante 25 años.
No obstante las pruebas indiscutibles de la ventaja de esta metodología,
utilizada en dos obras venezolanas grandes e importantes, las cuales
mostraron excelente comportamiento en más de veinte años; no ha sido
posible que COVENIN la acepte para ser incorporada en las normas de
construcción, sin que hasta el presente se sepa cuáles son las razones
que alegan para asumir esa negativa actitud. No sabemos si se trata de
pereza profesional o de ignorancia de la utilidad representada para la
Nación.
Nunca hemos dado por buena la redacción de especificaciones
constructivas en las que se le otorgue al ingeniero inspector de la obra
la facultad de cambiar lo que el equipo proyectista de la obra ha
indicado en los pliegos. Dicha redacción equivocada indica que “a
juicio del ingeniero inspector se tomarán las decisiones en la obra”. Sin
embargo………. En cualquier contrato de construcción existe una
cláusula que reza así: “el contratista es el único responsable por la
buena ejecución de la obra”. Cuando en un contrato de ejecución de
obra se le otorga el ingeniero inspector la facultad de tomar decisiones
que difieran de las que están especificadas por el equipo de
proyectistas, automáticamente se anula la cláusula de responsabilidad
contractual que obliga al contratista a la buena ejecución de la
obra.!!!!!! Que decisión tan perjudicial para quien deba financiar la
obra, cuando se parte de un contrato cuya clausula principal se viola al
iniciarse la construcción.!!!!!
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
26
Nuestra experiencia como inspectores de obra y en nuestra condición
de autores del texto universitario que sirve para explicar las ventajas
del método AQL, nos permite asegurar que cuando una empresa
contratista es seria y competente, como ocurrió en los dos casos antes
mencionados, no gana absolutamente nada con trabajar
desordenadamente sin buscar la homogeneidad, pues cuando se aplica
el método AQL el desorden salta a la vista.
Trabajar con las reglas de juego bien claras ayuda a que el ingeniero
inspector no tenga que actuar como arbitro para solucionar situaciones
ambiguas, y la mejor forma de evitar la aceptación de obra defectuosa
es no darle oportunidad al inspector para que opine a su solo juicio, sin
dominar a fondo el tema sobre el cual se ve obligado a opinar.
Los proyectos de obras de tierra son el campo más apropiado para el
empleo de las variables probabilísticas, por cuanto la varianza
poblacional es por lo general desconocida y debe ser estimada con
muestras de tamaño pequeño. Ello obliga al empleo del método AQL
para garantizar protección contra la aceptación de producto defectuoso
y el rechazo de producto aceptable; es decir, que se logra el diseño de
un sistema de inspección balanceado.
Han sido los ingenieros civiles encargados de los proyectos de obras de
concreto armado quienes han incorporado en las especificaciones
constructivas y en la Norma COVENIN la posibilidad de que en obra
se cuantifique y acepte una “fracción defectiva”, entendiéndose por tal
la probabilidad de obtener valores por debajo de un valor considerado
como “representativo de obra defectuosa, o de “producto defectuoso”.
En este menester ha sido el Instituto de Materiales y Modelos
Estructurales de la Universidad Central de Venezuela el que ha llevado
la batuta del proceso de aceptación y rechazo de mezclas de concreto,
obligando a los constructores a especificar la “fracción defectiva” en el
momento de encargar la confección de la mezcla a la planta
dosificadora.
Por otra parte, han sido los ingenieros estructurales quienes se han
dedicado a analizar la variabilidad de las solicitaciones, incluyendo el
estudio probabilístico de las denominadas solicitaciones “dinámicas”,
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
27
para lo cual han tenido que realizar enjundiosos estudios relacionados
con la probabilidad de ocurrencia de los eventos sísmicos. En estos
casos las variables se distribuyen de acuerdo a modelos tipo Poisson y
Binomial. Estas técnicas están aceptadas por COVENIN y se
encuentran publicadas en las normas vigentes.
No conocemos la causas en las cuales se apoyan los redactores de
especificaciones constructivas correspondientes a obras de tierra, de
vialidad o de urbanismo, para no aprovechar el ejemplo dado por los
ingenieros estructurales, quienes si han sabido defender la bondad del
empleo de la estadística aplicada en la redacción de sus
especificaciones constructivas.
V.- CERTEZA ESTADÍSTICA E INCERTIDUMBRE. FORMA DE
MINIMIZAR LA INCERTIDUMBRE.
La certeza estadística es lo opuesto a la incertidumbre estadística y solo
se puede estimar adecuadamente cuando se dispone de suficiente data
de campo y de una varianza poblacional conocida y baja.
Lamentablemente ello no ocurre en la ingeniería geotécnica, pues la
data de campo es obligatoriamente pequeña por razones de rendimiento
de la obra. Por este motivo es indispensable que se realicen frecuentes
contrastes estadísticos para lograr aproximar la varianza de la
población de manera tal de que el error de la estimación sea el menor
posible. Los contrastes permiten lograr muestras grandes derivadas de
las pequeñas.
No olvidemos que los ingenieros estamos obligados a tratar con
variables inciertas y que estamos eternamente condenados al empleo de
muestras de pequeño tamaño para no afectar el rendimiento racional de
las obras que diseñamos y construimos. La estadística aplicada permite
confiar en el uso de muestras pequeñas, pero ese tal permiso obliga a
estudiar las funciones pseudo normales, lo cual exige empeño, arduo
trabajo y ética profesional.
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
28
VI.- VARIABLES PROBABILÍSTICAS Y VARIABLES
ESTOCÁSTICAS
Recientemente los ingenieros viales han comenzado a emplear las
variables probabilísticas y han tenido la necesidad de comprender la
importancia de las variables “estocásticas”, las cuales no solo
responden a la ocurrencia de valores al azar, sino que están
influenciadas por la oportunidad en la que se realizan las mediciones.
Es el caso que en esta clase de variable el momento de la medición
puede influir notablemente en la observación del deterioro de la
resistencia de un material, como es el caso la cohesión de los suelos
arcillosos, la cual es alta en época de sequía y baja en época de lluvias.
VII.- SIGNIFICADO DE LOS TÉRMINOS FACTOR DE
SEGURIDAD Y MARGEN DE SEGURIDAD.
Los ingenieros estamos acostumbrados a utilizar el “factor de
seguridad” para transmitir a nuestros clientes la cuantía de seguridad
que esperamos para la obra que proyectamos. Sin embargo, muy pocos
entendemos realmente el significado de este “factor” e ignoramos que
procede de la “experiencia de alguien” quien ha observado la relación
entre la Capacidad y la Demanda de un sistema foráneo para atribuirle
el calificativo de “seguro” o de “inseguro”.
Pocos se detienen a considerar que significa un factor de seguridad
contra la “falla funcional” y por ello no es frecuente que se analice el
significado de un factor de seguridad de 1,05 para determinar si se ha
movilizado tal cantidad de la resistencia que resulte en una
deformación excesiva de la masa de suelo que pueda afectar el
funcionamiento de lo que está construido en la cresta o en el pie del
talud. Los análisis que se realizan por el método de los elementos
finitos demuestran que en taludes cuyo factor de seguridad llega a estar
ubicado entre 1,05 y 1,10 ocurren deformaciones incompatibles con el
funcionamiento de lo que está construido en la cresta del mismo.
Es por esta razón que el ingeniero debe preguntarse que se entiende por
“factor de seguridad” y cuando es posible que dicho factor sea
representativo de una “falla funcional”, es decir de una obra no exitosa.
Discurso de incorporación del Ing. Roberto Centeno
29
Otra manera de estimar la probabilidad de éxito, es obtener lo que se
denomina MARGEN DE SEGURIDAD, es decir una “reserva de
capacidad” calculada al restar de la Capacidad Mínima y la Demanda
Máxima.
Reiteramos que no solo es importante determinar el factor de seguridad
vecino a la unidad, pues se puede escapar de nuestro análisis la falla
funcional.
AGRADECIMIENTO A LOS ASISTENTES
Deseo expresar mi agradecimiento a las distinguidas personas presentes
en este acto, quienes han tenido mucha paciencia para escuchar mi
discurso de incorporación a esta ilustre corporación. Me mueve la
necesidad perentoria de dejar claramente establecidas las ideas en el
mismo tratadas, con el fin de evitar que se sigan invirtiendo recursos en
obras que presentarán falla funcional prematura. La Academia de la
Ingeniería y del Hábitat, al igual que el Colegio de Ingenieros, son
asesores del Estado y deben tener posiciones firmes, como las que
vienen teniendo, ante el derroche inmoral de fondos públicos por parte
de los ministerios y empresas del gobierno.
Cualquier ministro competente y serio, debería aprovechar la ventaja
de contar con asesores de la calidad del Colegio de Ingenieros y de la
Academia de la Ingeniería y del Hábitat para impulsar su acción de
gobierno. No hacerlo significa que continuará, para perjuicio de los
venezolanos, el desperdicio de fondos públicos y la imposibilidad de
financiar otros proyectos sociales; ello debido a la necesidad de gastar
fondos en la reconstrucción de obras que fallan prematuramente a los
pocos años, o meses, de haber sido puestas en servicio.
Muchas gracias a todos los presentes.
30
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Le reitero el beneplácito de nuestra Academia al Ingeniero, Profesor e
Investigador Roberto Centeno.
La Ingeniería Geotécnica es una rama de la Ingeniería que se ocupa del
estudio de las propiedades mecánicas e hidrodinámicas de los
materiales provenientes de la tierra y su utilización ingenieril y sobre
todo el ensayo del suelo y las rocas que están bajo la superficie, su
interpretación y el diseño de las fundaciones para estructuras de
importantes obras civiles: edificaciones, puentes, túneles, carreteras,
represas y diques.
La utilidad de la Ingeniería geotécnica es fundamental para garantizar
la estabilidad de las obras señaladas y en consecuencia para proteger la
vida humana; por ello es una especialidad que debe fomentarse.
En desastres naturales desde 1950 hasta 2012 han ocurrido en
Venezuela 377 eventos, con 32.836 fallecidos, 7840 heridos, más de un
millón cien mil afectados y con costos por más de 3,6 millones de
dólares. Son cifras impactantes y grandes son los esfuerzos que
debemos realizar para prevenir esos desastres y mitigar sus efectos;
muy especialmente la ingeniería, contrarrestando la vulnerabilidad del
hábitat.
Las Sociedades Profesionales constituyen órganos de la sociedad civil,
que se ocupan de la promoción y avance del área científica y
tecnológica de su competencia. En nuestro país la Sociedad
Venezolana de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Fundaciones es la
encargada del fomento de esta especialidad y de su reconocimiento
profesional.
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
31
La Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, el Colegio de
Ingenieros de Venezuela, las Sociedades Profesionales, las Facultades
de Ingeniería y en especial en la Escuelas de Ingeniería de las
Universidades constituyen la Ingeniería Organizada del país y como tal
deberían actuar como contraloría técnica de las inversiones en
proyectos de desarrollo y de infraestructura en nuestro territorio, para
velar por la efectiva e idónea contribución de la Ingeniería en nuestro
desarrollo soberano.
Colega Centeno: ayudemos a contribuir con el cumplimiento de los
objetivos de esa Sociedad Profesional tendientes a fomentar la
Ingeniería Geotécnica, a divulgar su utilidad para el país y para ejercer
esa contraloría técnica.
El ser miembro de una Academia es un honor, pero no es solo un
reconocimiento, como un premio o una condecoración; es algo mas, es
una función y por lo tanto un compromiso y entre sus tareas está la
contribución en la consecución de sus objetivos.
Las Academias de Ingeniería del mundo tienen como objetivo
fundamental contribuir con el fomento de la ciencia y la tecnología en
pro del desarrollo de sus respectivos países. El objetivo general de
nuestra Academia lo establece el artículo 2º de nuestra Ley de Creación
que reza así: “Contribuir al desarrollo de las Ciencias, la Tecnología y
las artes vinculadas con las disciplinas de la ingeniería y el hábitat y los
estudios relacionados con el aporte de dichas disciplinas al
desenvolvimiento integral del país”.
Ing. Centeno esperamos nos ayude en el cumplimiento de los fines de
nuestra Academia, que desde hoy es suya también.
Agradezco a los asistentes por habernos acompañado en esta sesión
solemne.
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat del
Ing. Miguel Bocco, como
Miembro Honorario,
el 14 de marzo del 2013
33
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
La Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat establece en el
artículo 8º de su Ley de Creación que “La Junta de Individuos de
Número podrá designar Miembros Honorarios a aquellas personas que
por los excepcionales méritos de sus actividades o investigaciones
científicas y tecnológicas, culturales o profesionales, sean considerados
merecedoras de tal distinción”.
Hoy en esta sesión solemne se incorpora como Miembro Honorario de
nuestra Academia de Ingeniería el Ingeniero Miguel Vicente Bocco
Savery, por decisión tomada por la Junta en su reunión Nº 179/12,
celebrada el día martes 11 de diciembre de 2012 en “reconocimiento a
su desempeño en beneficio del país, a su larga y meritoria labor en el
ejercicio profesional de la Ingeniería civil, en el área hidráulica y en la
actividad empresarial”.
Pasa de esta manera el Ingeniero Miguel Bocco a formar parte de la
lista de nuestros Miembros Honorarios.
Santiago Vera Izquierdo (†)
Alberto Olivares (†)
Eduardo Mendoza (†)
Eduardo Arnal (†)
Ignacio Rodríguez Iturbe
Pedro Pablo Azpúrua
Víctor Maldonado Michelena (†)
Graziano Gasparini
Gustavo Rivas Mijares
Gonzalo Castro Fariñas (†)
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
34
Salomón Cohén
Santos Michelena
Celso Fortoul Padrón
Diego Ferrer Fernández
José Ignacio Moreno León
Roberto Centeno
Se me ha designado para hacer la presentación del nuevo Académico
Honorario, lo cual es para mí un honor, que trataré que se ajuste en lo
posible a su hoja de vida.
Miguel Bocco nació en Villa de Cura, Estado Aragua el 6 de junio de
1936 y cursa la Educación Primaria en su estado natal de 1943 a 1949 y
la Secundaria en Caracas de 1949 a 1954 donde se gradúa con el título
de Bachiller en Ciencias Físicas y Matemáticas, en el Colegio San
Ignacio de Loyola. La Educación Universitaria la hace en la
Universidad Católica Andrés Bello de 1954-1959 alcanzando el título
de Ingeniero Civil.
En 1962 realiza la Maestría en Ciencias en Ingeniería Civil,
(Hidráulica), en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), y en
1985 cursa el Programa Avanzado de Gerencia del IESA.
En el campo de la docencia se desempeñó como Profesor auxiliar de
Estructuras Metálicas de 4to. Año de Ingeniería en la Universidad
Católica Andrés Bello (1959-60) y en 1963 fue Profesor de Hidrología
en la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad del Zulia.
Experiencia Profesional:
1959-1963 Ingeniero de la división de Estudios de la Sala Técnica del
Instituto Nacional de Canalizaciones. Como Ingeniero Jefe de la
División de Estudios y Proyectos, inicia las mediciones de volúmenes
de agua a través del cuello de la Barra del Lago de Maracaibo. Jefe de
División de Operaciones y Dragados a cargo de las actividades de
construcción del Malecón del Este de la Isla de Zapara, los servicios de
marina y balizaje y la operación de Dragas Zulia y Chiquinquirá para el
Instituto Nacional de Canalizaciones. Promueve el establecimiento de
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
35
los acuerdos entre el Programa Interamericano del Massachusetts
Institute of Technology (MIT) con la Universidad Católica Andrés
Bello, el Instituto Nacional de Canalizaciones y la Universidad del
Zulia.
1964-1969 Ingeniero Gerente de proyectos de construcción de la
División de Recuperación de Tierras y Desarrollo Agroforestal de la
Corporación Venezolana de Guayana.
1969-1970 Director de Proyectos y construcción de la Dirección de
Recursos Hidráulicos del Ministerio de Obras Públicas y la Supervisión
General de los proyectos, construcción y estudios geotécnicos de la
Dirección de Obras Hidráulicas.
1972 al presente desarrolla la actividad privada, es fundador de la
empresa Venezolana de Proyectos Integrados VEPICA C.A., desde
cuya fecha la preside.
Actividades Gremiales:
En 1972 Participa en la comisión de venezolanización de la Ingeniería
para solicitar y lograr la participación nacional de ese sector en los
proyectos del Plan IV de SIDOR.
1974-1980 Como secretario y después como presidente de la Sociedad
Venezolana de Ingenieros Consultores, logró concientizar a la
Industria Petrolera, de la necesidad de desarrollar capacidad local en
ingeniería, procura y construcción de instalaciones, en cuya actividad
se realizaba en el país menos del diez por ciento (10%) de la ingeniería
requerida. Como consecuencia de las campañas realizadas, en 1990 se
llegó a ejecutar en el país un noventa por ciento (90%) de la ingeniería
requerida.
1978 Es miembro fundador de la Cámara Petrolera de Venezuela e
ingresa en su Junta Directiva en 1979, para ocupar la Vicepresidencia
de la misma entre 1982 y 1988, y la Presidencia desde 1988 a 1990 y
desde 1994 hasta 1996 la ejerce de nuevo.
Discurso de Presentación del Acad. Rubén Caro
36
Forma parte desde hace 14 años y en la actualidad se desempeña como
Presidente de la Comisión de Asuntos Petroleros de FEDECAMARAS.
1992-1994 Ocupó la presidencia de FONDIBIECA, órgano ejecutor
del Consejo de Desarrollo del Complejo Productor de Bienes y
Servicios de Capital CONDIBIECA.
Ha sido director de FEDECAMARAS y miembro del Consejo de
Economía Nacional por el sector petrolero.
Miembro del Comité Ejecutivo de la Fundación Académica José
Abdala (FAJA) de la Universidad Metropolitana.
En la actualidad es Presidente de la ALIANZA EMPRESARIAL
PETROLERA.
Distinciones:
1982 Orden Mérito al Trabajo en su primera clase.
1986 Orden Francisco de Miranda en su Segunda Clase.
1993 Orden Francisco de Miranda en su Primera Clase.
Como ustedes ven en esta hoja de vida se justifica plenamente la
decisión tomada por la Academia de la Ingeniería y el Hábitat, porque
es un excelente profesional de la Ingeniería. Para finalizar solo me
queda ratificar la gran condición humana y la habilidad que tiene el
Ing. Bocco para hacer la amistad, bienvenido a la Academia. Gracias.
37
Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco
Señor Presidente y demás miembros de número y honorarios de la
Academia Nacional de la Ingeniería y Hábitat, señores académicos de
otras academias venezolanas, señores invitados especiales a este acto,
mis queridos familiares y amigos presentes, señoras y señores:
Quiero manifestarles mi agradecimiento por este muy honroso
nombramiento, que debo expresar, tiene un mayor significado para mi
persona porque constituye un reconocimiento del acierto en la
escogencia de mi carrera como mi medio de vida, y como una forma de
retribuirle a mi país las oportunidades que me ha brindado para el
desarrollo y ejercicio de la misma como profesional, y lograr
resultados satisfactorios desde todo punto de vista.
Debo aprovechar esta ocasión para expresar mi agradecimiento a mis
Alma Mater la Universidad Católica Andrés Bello para mi grado de
Ingeniería Civil y el Massachusetts Institute of Thecnology para mi
Science Master in Civil Engineering, opción Hidráulica, que me
permitieron una excelente formación para la Ingeniería Civil y para
incursionar en el campo energético en proyectos de la Industria
Petrolera Venezolana, con ingenieros venezolanos que han desarrollado
sus carreras con la firma que inicié hace cuarenta y un años y aún
continúa en operación. A lo largo de más de cincuenta y tres años
siempre hemos ofrecido las opiniones que nos corresponden sin tener
que modificarlas para complacer a nuestros clientes, sino por el
contrario, aunque colidiesen con los intereses de la representación de
ellos.
Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco
38
Durante ese lapso, el personal se ha desarrollado y especializado y
nuestros servicios se han convertido en puntos de referencia de la
capacidad nacional para realizar proyectos complejos. Hoy en día, una
importante participación en los proyectos para las firmas venezolanas,
se han vuelto la forma habitual de ejecución de los mismos.
Durante esos cincuenta y tres años, se han producido cambios
sustanciales en la manera de ejecutar los proyectos, se han desarrollado
equipos y procedimientos de ejecución que, si recibiéramos un título
hoy con las tecnologías y métodos de trabajo de hace cincuenta años no
estaríamos capacitados para competir con los egresados más recientes.
Debemos reconocer que el mercado ha cambiado en ese lapso, de una
manera más notoria que en todo el tiempo transcurrido en la historia,
con anterioridad a nuestra graduación. No se trata sólo de la aparición
de equipos de cálculo que facilitan el diseño, mediante el uso de
computadoras cada vez más avanzadas y capaces de cálculos más
complejos, sino también de nuevos materiales, equipos, procedimientos
de construcción, etc.
Han aparecido y desaparecido materiales de construcción y
procedimientos de ejecución, métodos constructivos, materias primas,
etc., que nos obligan a desarrollar capacidades antes no soñadas en la
ejecución de proyectos complejos. De igual manera, se han presentado
alarmas de escasez de productos por el crecimiento de la demanda
debido al por el alto incremento de la población mundial, que dieron
lugar que en la década de 1970 “El Club de Roma” lanzó un alerta de
imposibilidad de cubrir las crecientes demandas de todos los productos,
con una población mundial alrededor de tres mil millones de
habitantes. Hoy la población sobrepasa los siete mil millones y parece
posible seguir cubriendo la demanda de energéticos y alimentos, cubrir
los requerimientos de materiales de construcción pero tenemos que
resolver el problema de desarrollar procesos de reciclaje de materiales
para evitar la creación de grandes depósitos contaminantes. Ya se tiene
un altísimo reciclaje de metales, en especial hierro y aluminio, con lo
cual se resuelve parcialmente la obtención de fuentes de esos metales y
sólo se requiere producir de minas la porción que supera el reciclaje.
Existen otros metales que producen problemas más difíciles de
resolver, por su carácter tóxico, como ocurre con el mercurio,
Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco
39
especialmente el utilizado en la minería de oro, que crea, grandes
problemas de contaminación de fuentes de agua potable y producen la
aparición o desaparición de especies animales. Muchas horas de
ingeniería se tendrán que invertir para eliminar estos factores.
De igual manera, los materiales de construcción que se utilizan han
evolucionado, han aparecido y desaparecido materiales como el asbesto
por ser causantes de enfermedades no sospechadas, pero también han
aparecido materiales plásticos, de desarrollos petroquímicos de poco
peso y duración aceptable, metales livianos o pesados de alta
resistencia, sistemas de protección contra la corrosión y la erosión, el
desgaste que permite modificar los procedimientos constructivos sin
afectar la durabilidad de la obra. De la misma manera, han
desaparecido o escasean muchos de los productos tradicionalmente
utilizados. En este caso se encuentran muchas variedades de madera
casi totalmente desaparecidas en la actualidad, lo cual ha ocurrido por
falta de la creación de procesos de conservación mediante resiembra o
la protección de los bosques.
Hasta el presente, los procesos de reciclado de productos usados más
desarrollados son los metales magnéticos como el acero, el aluminio, el
vidrio, algunos plásticos como el PET de las botellas, las bolsas, etc.
Se debe tener conciencia que de no desarrollarse los procesos para la
reutilización de esos materiales, se corre un grave riesgo de daños
ambientales que pueden causar la desaparición de especies que podrían
producir consecuencias no fácilmente predecibles. Otros residuos
como el caucho, son igualmente difíciles de disponer y potencialmente
causantes de problemas ecológicos impredecibles.
Las fuentes de agua potable son igualmente importantes de proteger.
Ya en Venezuela tenemos casos como el Lago de Valencia, el Embalse
del Río Pao en Cachinche que se encuentra contaminados y otros como
el embalse en Camatagua del Rio Guárico, que se encuentra en
proceso de contaminación a través del desvío de aguas de la represa de
Taiguaiguay, a través del río Tucutunemo, hacia el agua que alimenta
el embalse, que constituye la principal fuente de agua para Caracas.
Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco
40
Será necesario establecer normas y procedimientos para la protección
de las fuentes de agua potable y de otras minas o fuentes de otros
productos para evitar su desaparición o la desertificación de áreas
previamente boscosas.
Han transcurrido más de treinta años desde la advertencia del “Club de
Roma”, la población del mundo se ha incrementado a más del doble,
los consumidores de energéticos han superado ampliamente las
estimaciones de máximos de producción y siguen apareciendo nuevos
procesos de producción de petróleo, gas y otros energéticos, se sigue
incrementando el consumo de esos energéticos y la producción de CO₂, con pocos avances en la reducción de emisiones a la atmósfera, sin que
se pueda demostrar el daño ecológico producido, sin embargo, han
ocurrido cambios climáticos que pudieran ser consecuencia de esos
factores. La Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, ha
venido siguiendo esas variaciones y ofreciendo sus recomendaciones y
opiniones a la nación, por ser la única Academia que actúa en asuntos
de la Ingeniería y el Hábitat, y como tal ha venido discutiendo en su
seno, los caminos que deberían seguirse para lograr que nuestro país
pueda salir del nivel de subdesarrollo actual, que aunque ha venido
mejorando sigue estando muy por debajo de los países más
desarrollados. Hasta el presente, todo parece indicar que la única
fórmula para salir del subdesarrollo es sembrar el petróleo mediante el
logro de un nivel de educación adecuado que permita a los sectores
menos favorecidos aprender oficios o profesiones que les facilite
mejorar su nivel de vida y educar a sus descendientes para actividades
bien valoradas a nivel mundial. De igual manera, crear las normas y
procedimientos que contribuyan a mejorar la calidad de las
instalaciones en el país.
Otro aspecto de suprema importancia lo constituye la degradación de
las instalaciones sanitarias que purifican las aguas servidas antes de
descargarlas al mar, que a partir del deslave del litoral central del
estado Vargas, quedó fuertemente inhabilitado, con lo cual todo el
litoral utilizable por los caraqueños de menores recursos, se encuentra
altamente contaminado y las playas anteriormente utilizadas por la
población caraqueña, se han convertido en playas contaminadas sin que
Discurso de incorporación del Ing. Miguel Bocco
41
luego de 13 años del deslave, se haya hecho mayores esfuerzos para
regresar los balnearios a ser sitios utilizables sin mayor riesgo.
Los académicos de la ANIH han venido desde su creación, haciendo
recomendaciones en beneficio de la salud colectiva del conglomerado
nacional.
Concluyo este corto agradecimiento, expresando a los individuos
número de la Academia, su disposición a recibir las opiniones de los
ingenieros venezolanos y a mi familia por permitirme llevar a cabo las
actividades necesarias para seguir efectuando mis modestos aportes a la
Academia.
Muchas gracias.
42
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Le reitero el beneplácito de nuestra Academia al Ingeniero, Profesor y
Empresario Miguel Bocco.
La ingeniería de consulta constituye una actividad primordial del
ejercicio profesional y éticamente debe ser independiente de cualquier
actividad comercial.
En el foro Situación y Prospectiva de la Ingeniería organizado por la
Academia en el marco del Congreso Venezolano de Enseñanza de la
Ingeniería celebrado en Caracas el 28 de octubre del 2008 se dió
información de la situación de los servicios de consultoría. En ese foro
se mostró que la contribución de los servicios de Ingeniería está entre
el 6% y el 15% del capital invertido y del 1% al 3% de los flujos netos
de ingresos. Por ello, el costo de servicios de ingeniería no es
significativo en el costo de inversión y representa una excelente
contribución para la evaluación, mejoramiento, aseguramiento y
realización de valor de esos proyectos. Las empresas consultoras y
constructoras nacionales garantizan una transferencia tecnológica
apropiada y constituyen una plataforma necesaria para el desarrollo
integral del país.
Está más vigente hoy que nunca, la recomendación de propiciar la
participación de empresas y profesionales venezolanos, pues es notaria
la contratación directa con empresas gubernamentales y privadas
extranjeras, sin criterios técnicos de selección.
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
43
Han pasado seis (6) años del foro señalado y ya es tiempo de organizar
otro para actualizar la situación de la Ingeniería en el país. Esperamos
para ese propósito, la valiosa ayuda de nuestro hoy miembro honorario.
Le reitero lo que he dicho en actos similares: el ser miembro de una
Academia es un honor, pero no es solo un reconocimiento, como un
premio o una condecoración; es algo mas, es una función y por lo tanto
un compromiso y entre sus tareas está la contribución en la
consecución de los objetivos de la Academia.
Las Academias de Ingeniería del mundo tienen como objetivo
fundamental contribuir con el fomento de la ciencia y la tecnología en
pro del desarrollo de sus respectivos países. El objetivo general de
nuestra Academia lo establece el artículo 2º de nuestra Ley de Creación
que reza así: “Contribuir al desarrollo de las ciencias, la tecnología y
las artes vinculadas con las disciplinas de la ingeniería y el hábitat y los
estudios relacionados con el aporte de dichas disciplinas al
desenvolvimiento integral del país”. Ing. Bocco, esperamos nos ayude
en el cumplimiento de los fines de nuestra Academia, que desde hoy es
suya también.
Agradezco a la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales
por la hospitalidad brindada al permitirnos realizar este acto en su sede.
Agradezco a los asistentes por habernos acompañado en esta sesión
solemne.
Sesión Solemne
de incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat de la
Dra. Mariana Staia, como
Miembro Honorario,
el 1º de agosto del 2013
45
Discurso de Presentación del Acad. Vladimir Yackovlev
Me ha tocado el altísimo honor de redactar este discurso de
presentación de la Dra. Mariana Staia, distinguida colega de nuestra
facultad de Ingeniería de la Universidad Central de Venezuela. Una
tarea muy grata para mí, pero no es menos cierto que esta tarea que
luce tan fácil sea en realidad muy difícil.
La razón para decir esto es que la Dra. Staia es una persona que sólo
puede ser calificada con superlativos. Que otra calificación se le puede
dar a una persona que ha dictado 16 asignaturas diferentes en la
facultad de Ingeniería, 7 de ellas a nivel de pregrado y 9 cursos de post-
grado.
Una profesora que ha ganado en 3 oportunidades –en los años 1994,
1996 y 1999—el premio al mejor trabajo de investigación en el país, en
el área de ingeniería. Una profesora que ha sido galardonada con los
premios Francisco de Venanzi y Enrique Montbrun y sus trabajos
reconocidos al serle entregada la condecoración José María Vargas, en
su máxima categoría, que es la distinción más preciada de la UCV.
La labor docente de la Dra. Staia no se reduce sólo al dictado de un
número muy grande de asignaturas en la facultad de Ingeniería, sino
que se expande en beneficio de los graduandos de nuestra facultad al
haber orientado y dirigido 57 trabajos de grado de ingenieros egresados
de la facultad, así como haber sido tutora de 19 tesis de maestría y
trabajos de grado a nivel de especialista, así como haber orientado y
dirigido las investigaciones de 9 tesis doctorales y otras 2 que todavía
están en proceso de finalización.
Discurso Presentación del Acad. Vladimir Yackovlev
46
La influencia de la Dra. Staia no sólo se centró en la formación de
ingenieros en nuestra Universidad Central de Venezuela, donde su
influencia ha sido enorme a través de los cursos que ha dictado a nivel
de pre- y post-grado, sino también mediante sus trabajos de
investigación que han impactado procesos industriales y sobre todo el
estudio de todo tipo de problemas que existen en el país, y los cuales
quizás no se hubieran estudiado si no hubiese habido el ejemplo de la
Dra. Staia. Basta citar que ella, junto con colegas profesores o con el
apoyo de sus estudiantes, ha presentado 119 trabajos en congresos y
seminarios en el país! De igual forma, ha presentado 122 trabajos en
congresos internacionales diseminados en el mundo entero.
“De estos trabajos, han sido publicados in-extenso 23 en revistas
nacionales arbitradas y 115 en revistas internacionales arbitradas. Si
hiciese falta demostrar la enorme versatilidad de los conocimientos,
investigaciones e impacto de los estudios llevados a cabo por Mariana
bastaría sólo citar los números que he mencionado anteriormente.”
¡Personalmente, creo que el mayor impacto que ha tenido la Dra. Staia
es el haber proyectado Venezuela y nuestra Universidad Central! Y lo
ha hecho no con publicidad o declaraciones, sino con trabajos serios,
con resultados de investigaciones que han impactado en las
universidades del país y en el exterior.
Ha sido designada jurada evaluador de tesis doctorales en Francia, en
Bélgica, en Italia, en Inglaterra y en otros países. No en vano ha sido
invitada como expositora a congresos y simposia en diferentes países
europeos, así como en Chile, Argentina, Perú, México, los Estados
Unidos, India y Singapur.
Quizás el reconocimiento de mayor significado—al menos para mí—
sea el que ANVUR—la agencia gubernamental de Italia para la
evaluación de universidades e investigación—haya designado a la Dr.
Staia como evaluadora de los programas de investigación en
universidades italianas del 2004 al 2010.
Finalmente, debo citar otro factor de superlativos de la Dra. Staia. Y es
un factor que hoy—más que nunca—se ha tornado importante. Y es el
Discurso Presentación del Acad. Vladimir Yackovlev
47
dominio de otro idioma. En el caso de Mariana ella maneja 5 idiomas
con soltura.
Creo que los méritos acumulados a través de 40 años de educación e
investigación tienen una respuesta adecuada en el homenaje que le
rinde nuestra Academia Nacional de Ingeniería y el Hábitat, al darle la
categoría de Miembro Honorario en este solemne acto que hoy
celebramos.
¡Bienvenida a nuestra Academia, Dra. Mariana Staia!
48
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
Académico Manuel Torres Parra, Presidente de la Academia Nacional de
la Ingeniería y el Hábitat, Distinguidos Académicos, Distinguidos
Invitados Especiales a este Acto, Señoras y Señores:
Quisiera ante todo manifestar mi profundo y sincero agradecimiento a los
Miembros de esta Ilustre Academia por la distinción que se me hace en
este Acto de Incorporación en calidad de Miembro Honorario, hecho que
sin lugar a dudas está íntimamente vinculado con la actividad académica
de docencia e investigación en el campo de la ingeniería metalúrgica y
ciencia de los materiales que he venido desarrollando durante más de 40
años, primordialmente en la Universidad Central de Venezuela, aunque
también en otras Instituciones prestigiosas tanto en Francia, como
Bélgica.
Quisiera comenzar por afirmar que mi carrera como investigadora se
inició en el año 1983, inmediatamente después de recibir mi título de
Doctor en Metalurgia, en el Instituto Politécnico de Sheffield, Inglaterra,
hoy día transformado en Sheffield Hallam University, institución donde
pude hacer mis estudios doctorales gracias a la oportunidad que me
brindó la Universidad Central de Venezuela a través de los programas de
formación de recursos humanos administrados por su Consejo de
Desarrollo Científico y Humanístico.
En el Instituto Politécnico de Sheffield realicé mi tesis doctoral en el área
de modelización de procesos de difusión gaseosa en materiales porosos,
con aplicación directa a las tecnologías de reducción gas-sólido de los
minerales de hierro. Un aspecto sumamente importante de este trabajo fue
la determinación de los coeficientes efectivos de difusión, lo cual permitió
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
49
por primera vez el cálculo de estos parámetros en el sistema hierro-
oxígeno-hidrógeno, haciendo posible la correlación de los cambios
microestructurales, en los materiales porosos que se obtienen durante la
reducción, con el rendimiento del proceso. Este tópico ha sido y sigue
siendo de gran interés para la industria siderúrgica nacional, la cual abarca
una enorme variedad de procesos industriales basados en el fenómeno de
la reducción gas-sólido.
A mi regreso a nuestro país, proveniente de mis estudios doctorales, me
dediqué al desarrollo del Laboratorio de Metalurgia Extractiva, cátedra
que dicté en la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los
Materiales de la UCV durante más de 20 años, haciendo posible la
construcción de dos prototipos a nivel de laboratorio para la modelización
de los procesos de reducción directa, tanto estáticos como dinámicos, de
los minerales de hierro venezolanos.
Sin embargo, desde el comienzo de la década de los años 90, mis
actividades de investigación se orientaron hacia otras cuatro áreas que
considerábamos de gran importancia para el país:
1. Clorinación de ilmenita, mineral a base de titanio, extraído a
partir de las arenas negras.
2. Síntesis de recubrimientos a base de nitruro de titanio (TiN)
mediante técnicas de deposición en fase vapor.
3. Síntesis de recubrimientos a base Ni-P-BN (h) mediante técnicas
de deposición autocatalíticas.
4. Caracterización desde el punto de vista de la resistencia a la
corrosión, desgaste, desgaste-corrosión y fatiga de diversos
materiales estructurales recubiertos con películas delgadas y
depósitos gruesos, así como de materiales modificados
superficialmente.
Las investigaciones realizadas sobre clorinación de ilmenita implicaron,
entre otras cosas, la construcción y puesta en marcha de un reactor de
lecho fijo, la preparación mecánica previa de las arenas negras empleando
métodos de concentración gravimétrica y magnética, así como la
realización de los estudios asociados, relativos a la cinética de las
reacciones heterogéneas de clorinación en tetracloruro de carbono. El
estudio detallado de la cinética y termodinámica de las reacciones hizo
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
50
posible reducir significativamente el tiempo de permanencia del material
en el reactor, en relación a lo reportado en la literatura especializada de
ese entonces, lo cual permitió la extracción de titanio a partir de ilmenita,
con un rendimiento del 85%, quedando el proceso listo para su
escalamiento industrial.
Otra contribución científico-tecnológica importante de esa época fue la
deposición de nitruro de titanio (TiN) sobre un importante material
estructural, cual es el acero inoxidable 316L, empleando métodos de
deposición química en fase vapor, lo cual fue llevado a cabo con el fin de
emplear el acero recubierto en la fabricación de implantes metálicos y
prótesis para la curación de fracturas humanas, entre otros. Estas
investigaciones fueron uno de los primeros intentos exitosos a nivel
internacional en depositar este tipo de nitruro sobre dicho substrato. En
este sentido, los estudios termodinámicos que se realizaron del sistema
heterogéneo, permitieron la construcción de los diagramas de estabilidad
y la determinación del número requerido de ensayos y condiciones
óptimas para su deposición. Los estudios cinéticos realizados en estos
tipos de reactores llevaron a la conclusión que la velocidad de flujo de los
gases tiene una importancia considerable en las características del
recubrimiento en lo que respecta su morfología, espesor y, especialmente,
su adherencia al substrato.
Otro desarrollo importante en investigación fue la síntesis, por primera
vez, de un recubrimiento de Ni-P al cual le fue incorporado nitruro de
boro hexagonal, con el fin de disminuir el coeficiente de fricción y así
aumentar la resistencia al desgaste de la aleación. De esta manera, la
incorporación de las partículas de BN (h) en los recubrimientos de Ni-P
utilizando un proceso de deposición autocatalítico, especialmente
adaptado para ello, permitió la síntesis de recubrimientos compuestos que
tienen una resistencia al desgaste dos veces más elevada que la
correspondiente al recubrimiento de Ni-P tradicional tratado
térmicamente en las mismas condiciones.
Otra de las líneas de investigación importantes que fue emprendida
posteriormente fue la optimización de los parámetros de proyección de
recubrimientos a base de níquel (NiWCrBSi), depositados mediante
técnicas de proyección térmica tipo HVOF (“high-velocity oxygen fuel”),
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
51
en relación con su comportamiento tribológico después que dichos
recubrimientos son tratados térmicamente de manera específica. Mediante
el estudio sistemático de diversas propiedades de estos recubrimientos
tales como porosidad, adherencia, dureza y comportamiento frente a la
corrosión, así como las relaciones que existen entre estas propiedades y la
microestructura, fue posible llevar a cabo la optimización del proceso de
deposición.
Todos estos estudios realizados sobre estructura, propiedades y
comportamiento de recubrimientos delgados y gruesos han llevado a la
proposición de dos métodos de ensayo a nivel de laboratorio para la
caracterización de los mismos. Uno de ellos es la aplicación del método
de la calota para el análisis del comportamiento de un material recubierto
frente a la abrasión, empleando para ello el equipo Calotest con algunas
modificaciones originales que hemos propuesto. De esta manera, se puede
calcular el valor de los coeficientes intrínsecos de abrasión tanto del
recubrimiento como del substrato, a partir de un conjunto de ecuaciones
que describen el fenómeno y de los datos experimentales, empleando para
ello un procedimiento numérico de optimización no lineal.
El otro método que ha sido desarrollado y puesto a punto para la
caracterización de recubrimientos, conocido como el “método de la gota”,
permite el estudio del comportamiento frente a la corrosión de los
recubrimientos duros, utilizando capas finas del electrolito. Este ensayo
hace posible la evaluación de la velocidad de corrosión instantánea
empleando medidas potenciodinámicas en pequeñas gotas de electrolito
depositadas sobre el recubrimiento, permitiendo la exposición de una
superficie de contacto muy pequeña con la solución. De esta forma, se
evita la corrosión por hendidura y se elimina la posibilidad de formación
de una capa pasiva en la superficie de la muestra.
En los últimos años, he continuado trabajando para realizar un aporte
importante, en el sentido de comprender mejor el comportamiento de los
recubrimientos cerámicos, tanto tradicionales como nanostructurados, a
base de nitruros, tales como TiN, TiAlN, ZrN, MoN, MoZrAlSiN,
AlCrN, así como los sistemas dúplex, depositados sobre diferentes
substratos metálicos, frente a fenómenos como desgaste y fatiga, así como
en la evaluación de la influencia de condiciones severas de temperatura y
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
52
medios corrosivos. También, se realizaron estudios semejantes en los
materiales cerámicos volumétricos correspondientes a los sistemas a base
de carburo de tungsteno (WC-Co, WC-Co (V, Cr)) y silicio (SiC),
boruros de carbono, titanio y zirconio y silicio (B4C, TiB2, ZrB2) y
nitruros de silicio (Si3N4).
El resultado de estos estudios ha sido de gran interés ya que se ha
demostrado que los mismos se podrían aplicar para extender la vida útil
en servicio de los componentes ingenieriles utilizados en diversas
aplicaciones industriales, tales como metalmecánica, petróleo y gas,
fabricación de papel y textiles, componentes biomédicos, industria
automotriz, así como en disminuir y/o retardar el daño generalizado de los
componentes mecánicos debido a fenómenos de fatiga, desgaste y/o
corrosión, reduciendo de esta manera los costos operativos, ya que tales
mejoras permitirían ampliar el lapso de algunas inspecciones.
Nuestros esfuerzos también se han encaminado hacia la participación en
actividades desarrolladas tanto en el estudio tribológico, como en otras
líneas de investigación relacionadas con el comportamiento a la fatiga y
corrosión-fatiga de diversos sistemas recubiertos mediante técnicas, tanto
de proyección térmica por HVOF, como por deposición física en fase
vapor (PVD), con el propósito de utilizar tales sistemas en la sustitución
del cromo duro electrolítico, recubrimiento ampliamente cuestionado
tanto desde el punto de vista ambiental, como del efecto cancerígeno de
los compuestos generados durante su síntesis, así como otras secuelas en
la salud humana.
En este sentido, vale la pena destacar los resultados de nuestras
investigaciones llevadas a cabo con el objeto de determinar el
comportamiento tribológico de los recubrimientos de carburo de cromo
depositados mediante proyección térmica al vacío y el efecto de los post
tratamientos térmicos aplicados a los mismos. Estos estudios permitieron
determinar que la resistencia al desgaste de estos recubrimientos es casi 4
veces mayor que la de los recubrimientos similares depositados mediante
técnicas de HVOF, de acuerdo a lo reportado en la literatura
especializada.
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
53
Entre otros estudios importantes para la substitución del cromo duro
destacan aquellos llevados a cabo en aleaciones de aluminio de las series
7000 y 2000 (AA7075-T6 y AA 2024-T3), ampliamente utilizadas en
aplicaciones aeronáuticas y aeroespaciales, cuando estas son recubiertas
con depósitos a base de carburo de tungsteno, cobalto y cromo (WC-
12%Co y WC-10%Co-4%Cr), obtenidos por medio de técnicas de
termorrociado HVOF, así como con películas de ZrN y recubrimientos
Carbono Tipo Diamante (DLC) depositadas mediante técnicas PVD.
También es importante resaltar nuestra participación activa en una línea
de investigación distinta a todas las anteriores, cuyo objetivo ha sido el
desarrollo de ecuaciones constitutivas, haciendo uso de variables internas
del estado, de diversas aleaciones de aluminio deformadas a temperaturas
elevadas, lo cual nos mereció el Premio al Mejor Trabajo de Investigación
en el área de Tecnología otorgado por el antiguo Consejo Nacional de
Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICIT), hoy día
FONACIT, en virtud de la importancia de tales desarrollos en procesos de
conformación de aleaciones de aluminio en caliente, tales como forja y
laminación.
En resumen, puedo decir orgullosamente que mis actividades de
investigación se han materializado en más de 140 publicaciones en
revistas arbitradas nacionales e internacionales, más de 50 publicaciones
en memorias arbitradas de conferencias internacionales y más de 240
presentaciones en congresos nacionales e internacionales, habiendo sido
invitada a dictar varias conferencias nacionales e internacionales,
cumpliendo una intensa actividad de evaluación de proyectos de
investigación financiados por el Banco Interamericano de Desarrollo
(BID) y el entonces Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y
Tecnológicas Ciencia y Tecnología (CONICIT), así como de evaluación
y edición de revistas nacionales e internacionales y la organización de
varios eventos a nivel nacional e internacional.
Los resultados de este gran esfuerzo en pro del desarrollo académico, no
sólo de la UCV, sino también de otras instituciones del país a las cuales
he estado vinculada me ha sido reconocido a través de la Orden “José
María Vargas” en su Primera Clase, el prestigioso Premio Francisco De
Venanzi, el reconocimiento manifestado por el Consejo Universitario de
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
54
la UCV por ocupar el primer lugar en el Programa de Estímulo a la
Investigación tanto en la Facultad de Ingeniería, como en la UCV en el
año 1999, así como a través del Premio “Dr. Enrique Montbrun” otorgado
por la Asociación de Profesores de la UCV.
Igualmente, debo manifestar el gran orgullo que he sentido al haber sido
nombrada en dos oportunidades como Presidenta Honoraria del Simposio
de Ingeniería de Superficie, organizado conjuntamente entre la
Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”,
Núcleo Puerto Ordaz, y FUNDACITE Guayana, debido a mi
contribución en el desarrollo de esta área del conocimiento en nuestro
país.
En otro orden de ideas, es importante mencionar que los esfuerzos que he
realizado para equipar los laboratorios de la Escuela de Ingeniería
Metalúrgica y Ciencia de los Materiales de la UCV a través del uso de los
fondos recibidos de organismos nacionales rectores de la investigación
científica y tecnológica tales como FONACIT y el CDCH – UCV,
además de los fondos recibidos de la Organización de los Estados
Americanos han permitido el desarrollo de 22 proyectos de investigación
nacionales e internacionales que he liderado y cuyos fondos ascendieron a
casi dos millones de dólares americanos. Esto nos permitió crear el
Centro de Ciencia e Ingeniería de Nuevos Materiales y Corrosión
(CENMACOR), con sede en la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y
Ciencia de los Materiales, Facultad de Ingeniería de la UCV, el cual se ha
consolidado a través del desarrollo de cursos de Postgrado tales como:
Deposición Química en Fase de Vapor, Recubrimientos Metálicos,
Ingeniería de Superficies, Adhesión y Desgaste de Recubrimientos
Delgados, Tecnología Avanzada de Procesos de Deposición Térmica y
Tribología, conducentes a la formación de un número importante de
recursos humanos en esta área, lo cual se ha traducido en la dirección de
57 tesis de pregrado, 8 trabajos de ascenso, 19 tesis de especialización y
maestría y 9 tesis de doctorado.
Particularmente, en cuanto a mi contribución a la formación de recursos
humanos, es importante destacar los esfuerzos que realicé para poner en
práctica un programa de cooperación de postgrado (PCP) con
universidades francesas, sobre la influencia de los esfuerzos residuales en
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
55
las propiedades de adherencia, fatiga y desgaste de recubrimientos
termorrociados, el cual permitió la formación de seis doctores
venezolanos cuyos títulos fueron reconocidos tanto por la UCV como la
Universidad de Ciencia y Tecnología de Lille, siendo este el primer
programa de esta naturaleza puesto en práctica en la Facultad de
Ingeniería de la UCV, actividad de cooperación internacional que se suma
a otros tres programas de cooperación bilateral FONACIT-CNRS que he
desarrollado con las Universidades de Lille y Poitiers.
Finalmente, es importante señalar que todo este esfuerzo en docencia e
investigación, así como las diversas contribuciones científicas y
tecnológicas que han sido indicadas, permitió mi calificación, en dos
oportunidades, en el sistema nacional de educación superior de Francia,
como “Professeur des Universites”, tanto en las secciones de Mecánica
como Química de Materiales, habiendo ejercido en los últimos 12 años el
cargo de profesor invitado de la Universidad de Ciencia y Tecnología de
Lille, a fin de dictar la cátedra de Comportamiento Mecánico de
Materiales, así como en la Ecole National Supérieur des Arts et Metiers
de Lille, la Universidad de Valenciennes, Francia y el en Laboratorio
SOETE de la Universidad de Gantes, Bélgica.
Asimismo, considero importante mencionar algunas de las actividades
administrativas mas relevantes que he realizado durante mi carrera
académica, entre las que destacan mi permanencia al frente de la Jefatura
del Departamento de Metalurgia Química en dos oportunidades, de
Dirección de la Escuela y del Comité Académico de Postgrado del
Programa de Metalurgia y Ciencia de los Materiales.
Habiendo hecho este recuento de mis actividades docentes, de
investigación y administrativas a lo largo de mi carrera académica creo
pertinente señalar que, en mi opinión, uno de los objetivos más
importantes de cualquier universidad es la generación y difusión del
conocimiento científico, tecnológico y social, para lo cual, en nuestro
caso, el Estado Venezolano está obligado a aportar los fondos que se
requieran para ello. Venezuela está llamada a insertarse en el concierto de
las naciones del mundo que contribuyen al avance del conocimiento en
cualquier área en la que se pueda hacer un aporte. No hacerlo, sería
involucionar hacia un aislamiento en este contexto que solo practican
Discurso de incorporación de la Dra. Mariana Staia
56
algunas pocas naciones del mundo. La experiencia académica que he
vivido en diferentes universidades del planeta me permite afirmar que la
generación y difusión de conocimientos, así como el aporte al acervo
científico, tecnológico y social es la fuerza motriz que impulsa a estas
instituciones y que tiene un efecto muy importante en el desarrollo de
estos países a través de la formación de recursos humanos de alto nivel,
así como en la innovación científica y tecnológica que percibimos
continuamente. Este también debe ser el rumbo de las universidades
venezolanas.
Para finalizar, quisiera agradecer una vez más a los ilustres miembros de
esta Academia por la distinción inmerecida al incorporarme a la misma en
calidad de Miembro Honorario, a mis colegas profesores de la Facultad
de Ingeniería de la UCV y UNEXPO y, por supuesto, a mis estudiantes.
Asimismo, un agradecimiento muy especial a mi familia aquí presente,
particularmente a mi hija Marina, a mi Madre Venera y a mi esposo Eli
Saúl, por su amor y apoyo continuo a través de todos estos años.
Sin duda alguna, este logro tan importante nos pertenece a todos: a mi
familia, de quién estoy sumamente orgullosa, a todos los estudiantes que
he formado en el transcurso de mi vida académica, a mis colegas y a la
Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales de la UCV.
Muchas gracias.
57
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
Le reitero el beneplácito de nuestra Academia por su incorporación
como Miembro Honorario a la Ingeniera Metalúrgica, Profesora e
Investigadora Dra. Mariana Staia.
La Metalurgia es la técnica de obtención y tratamiento de metales y sus
aleaciones. Desde la antigüedad se trabajó el oro, la plata y el cobre. El
hierro comenzó a trabajarse en Anatolia en el tercer milenio a.C. El
uso de los metales fue clave en el desarrollo agrícola y el militar. El
papel del hierro junto al carbón fue definitivo en los avances de la
Revolución Industrial del siglo XVIII.
La ingeniería Metalúrgica es la rama de la ingeniería que se ocupa de la
extracción y procesamiento de minerales para la producción de
aleaciones por operaciones físicas, térmicas, electrolíticas y químicas.
En 1956 se establece en la UCV la carrera de Ingeniería Metalúrgica.
En el CIV de los 7 inscritos en 1960 (0,23%) subió al 1,14% en 1992 y
en el 2011 llegó a 1558 ingenieros metalúrgicos, constituyendo el
0,80% de la ingeniería del país.
La industria metalúrgica mundial tiene un alto nivel de desarrollo. En
Estados Unidos y Canadá contribuyen con el 64% en las exportaciones
de las industrias manufactureras, y en la Unión Europea con el 47%.
El 87,8% de esas exportaciones son maquinarias, equipos y productos
metálicos.
En Venezuela nuestra industria metalúrgica está decreciendo. La
participación del PIB sectorial ha sido desde 4,0% del PIB total, en
1997 al 3,5% en el 2008.
Palabras de clausura por el Presidente Manuel Torres Parra
58
El mineral del hierro no supera el 1% de la creciente producción
mundial de unos 1,6 millardos de TM anuales. La producción
siderúrgica no representa el 0,5% de las 1,3 millardos de TMA. La
exportación siderúrgica alcanzó un tope de 33 TMA (1994) y en el
2010 decreció a 0,3 millones de TMA.
La producción de aluminio desde 1997 ha decrecido desde 642 mil
TMA a 336 mil TMA en 2010. La exportaciones en el mismo período
bajaron de 282 mil a 108 TMA.
Grande es el esfuerzo que nuestro país debe hacer para recuperar
nuestra industria metalúrgica. Con relación a nuestra Academia, reitero
lo que he dicho en actos similares: el ser miembro de una Academia es
un honor, pero no es solo un reconocimiento, como un premio o una
condecoración; es algo mas, es una función y por lo tanto un
compromiso y entre las tareas de sus miembros está la de ayudar a la
consecución de los objetivos de la Academia.
Las Academias de Ingeniería del mundo tienen como objetivo
fundamental contribuir con el fomento de la ciencia y la tecnología en
pro del desarrollo de sus respectivos países. El objetivo general de
nuestra Academia lo establece el artículo 2º de nuestra Ley de Creación
que reza así: “Contribuir al desarrollo de las ciencias, la tecnología y
las artes vinculadas con las disciplinas de la ingeniería y el hábitat y los
estudios relacionados con el aporte de dichas disciplinas al
desenvolvimiento integral del país”.
La Ingeniería contribuye sustancialmente al desarrollo tecnológico y la
investigación tecnológica es necesaria para ese desarrollo. Dra. Staia
con su dedicación exitosa a la investigación esperamos que nos ayude
al cumplimiento de la obligación que tiene nuestra Academia de fijar
directrices y promover esa necesaria investigación tecnológica en
nuestro país, sobre todo la metalúrgica tan necesaria para aumentar
nuestra producción sectorial.
Agradezco a la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales
por la hospitalidad brindada al permitirnos realizar este acto en su sede.
Agradezco a los asistentes por habernos acompañado en esta sesión
solemne.
ARTÍCULOS TÉCNICOS
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto
en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
61
"Indeed the historian of the modern world is tempted to reach the depressing
conclusion that progress is destructive of certitude" (Paul Johnson:
Modern times: the world of the twenties to the eighties".
Harper & Row, 1983)
Resumen
Se presentan antecedentes publicados en nuestro país, que incorporan
la naturaleza incierta de algunas de las variables que se emplean en la
Ingeniería Estructural. Su reconocimiento en el cálculo de la
confiabilidad estructural resulta necesario lo cual es ilustrado con un
ejemplo. Se llama la atención sobre la conveniencia de no marginar
estos temas en nuestra enseñanza universitaria, pues además de ampliar
la formación profesional, las Normativas internacionales actualmente
vigentes exigen la evaluación cuantitativa de la citada confiabilidad.
Summary
Known antecedents of Venezuelan engineering texts related to the
random nature of some daily used variables, are given. Its recognition
in order to evaluate the reliability of new or existing structures is
explained and illustrated with an example. Emphasis is given to the
convenience of incorporating such subjects at undergraduate as well as
postgraduate level
1.- INTRODUCCIÓN
El epígrafe que encabeza estas Notas fue el mismo con el cual se inició
el texto: Terremotos. Un problema no determinista (Grases, 1989).
Para esas fechas no estaba el autor en conocimiento de otros múltiples
aportes de autoría venezolana en esa misma dirección. Una breve
reseña sobre algunos de ellos conforma la primera parte de esta
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
62
memoria. En la segunda parte se revisa el sustento y la incorporación
de esa naturaleza incierta de algunos parámetros que empleamos en
documentos normativos. La importancia del incumplimiento de algunas
de sus exigencias en los últimos años, es señalada. En la tercera parte
se comenta sobre la conveniencia de complementar algunas de nuestras
normas con conceptos de confiabilidad estructural.
En cualquier caso, la conclusión que adelanta Paul Johnson en su
ensayo de 1983 reproducida aquí, no es totalmente válida como
veremos más adelante. Buena parte del progreso de la Ingeniería
Estructural en general, y en nuestro país en particular, ha sido gracias al
reconocimiento de incertidumbres asociadas a variables que se manejan
en el día a día de la Ingeniería Estructural.
2.- ANTECEDENTES
Entre los trabajos publicados por el ingeniero Francisco José Duarte
hemos encontrado contribuciones relacionadas al tema de las
probabilidades. Dos de ellas se remontan a los años 20 y se citan aquí:
(i) la primera aparece en la monografía firmada por el profesor R.
Montessus de Ballore, de la Universidad de París, año 1926, titulada:
Calcul des Probabilités et Statistiques. En la contra portada se indica
que: "La plupart de ces tablaux ont été calculés par F. J. Duarte
Ingenieur Civil, a la demande de M. de Montessus de Ballore “. Dos
años después el ingeniero Duarte firmó, con el mismo profesor
Montessus de Ballore: "Determination de la mode ou écart le plus
probable dans les courbes de probabilité simple".
Incursiones en el dominio de las probabilidades por parte de
matemáticos ilustres, como las que se acaban de señalar, seguramente
son muchas más. El interés en estas Notas se ha centrado en problemas
que debe abordar un profesional de la Ingeniería, en los cuales la
información que requiere para su solución es de naturaleza
esencialmente incierta. Independientemente de que la incertidumbre
sea debida a información escasa o propia de la naturaleza misma del
fenómeno.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
63
2.1.- Cálculo de Instalaciones Sanitarias
En 1952 el ingeniero Alberto Eladio Olivares publicó el texto:
Instalaciones Sanitarias, extensión de un primer trabajo publicado en
la Revista del Colegio de Ingenieros en 1942 (Olivares, 1942; 1952).
En ese texto, su autor empleó criterios probabilistas para determinar los
caudales más probables de aguas servidas, en función del número de
'piezas' y del gasto de cada una de ellas. Ese texto fue de aplicación
generalizada entre los ingenieros proyectistas, pues para esas fechas ya
se edificaban obras de varios niveles en el país, cuyas instalaciones
requerían un tratamiento distinto al de la simple suma de caudales.
2.2.- Norma MOP de 1945
Experiencias como la reurbanización de El Silencio en Caracas
terminada en 1945 y donde se llevó a cabo un control de calidad de los
concretos, ensayados en el Laboratorio de Santa Rosa, revelaron que no
todas las muestras del mismo concreto arrojaban el mismo valor al ser
ensayadas. Aparecieron ese año las Normas para la Construcción de
Edificios, MOP 1945, con el Capítulo 2 dedicado a Obras de Concreto
Armado, y el Capítulo 3 a Obras de Concreto Ordinario (MOP, 1945).
Es considerado como el primer texto en el cual se dieron criterios para
la elaboración de concretos destinados a diferentes usos, en ambientes
con particularidades que requerían medidas preventivas en la
elaboración y control de ese material. Se exigió allí lo siguiente: ‘La
resistencia mínima del concreto será la que se indique en los planos o
especificaciones, para la carga de ruptura a la compresión a los 28
días’.
En su Artículo 3 se consideraron dos tipos de concreto: el Tipo A (300
kgf de cemento/m3 de concreto) y el Tipo B (250 kgf de cemento/m
3 de
concreto). Como resistencia promedio del Tipo A: “…no se admitirá
una carga de ruptura menor de 100 kgf/cm2 a los 28 días para el
promedio de los cilindros ensayados, ni inferior a 80 kgf/cm2 para uno
cualquiera de ellos…”. Para concretos del Tipo B, los respectivos
valores eran 80 kgf/cm2 y 60 kgf/cm
2. En el caso de obras marítimas, se
exigía un contenido de 450 kgf de cemento/m3
de concreto, siempre
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
64
que el material tuviese que fraguar cubierto por el agua de mar y de
340 kgf de cemento/m3
de concreto para “…los que hayan de fraguar
en seco para después ser puestos en el agua”.
En esa misma Norma, para los materiales de alfarería (ladrillos
macizos) se distinguieron dos clases: la Clase A con ‘carga de ruptura
a la compresión’ promedio de por lo menos 140 kgf/cm2
sin que
ninguno fuese inferior a 80 kgf/cm2
y la Clase B donde los respectivos
valores fueron: 90 kgf/cm2 y 50 kgf/cm
2.
Los dos párrafos anteriores revelan que los profesionales que
redactaron ese documento normativo ya tenían claro el concepto de la
naturaleza no determinista de las propiedades mecánicas de esos
materiales de construcción. En la redacción de ese documento
probablemente participaron los mismos profesionales que elaboraron
las Normas de Cálculo del MOP el año 1947. Estos fueron los
ingenieros: Pedro Bernardo Pérez Barrios, Alberto E. Olivares, José
Sanabria, Guillermo Herrera Umérez, Daniel Ellemberg, y el arquitecto
Roberto Henríquez.
2.3.- Contribuciones del Doctor Víctor Sardi
Uno de los primeros trabajos del doctor Sardi donde aborda la
naturaleza incierta de los fenómenos naturales, tiene que ver con la
distribución de caudales máximos de las crecientes en un determinado
río, en lapsos de tiempo determinados; fue publicado en el Boletín de la
Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales (Sardi, 1967).
Esto justificó el desarrollo de la División de Registros Hidrológicos del
MOP, pues era información necesaria para seleccionar los valores de
diseño de canalizaciones, incremento de velocidades de arrastre en
angostamientos de ríos, tiros de aire en nuevos puentes y otros.
Una metodología similar la aplicó el profesor Sardi para obtener la
distribución de sismos máximos anuales en Caracas. Impecable desde
el punto vista analítico, la distribución de valores extremos Gumbel I
que obtuvo en 1968 subestimó los máximos esperados; esto no
sorprende pues la estadística en la cual se basó el doctor Sardi aun era
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
65
muy limitada en esas fechas. No obstante, debe reconocerse como
primera contribución publicada en el país en la cual los sismos son
tratados como variables aleatorias, lo cual para ese momento fue una
novedad (Sardi, 1968).
Años antes, e interesado en las ventajas que ofrecía el Método de Cross
en el análisis de estructuras, el doctor Sardi publicó en 1962 un muy
completo texto sobre esa novísima metodología. Este, según testimonio
de su colega y socio el ingeniero Celestino Martínez de la Plaza, lo
tuvo engavetado un cierto tiempo hasta que por sugerencia del doctor
Martínez, así como del ingeniero Herrera Umérez quien leyó el trabajo,
se decidió a darlo a la luz pública. Entre las aplicaciones que contiene
el texto, se encuentran las acciones que simulan la respuesta a sismos
de las estructuras en pórticos espaciales. En el prólogo, el doctor Sardi
llama la atención sobre aquellos profesionales que no tienen criterio
sobre el número de ciclos necesarios. Dice: "También es corriente
encontrar personas que, olvidándose de las grandes incertidumbres
involucradas en la determinación de las solicitaciones, valores
característicos de los materiales y de las estructuras, pretenden lograr
una gran precisión en los cálculos " (Sardi, 1962, pp. ii y iii). Este fue
un claro señalamiento sobre la naturaleza incierta de la información
que maneja el ingeniero, tanto las debidas a cargas gravitacionales
como, y con más razón, las acciones que tienen por finalidad simular
las respuestas de las estructuras a las acciones sísmicas en su
fundación.
2.4.- Otras Contribuciones Posteriores al Terremoto de 1967
El terremoto cuatricentenario de Caracas de julio de 1967 despertó el
interés por el tema sísmico. Entre las múltiples lecciones que dejó el
sismo destacan dos: la primera fue el carácter selectivo de las áreas con
mayor afectación (en Caracas, Los Palos Grandes y alrededores y, en el
Litoral Central, Tanaguarena, para solo citar las dos más conocidas);
esto fue incorporado en la norma provisional del MOP de ese mismo
año. La segunda, menos evidente para los expertos que vinieron a
estudiar los daños, fue la singularidad que significó la corta duración de
ese sismo. En efecto, los daños visibles en una muestra importante de
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
66
edificios de varios niveles señaló el mecanismo que se estaba formando
en su estructura en su ruta hacia el estado último de ruina o colapso. De
modo que en una veintena de estructuras, el estado último no se
alcanzó gracias a la corta duración del sismo principal y la limitada
intensidad de las réplicas.
El estudio de estos casos patológicos, fue el origen de análisis muy
cuidadosos por parte de algunos especialistas sobre el tema. Uno de
esos estudios, fue el dirigido por el ingeniero Julio Ferry Borges en
Lisboa, durante el año siguiente al sismo. Se persiguió en esas
evaluaciones, además de reproducir el deterioro progresivo del sistema
estructural, incorporar la incertidumbre asociada al tipo de
reforzamiento predominante en el momento. Los resultados fueron
presentados en la IV Conferencia Mundial de Ingeniería Sísmica,
celebrada en Santiago de Chile en 1969 (Borges et al. 1969). Años
después esa estrategia de análisis, apareció bajo la denominación de
'push-over' en sus formas comerciales.
Debe señalarse aquí una contribución poco conocida del ingeniero
Julio Bergeret de Cock, destacado proyectista de la Sala de Cálculo del
MOP. Como tema para la reválida de su título de Ingeniero Civil,
presentó a la UCV el trabajo Estudio probabilístico de la frecuencia de
ocurrencia sísmica en Caracas. Entre sus conclusiones, el ingeniero
Bergeret mostró que resultaba más económico limitar las derivas con lo
cual se evitaban daños en elementos no estructurales (Bergeret, 1969).
Es propicia esta ocasión para señalar que, de los miembros que
elaboraron la Norma Provisional del MOP del año 1967, el ingeniero
Bergeret fue el único que participó activamente en la elaboración de la
primera norma moderna COVENIN 1756:1982 para el diseño sismo-
resistente, que se discutió y promulgó 15 años después del sismo.
Igualmente, la evaluación probabilista de la amenaza símica fue objeto
de atención por parte del ingeniero Paul Lustgarten en su ponencia:
Predicción probabilista de sismos para un período de 50 años para la
ciudad de Caracas con ocasión del primer Congreso Venezolano de
Sismología e Ingeniería Sísmica, celebrado en Caracas (Lustgarten,
1974).
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
67
3.- INCORPORACIÓN DE INCERTIDUMBRES EN LAS
NORMAS
Inmediatamente después del sismo de 1967 se decidió revisar las
Normas sísmicas que estuvieron vigentes desde 1955. Se incorporaron:
las condiciones del subsuelo y se abrió la alternativa de efectuar
análisis dinámicos para estructuras de 20 o más niveles, metodología
cuyo uso era premiado con reducciones en los coeficientes sísmicos.
También se establecieron en ese documento, precauciones de armado
en estructuras de concreto reforzado. No se reconoció allí la naturaleza
incierta de las acciones sísmicas, aún cuando en la Presentación sí se
advirtió lo siguiente: “…es conveniente repetir que el cálculo
antisísmico en la forma aquí recomendada, o en la de otras normas
extranjeras, no constituye ni puede constituir garantía absoluta contra
los graves daños de los terremotos, que envuelven factores muy
diversos y cuyos efectos solo se logran conocer por el análisis de las
observaciones obtenidas con la repetición de tan peligrosos elementos
destructivos de la naturaleza” (MOP, 1967b). Treinta años después, el
9 de julio de 1997, los efectos del terremoto de Cariaco confirmaron lo
acertado de esa advertencia. La Norma COVENIN 1756, vigente desde
1982 y ya en revisión para las fechas del sismo de Cariaco, se aprobó
en 2001 con las modificaciones pertinentes.
3.1.- El Comité Conjunto del Concreto Armado (CCCA)
En junio de 1967 -un mes antes del terremoto de Caracas- el Ministerio
de Obras Públicas aprobó sin carácter preceptivo unas nuevas normas
para el diseño de estructuras de concreto reforzado que sustituían las
del año 1955, ambas sustentadas por criterios de esfuerzos admisibles,
resultado de una ponencia preparada por el profesor Alfredo Páez
Balaca. Entre las novedades que la Norma CCCA de 1967 incorporó,
se encontraba el concepto de ‘resistencia característica’ a la
compresión f’c,k. Esta quedó definida como: el promedio de los n/2
resultados de ensayos a la compresión más bajos; en caso de ser n un
número impar, se prescindía del término mediano una vez los
resultados se hubiesen ordenado de menor a mayor. Según se indicó en
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
68
el texto del CCCA, el criterio adoptado: “…obedece a la necesidad de
penalizar los concretos que, por su poca homogénea calidad,
presentan una fuerte dispersión en sus resultados…”. La resistencia
característica f’c.k, así obtenida, debía exceder el valor f’c empleado en
el proyecto (MOP, 1967a).
3.2.- La Contribución e Influencia del CEB
En la proposición del CCCA la resistencia característica era una
simplificación de estudios hechos por el Comité Europeo del Concreto
(CEB) sobre la dispersión esperada en los concretos, conocida durante
la década de los años 60. En años previos se desarrolló una intensa
actividad de intercambio entre los países de ese continente. En la
especialidad del concreto destacó el trabajo del profesor Hubert Rüsch
y sus colaboradores, miembros del Materialsprüfungs Amt de la
Escuela Técnica de Munich (Rüsch et. al., 1969). Estos publicaron los
resultados de la evaluación de 499 análisis estadísticos de muestras de
concreto, provenientes de diferentes países. Ese estudio abarcó
resistencias medias (xm) entre 150 y 800 kgf/cm2. Los citados autores
propusieron la siguiente correlación entre xm, y la desviación estándar
(σ), la cual resultó ser igual a:
σ = [0.0197 + 319/ (xm)2 ]
-1 (kgf/cm
2)
(1)
Obsérvese que para valores de xm entre 150 y 300 kgf/cm2, el valor de
σ varía entre 29 y 43 kgf/cm2; para valores de xm entre 300 y 800
kgf/cm2, la desviación estándar σ solo aumenta de 43 kgf/cm
2 a 49
kgf/cm2.
El profesor Rüsch propuso en ese entonces el empleo de valores
constantes de σ en función de 4 niveles de control de calidad, idea esta
que posteriormente fue adoptada en algunas normativas, entre las
cuales la Norma COVENIN 1753:2006 vigente (Fondonorma, 2006).
No es casual que el autor de estas Notas, quien hizo una pasantía en la
Escuela Técnica de Munich, sugiriese un método para diseñar mezclas
de concreto para alcanzar una resistencia media superior a la supuesta
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
69
por el proyectista. Para esas fechas ya era conocido el concepto de
resistencia característica; por tanto, en el procedimiento propuesto la
resistencia media a usar en el diseño de la mezcla se estableció igual a
K1xf’c, donde f’c era la resistencia del proyecto (Grases, 1964). Los
valores de ese factor de mayoración K1 se establecieron con arreglo a
los criterios que se dan en la Tabla 1.
TABLA 1
Valores del Coeficiente K1
Tipo de Control K1
Estricto: dosificación por peso, control metódico de
humedad y granulometrías
1.1
5
Deficiente: dosificación por volumen, ningún control de
humedad y granulometrías
1.3
0
3.3.- La Influencia del ACI
Estudiadas las recomendaciones del ACI 318 del momento, en
la primera versión de la Norma COVENIN 1753 del año 1981 se
estableció que: si la desviación estándar (σo) estaba sustentada al
menos por 30 ensayos, ninguno de los cuales tuviese valores inferiores
a f’c en más de 70 kg/cm2, la resistencia media mínima requerida (Fcr)
debía cumplir lo siguiente:
Fcr ≥ f’c + 1.6 σo (2)
En caso de que σo excediese 40 kgf/cm2, aplicaba el siguiente criterio:
Fcr ≥ f’c + 85 kgf/cm2 (3)
El requisito establecido por la fórmula (2) podía obviarse cuando se
cumpliesen las tres condiciones siguientes:
i. La probabilidad de obtener resistencias inferiores a f’c – 35
kgf/cm2 no excediesen 0.01 (1 en 100)
ii. La probabilidad de que la media de los resultados de tres ensayos
consecutivos fuese menor que f’c, no excediese 1 en 100.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
70
iii. Para exposiciones a condiciones especiales se cumpliesen los dos
requisitos siguientes: (a) a/c <0.50; (b) f’c ≥ 250 kgf/cm2.
3.4.- La Norma COVENIN-MINDUR 1753
En la versión del año 1985, actualización del documento aprobado en
1981, se indicó que el sustento del valor de la desviación estándar (σo)
fuese el resultado de al menos 30 ensayos; en ese caso se permitía
emplear el mayor de los dos siguientes valores de Fcr:
F cr = f’c + 1.34 σo (4)
F cr = f’c + 2.33 σo – 35 (5)
donde Fcr representa la resistencia media requerida.
Si el número de ensayos fuese menor de 15, según ese documento el
cálculo de σo no se consideraba confiable. De ser así, la selección de la
resistencia media mínima Fcr se regiría por la Tabla 2.
TABLA 2
Valor Medio Mínimo de Diseño de la Resistencia del Concreto
(Fcr)
según la Norma COVENIN-MINDUR 1753, versión 1985
F’c
(kgf/cm2)
Fcr
(kgf/cm2)
< 200 ≥ f’c + 70
de 200 a 350 ≥ f’c + 85
>350 ≥ f’c + 100
Cuando el registro de ensayos consecutivos variase entre 15 y 30 en un
período no mayor de 45 días, se podía estimar σo a partir del registro
disponible con el factor de mayoración que se da en Tabla 3.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
71
TABLA 3
Factor de Mayoración de σo
Número de Ensayos Factor de Mayoración de
σo (1)
15 1.16
20 1.08
25 1.03
30 ó más 1.00
(1) Se permite la interpolación lineal entre valores
consecutivos.
Obsérvese que en los criterios anteriores, adoptados también por otros
documentos normativos, tuvieron marcada influencia los resultados de
los estudios emprendidos por el profesor Rüsch del Laboratorio de
Munich, citados en la Sección 3.2 de estas Notas.
3.5.- La Norma de Diseño Sismorresistente
En 1982 se aprobó la nueva Norma para el diseño sismorresistente -la
‘Norma Antisísmica de 1982'- que sustituyó la 'norma provisional del
MOP de 1967'. Ese nuevo documento se benefició de resultados
obtenidos con sustento probabilista: (i) por vez primera la zonificación
sísmica se establecía con base en los resultados de estudios de
probabilidad de excedencia de los movimientos máximos del terreno;
(ii) las ordenadas de espectros normalizados para diferentes tipos de
subsuelo -la media + una desviación estándar- estaban sustentados por
los trabajos del profesor Celso Tulio Ugas en su tesis de Maestría
realizada en California (Ugas, 1974). Se aplicó allí el criterio adoptado
por consenso en el seno del ATC-3 del año 1978, según el cual las
estructuras debían estar en condición de resistir acciones sísmicas con
una probabilidad de excedencia de 10% en horizontes de tiempo de 50
años (ATC-3-05, 1978).
La aplicación de factores de importancia () mayores que la unidad
incrementaba las acciones de diseño para el caso de hospitales y otras
instalaciones esenciales. De este modo la probabilidad de excedencia
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
72
de los valores de diseño en horizontes de 50 años, con valores de =
1.25 se reducía prácticamente a la mitad.
En 2001, la citada Norma COVENIN 1756 fue revisada, el mapa sufrió
algunos ajustes, se definieron mejor las posibles irregularidades y sus
penalizaciones, aún cuando los criterios fundamentales y el formato del
documento se mantuvieron esencialmente sin modificaciones mayores.
Hoy, a la luz de normativas más recientes como por ejemplo la ASCE
7:2010, el documento COVENIN citado requiere actualización para
lograr diseños más confiables.
3.6.- Las Acciones del Viento
Algo similar puede decirse de la Norma COVENIN 2003:1986 para
diseño contra acciones del viento. El Mapa Base en el cual se
establecen las velocidades del viento, resultado de un análisis
probabilista con la información disponible para el año 1984 (Gutiérrez
y Velásquez, 1986), no es representativo de lo que hemos aprendido
este último cuarto de siglo sobre los vientos huracanados que han
afectado nuestro país (Gutiérrez, 2006). De hecho, para la verificación
de sus torres de microondas CANTV elaboró un mapa mejor
sustentado hace algo más de 5 años (CANTV, 2007). En la Norma
COVENIN recién citada, factores de importancia () menores que los
de la norma sísmica mencionada en la Sección 3.5, por la forma de las
distribuciones, implican cambios pronunciados en los períodos medios
de retorno.
3.7.- Los Deslaves
No puede dejarse de lado el tema de los deslaves, especialmente por el
hecho de que su amenaza es reconocida en las dos vertientes de la
Cordillera de la Costa, así como en otras áreas ubicadas en el pie de
monte de la cordillera de Los Andes. Al catastrófico evento de 1999, se
suman otros anteriores recopilados y descritos por Pacheco Trocónis
(2002). Sobre la recurrencia media de estos fenómenos ha habido
controversia que no viene al caso tratar aquí. El tema es mencionado no
tanto por su naturaleza esencialmente probabilista, sino por la
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
73
controversia que se suscitó sobre los criterios o estrategia de diseño a
seguir, en las obras que debían proteger poblaciones aguas abajo de las
grandes cuencas colectoras de agua de lluvia. Profesionales
involucrados en su ejecución objetaron el tipo de obra de protección
"…pues esta, cuando más, solo debe proteger la población y los bienes
unos pocos días al año…". Una percepción de este tipo, sería como
decir que el diseño contra los sismos no se justifica, pues su duración
puede ser de unos 30 o 40 segundos cada 2 ó 3 siglos. Quienes han
perdido familia y todos sus bienes, o tienen hijos mutilados por los
efectos de un sismo, difícilmente pueden compartir ese modo de
pensar.
4.- CONCEPTOS DE CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL
Desde hace ya unas cuantas décadas el viejo concepto de Factor de
Seguridad fue sustituido por el de 'confiabilidad', entendido este como
el complemento de la probabilidad de ruina. Obviamente, la naturaleza
probabilista implica reconocer incertidumbres tanto en las acciones o
solicitaciones, como en el desempeño esperado de los elementos
portantes, expresado de un modo más general en las denominadas
'curvas de resiliencia'.
Variables que deban ser caracterizadas por funciones de probabilidad
son denominadas 'aleatorias'. Así, las velocidades máximas del viento,
acciones sobre los puentes debidas a sobrecargas rodantes,
aceleraciones máximas del terreno generadas por sismos, agresividad
de ambientes marinos, asentamiento de fundaciones y otras, son
ejemplos de variables aleatorias.
Finalmente, si se designa como (X) una determinada variable aleatoria
y (x) un valor particular de la misma, la probabilidad de que (X) esté
comprendida entre dos valores (x1) y (x2) y que se expresa como P[x1 ≤
X < x2], es el área bajo la curva que caracteriza la distribución de
densidades de probabilidad. Esta curva se denomina 'función de
densidad de probabilidades'. Esta función se suele designar como fX(x).
Por tanto:
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
74
P[x1 ≤ X < x2] = ∫ fX(x) x dx (6)
Obsérvese que la integral anterior entre el valor mínimo posible (x1) y
el máximo posible de (x2) -que bien pudieran ser cero e infinito
respectivamente- alcanza el valor 1.00, pues allí están todos los casos
posibles de la variable aleatoria X.
4.1.- Caracterización de Incertidumbres
4.1.1.- Modelado Subjetivo
Hay muchas variables donde las funciones de densidad de
probabilidades no son el resultado de una evaluación estadística,
simplemente por limitaciones de registros o por el desconocimiento de
los mecanismos que las controlan. Un ejemplo frecuentemente citado
donde la forma de la función de densidad de probabilidades es
subjetiva, está relacionada al salto máximo esperado (β) de una
determinada falla geológica activa. La experiencia del especialista,
dado el entorno geológico, puede quedar representada con diferentes
distribuciones como las tres que siguen:
Figura 1a Figura 1b Figura 1c
FIGURA 1. Ejemplos de Funciones de Densidad Probabilidades
Subjetivas
Las figuras expresan diferentes percepciones del especialista sobre la
función de densidad de probabilidades del máximo salto (β) de la falla.
La Figura 1a refleja la evaluación del valor esperado: no es inferior a
βa, ni supera el valor βm y el valor más probable es el valor medio entre
los dos. En la Figura 1b no hay preferencia en la estimación entre βa y
βm, reconociendo que no se esperan saltos inferiores a βa, ni en exceso
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
75
de βm. En la tercera, Figura 1c, se expresa que lo más probable es que
el salto sea igual a βa y muy poco probable que alcance βm, con los
mismos límites de las Figuras 1a y 1b.
Las ordenadas de las distribuciones que se dan en la Figura 1 son
fáciles de determinar pues cualquiera de las tres áreas sombreadas
tienen por valor la unidad, ya que entre βa y βm están todos los valores
posibles de la variable β.
El empleo de distribuciones subjetivas o sustentadas con estadísticas
muy limitadas es frecuente, especialmente para reconocer que se trata
de una variable aleatoria y es una valiosa información que se incorpora
en el diseño de estrategias preventivas
Obsérvese que en la fórmula (6), el valor de (x2) puede no ser un valor
prefijado, sino adoptarse como una variable independiente. Si (x1) es el
menor valor posible de la variable aleatoria (X), el valor de la integral
pasa a ser una función de la variable (x) lo cual se suele expresar en la
forma que sigue:
P[x1 ≤ X < x] = FX(x) = ∫ fX(x) x dx (7)
Volviendo a la fórmula (6), la función de de la variable (x), FX(x), varía
desde 0 para x = x1 hasta 1.0 para x = x2 donde x2 es el máximo valor
que pueda alcanzar la variable aleatoria (X). Esa función se denomina
'función de distribución acumulada' y tiene múltiples aplicaciones.
4.1.2.- Fundamento Estadístico
Como quedo dicho en la Sección 3.3 el valor de la resistencia a la
compresión del concreto que selecciona el proyectista (f'c) es inferior al
valor medio de la resistencia del concreto que habrá de vaciarse en la
obra. Esto es consecuencia de la dispersión propia del material, sea
elaborado en obra o suministrado por una empresa de premezclado. En
el caso del acero, aún cuando el procedimiento de elaboración es
mucho más controlado, también hay una cierta dispersión que solo pasa
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
76
a ser empleada en la cuantificación de la confiabilidad en estados
últimos de agotamiento.
Retomando el caso del concreto, la única forma de cuantificar su
dispersión es llevando a cabo un control de calidad. Para ello el
organismo normalizador -COVENIN- estableció métodos de muestreo,
elaboración, curado y ensayo de probetas a ser ensayadas a edades
prefijadas. La ausencia de control de calidad, erradamente visto como
un gasto innecesario en algunas de las obras de concreto que se
encuentran en ejecución actualmente en el país, constituye un grave
error. El desconocimiento de los coeficientes de variación del concreto,
puede conducir a políticas innecesariamente conservadoras en el
consumo de cemento.
Un último ejemplo de variables consideradas actualmente como
aleatorias, son las coordenadas focales de un sismo. Con la red
mundial de instrumentos de registro sismográfico, las coordenadas
geográficas de sismos con foco superficial y magnitudes en el rango de
4 a 5, se asocia a valores con errores de 4 a 5 km en la profundidad del
foco, y 3 a 4 km en ubicación del epicentro.
4.1.3.- Probabilidad de obtener un Determinado Rango de Valores
Conocida la función de distribución acumulada de una determinada
variable aleatoria X, la probabilidad de que esa variable aleatoria se
encuentre entre dos valores de interés (xa) y (xb), no es más que la
diferencia de las ordenadas de la citada función de distribución
acumulada, usado en el ejemplo que se da en la Sección 4.5. O sea:
P[xa ≤ X < xb] = FX(xb) - FX(xa) (8)
4.2.- Resistencia Nominal
En los algoritmos para el cálculo de la resistencia de miembros
estructurales, es usual el empleo de valores nominales de resistencia:
dimensiones de secciones, ubicación de refuerzos, resistencia del
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
77
concreto y otros. En los algoritmos de verificación de la seguridad, las
resistencias nominales son minoradas pues subsisten incertidumbres
sobre los valores en obra de los parámetros recién mencionados. Las
resistencias debidamente minoradas, son finalmente comparadas con
las solicitaciones debidamente mayoradas. Es el resultado de
consideraciones sobre las incertidumbres asociadas a ambos
parámetros.
4.3.- Vulnerabilidad
La vulnerabilidad puede ser expresada como la probabilidad
condicional de alcanzar un determinado estado de desempeño
indeseado, bajo una determinada acción aleatoria (A), en un horizonte
de tiempo generalmente igual a 1 año. En la Tabla 4 se ilustra este
concepto con un ejemplo sencillo, referido al estado de desempeño de
una edificación dada, a una determinada acción (A). Tanto los Estados
de Desempeño como los valores particulares (ai) de la acción (A),
desde el menor (a1) hasta el mayor (a5), deben cumplir la condición de
ser mutuamente excluyentes y colectivamente exhaustivos.
Tabla 4
Probabilidad de que la Edificación Alcance diferentes Estados
de Desempeño dado que Ocurra la Acción ai. Un Ejemplo de
Aplicación
Estado de
Desempeño
Valor de la Acción ai
a1 a2 a3 a4 a5
Sin daños 0.95 0.60 0.20 0.05 0
Daños
Reparables
0.05 0.25 0.40 0.25 0.05
Daños
Irreparables
0 0.15 0.20 0.25 0.15
Ruina 0 0 0.20 0.45 0.80
Obsérvese que los 'valores' (ai) son rangos de valores tan pequeños
como sea necesario, función de la calidad de la información disponible.
Lo importante es que se cubran todos los valores posibles
(colectivamente exhaustivos) y que sean mutuamente excluyentes.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
78
Hace 20 a 25 años, información como la que se anota en la Tabla 4
tenía como sustento estadísticas de eventos pasados, y estimaciones
con mayor o menor grado de subjetividad. Sin que lo anterior haya sido
dejado totalmente de lado, hoy se cuenta con algoritmos que facilitan
un pronóstico mejor sustentado.
Obsérvese que en este ejemplo, la probabilidad del 'estado de
desempeño' ruina, P[R], viene dada por la última fila de la Tabla 4.
En términos de pérdidas materiales –pérdidas de vida aparte- los
valores de la última fila son inferiores a la probabilidad de 'pérdida
total', que resulta ser igual a la suma de las dos últimas filas de la citada
tabla.
4.4.- Verificación de la Seguridad
Cuando se emplean los criterios asociados a los estados de
agotamiento, usuales hoy en día, en la verificación de la seguridad se
evalúan diferentes combinaciones posibles. En estas, los efectos de las
acciones externas son mayoradas en función de la incertidumbre
asociada y las capacidades portantes son afectadas por factores de
minoración como se indicó en la sección anterior.
En el caso particular de los sismos, las acciones debidas a los temblores
no son mayoradas. Esto es consecuencia de hipótesis implícitas en el
cálculo según las cuales, bajo la acción de eventos relativamente
infrecuentes, las secciones críticas alcanzan sus valores cedentes, con
posibles y moderadas incursiones en deformaciones inelásticas del
acero en su rama de endurecimiento, lo cual es incorporado en el
cálculo. Incursiones moderadas, asociadas a daños reparables, implican
demandas de ductilidad limitadas. Incursiones importantes, cercanas a
las ductilidades disponibles, pueden representar daños irreparables.
Puede citarse aquí como ilustración, la estadística de daños en
edificaciones de Caracas como consecuencia del terremoto del 29 de
julio de 1967, compilada por el ingeniero Jesús Arcia (Arcia, 1970).
Este profesional comparó los efectos del sismo en edificaciones
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
79
aporticadas de concreto armado, de alturas similares, en dos áreas de la
ciudad con condiciones predominantes del subsuelo local diferentes.
Sus resultados se dan en la Tabla 5.
Tabla 5
Efecto del Subsuelo en los Niveles de Daño. Terremoto de Caracas,
29-07-1967. Edificaciones Aporticadas de Concreto Armado (8 a 14
Niveles Aproximadamente)
Nivel
de
Daños
Porcentaje
de
Pérdidas (1)
(%)
Área de la Ciudad de Caracas
Palos Grandes y
Alrededores
(espesores de
aluvión entre 140
y 280 m)
San José
(espesores de
aluvión
entre 50 y 100
m)
No Daños 0 145 (52.0 %) 292 (71.7 %)
Leves 0.8 80 (28.7 %) 93 (22.9 %)
Moderados 5 9 (3.2 %) 15 (3.7 %)
Importantes 30 22 (7.9 %) 4 (1.0 %)
Total 100 19 (6.8 %) 3 (0.7 %)
Ruina
(desplome)
100 4 (1.4 %) 0 (0.0 %)
Total de Edificios 279 407
(1) Las pérdidas están referidas al valor o costo de reemplazo de la
edificación afectada
4.5.- Cálculo de la Confiabilidad
Como se indicó más arriba, la 'confiabilidad' es el complemento de la
probabilidad de ruina. O sea 1 - P(R/t), donde P(R/t) denota la
probabilidad de ruina en (t) años; lo usual es referirse a t = 1 año. En
forma simplificada, la probabilidad anual de ruina P[R] se puede
estimar como resultado de la siguiente sumatoria, extendida a todos los
valores (ai).
P[R] = P[R/ai] x P[ai] (9)
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
80
El empleo de los algoritmos mencionados en la Sección 2.4 bajo el
nombre de ‘push over’ se ha popularizado. Así por ejemplo, en adición
a los resultados analíticos, en la literatura se dan resultados de ensayos
de laboratorio. En el ejemplo de la Figura 2 se dan los resultados del
ensayo de un pórtico de un solo vano, sometido a desplazamientos
laterales controlados, monotonicamente crecientes, como se muestra en
la citada figura. No se indica allí dimensiones o masas del elemento
ensayado. Tratado como un oscilador de un grado de libertad, la
relación entre los desplazamientos medidos, su período de vibración
(función de la rigidez medida) y la aceleración espectral, para períodos
en exceso de T* viene dada por la expresión:
δ = β ao T* T2 / [T x (2 π)
2] válida para T ≥ T* (10)
donde: δ es el desplazamiento en la dirección de la fuerza aplicada en
el tope del pórtico; β es el factor de amplificación espectral para 5% de
amortiguamiento; ao es la aceleración máxima del terreno; T* es el
período donde se inicia la rama descendente del espectro a partir del
cual el desplazamiento espectral es igual a la aceleración espectral por
el factor (T/2π)2. Para períodos menores que T* la expresión anterior se
simplifica a: δ = β ao T2/(2π)
2. Obsérvese que ao es una aceleración
equivalente, inferida de la ordenada del espectro de aceleraciones para
alcanzar las fuerzas (F) que se dan en la Figura 2b.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
81
(b)
FIGURA 2. Ensayo Bajo Desplazamiento Monotónicamente
Creciente.
(a)Pórtico Ensayado y Secuencia de Aparición de Rótulas
(b)Diagrama Fuerza Aplicada-Desplazamiento (δ)
Supuesto el sistema como un grado de libertad, el cálculo del período
de vibración, función de la rigidez del sistema, facilita el cálculo de
aceleración máxima del terreno. Los valores obtenidos se dan en la
Tabla 6.
Tabla 6
Acciones Externas, Formación de Rótulas,
Desplazamientos Medidos y Probabilidad de Ruina Asignada
Formación de Rótulas Desplazamiento
Medido
(cm)
Probabilidad de
Ruina Asignada
P[R/ai] Número Aceleración
Máxima
Equivalente del
Terreno
1 a1 = 0.10g δ1 = 0.6 0.00
2 a2 = 0.20g δ2 = 1.8 0.10
3 a3 = 0.30g δ3 = 3.7 0.40
4 a4 = 0.35g δ4 = 8.7 0.70
Mecanismo Cinemático δ máximo = 18 1.00
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
82
Para poder aplicar la fórmula (9) es preciso conocer la función de
distribución acumulada de la aceleración máxima del terreno FA(ai)
para determinar P[ai]. El pórtico estudiado se ha supuesto ubicado en
una zona cuya función de distribución acumulada está definida por una
fórmula similar a las que se prescriben en la Norma COVENIN
3621:2000. Esto es:
P[ai ≤ A < ai+1] = FA(ai+1) – FA(ai) (11)
Donde la función de distribución acumulada seleccionada para
horizontes de 1 año, es representativa de una zona de bajo peligro
sísmico:
FA(ai) = P[A ≤ ai] = exp [-(ai/25)-3
] (12)
Empleando los mismos niveles de aceleración de la Tabla 6, y los
valores de la probabilidad de ruina asignada en la última columna de
esa tabla, la aplicación de la fórmula (9) conduce a la siguiente
sumatoria de la probabilidad anual de ruina P[R]:
P[R]=0.984x0.0+0.00142x0.10+0.0014x0.40+0.0002x0.70+0.0004x1.00 = 2.5x10-3 (13)
Valores de ese orden se reportan en la literatura y se consideran
tolerables en edificaciones de vivienda y oficinas. Para el caso de
hospitales y otras instalaciones esenciales, con los factores de uso o de
importancia establecidos en las Normas, esos valores deben reducirse
aproximadamente en un orden de magnitud.
4.6.- Nuevos Requerimientos Normativos
La industria petrolera y petroquímica ha venido uniformando sus
documentos normativos de referencia. Uno de ellos establece
exigencias mínimas para el diseño sismorresistente de las estructuras
para la instalación de plataformas costa afuera (ISO 19901-2, 2004).
Como Anexo B, en ese documento ISO se reproducen mapas con las
exigencias mínimas a satisfacer en todas las costas del planeta. Para
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
83
cada zona se dan dos mapas con los valores de las ordenadas
espectrales (5% de amortiguamiento referido al crítico) a nivel de roca:
uno para osciladores con periodos de 0.2seg y el segundo para
osciladores de 1.0 seg. En la Sección 6.4 (b) de ese documento se
establecen `the target anual probabilities of failure´ Pf que dependen del
nivel de exposición. Este es un sistema de clasificación basado en
consideraciones de seguridad de los operarios y consecuencias
económicas y ambientales.
Para los Niveles de Exposición cuya falla es de consecuencias
catastróficas, incluidas las plataformas habitadas, la probabilidad de
ruina Pf no debe exceder 4 x 10-4
.
Para las no habitadas, esa
probabilidad puede alcanzar hasta 2.5 x 10-3
. Estos son valores de la
probabilidad anual de ruina, pueden considerarse representativos de
algunas normas para diseño sismorresistente vigentes. Obsérvese que
para una vida útil de 50 años, esa probabilidad de ruina alcanza valores
del orden de de 5 x 10-2
.
No hay razones para que la evaluación de la seguridad, según un
enfoque probabilista como el ilustrado con la Norma ISO recién citada,
limitado a plataformas costa afuera, no pueda extenderse a la Normas
orientadas al diseño sismo resistente de estructuras. Resultaría de
mucha utilidad que en la toma de decisiones sobre cambios de uso o
modificaciones estructurales de edificaciones existentes se
incorporasen criterios de confiabilidad.
5.- RECOMENDACIÓN
Estas Notas tienen como objetivo traer a la consideración de Profesores
y Estudiantes de nuestras Facultades de Ingeniería, un tema que no
puede ser marginado. En primer lugar, por el hecho aquí ilustrado
según el cual buena parte de las variables que se manejan en la
Ingeniería actualmente son definidas por funciones de probabilidad. En
segundo lugar y como consecuencia de lo anterior, por el hecho de que
la seguridad de las estructuras que se proyectan se expresa en términos
de la confiabilidad, definida esta como complemento de la probabilidad
de ruina. Por tanto, es preciso que nuestros graduandos finalicen sus
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
84
estudios de pregrado, y con mayor razón los de postgrado,
familiarizados y entrenados en el manejo de los conceptos que se han
expuesto en esta memoria.
Agradecimiento Póstumo y Aclaratoria
Estas Notas se originaron en conversaciones sostenidas con el Profesor
Víctor Sardi, en su residencia cercana al Ávila a poco de los deslaves
de Vargas de 1999. No he hecho más que atender, más de una década
después, su recomendación de dejar por escrito lo que él muy
pedagógicamente me hizo ver. Deseo agradecerle a tan distinguido
Académico, como homenaje póstumo de parte de sus colegas, su
indudable contribución pionera en estos temas.
La ocasión es propicia para referirme a un hecho más reciente, a poco
de concluir estas Notas dirigidas al Boletín ACADING, cuya
aclaratoria por mi parte es obligada. En febrero de 2013 fui invitado a
verme en la pantalla grande de un cine capitalino. Dejando de lado la
forma como se logró el 'reportaje' que allí se proyecta, en el mismo se
omitió la única frase que hubiese aceptado hacer pública, que no es mía
sino del Dr. Sardi. Dijo: "La tarea de nosotros los Ingenieros es lograr
que las amenazas naturales no sean sinónimo de catástrofe". Los
tiempos que corren, post 5 de marzo de 2013, permiten entender mejor
el 'reportaje'.
Referencias Citadas
APPLIED TECHNOLOGY COUNCIL (ATC-3-05) (1978). Final
review draft of recommended comprehensive seismic design
provisions for buildings Redwood City, California.
BERGERET DE COCK, J. (1969). Estudio probabilístico de la
frecuencia de ocurrencia sísmica en Caracas. Trabajo para reválida
de Título, Facultad de Ingeniería UCV, Caracas, 46 p.
BORGES, F., GRASES, J. and RAVARA, A. (1969). Behaviour of tall
buildings during the Caracas earthquake of 1967. Proc. of the IVth
World Conf. on Earthq. Eng., Santiago de Chile, vol 3, p J-2, 107-
123, Santiago.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
85
CANTV (2007). Proyecto Estructural de Torres y Soportes de Acero
para Antenas de Transmisión. Norma CANTV, Caracas. /Nuevo
mapa de velocidades básicas de viento en Venezuela/.
COVENIN 1753 (1981). Estructuras de Concreto Armado para
Edificios, Análisis y Diseño. MINDUR-COVENIN 1753-81.
Caracas, 295 p.
COVENIN 1756 (1982). Edificaciones Antisísmicas. Norma
Venezolana, CDU 721:550.34. Caracas, 67 p. + Comentarios.
COVENIN 1753 (1985). Estructuras de Concreto Armado para
Edificios, Análisis y Diseño. NORMA COVENIN-MINDUR
1753-85. FONDONORMA, Caracas.
COVENIN 2003 (1986). Acciones del viento sobre las construcciones.
COVENIN 2003, Fondonorma, Caracas, 48 p + comentarios.
COVENIN 3621 (2000). Diseño sismo-resistente de instalaciones
industriales. Norma Venezolana, COVENIN 3621. Articulado y
Comentario, 35 p. FONDONORMA, ISBN 980-06-2542-9,
Caracas.
FONDONORMA 1753 (2006). Proyecto y Construcción de Obras en
Concreto Estructural. Aprobada por la Comisión ad-hoc de
Fondonorma en 2006, es la versión más moderna de la Norma
COVENIN 1753-1985: Estructuras de Concreto Armado para
Edificios, Análisis y Diseño. Caracas.
GRASES, J. (1964). Diseño de mezclas de concreto. Boletín IMME,
Año II, N°7, p 13-32. Caracas.
GRASES, J. (1989). Terremotos: un Problema no Determinista.
Mediciones y Efectos. Boletín de la Academia de Ciencias
Físicas, Matemáticas y Naturales, Vol. XLIX, N°, 157-158, p.
201-392, Caracas.
GUTIÉRREZ, A. (2006). Tormentas tropicales y vientos huracanados
en Venezuela. In: Capítulo 1 de: Ingeniería Forense y Estudios de
Sitio, pp. 15-30. Consulibris 83, ISBN: 980-12-2289-1, Caracas.
GUTIÉRREZ, A. y VELÁZQUEZ, J. M. (1986). Ponencia Base de la
Norma COVENIN 2003. Elaboración del Comentario del Capítulo
C-1, donde se explica el procedimiento para la obtención de las
Velocidades Básicas del Viento.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
86
ISO 19901-2 (2004). Petroleum and Natural Gas Industries-Specific
Requirements for Offshore Structures-Part 2: Seismic Design
Procedures and Criteria. International Standard, Geneva 20.
LUSTGARTEN, P. (1974). Predicción probabilista de sismos para un
período de 50 años para la ciudad de Caracas. Primer Congreso
Venezolano de Sismología e Ingeniería Sísmica, Memorias.
Caracas
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (MOP) (1945). Normas para
la construcción de edificios. Litografía de Comercio, Caracas.
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (MOP) (1967a). Normas para
el Cálculo de Estructuras de Concreto armado para edificios-
Teoría Clásica. Comisión de Normas. Dirección de Edificios.
Caracas, 166 p + apéndices.
MINISTERIO DE OBRAS PÚBLICAS (MOP) (1967b). Norma
Provisional para Construcciones Antisísmicas. Caracas, 18 p +
mapa. /Sustituye la Norma sísmica del MOP del año 1955, la cual
se consideró obsoleta/.
OLIVARES, A. E. (1942). Cálculo de distribución de agua para
edificios. Revista del Colegio de Ingenieros de Venezuela. N° 142,
185-202, Caracas.
OLIVARES, A. E. (1952). Cálculo de Distribución de Aguas para
Edificios. Caracas, 71 p.
PACHECO T., G. (2002). Las iras de la serranía. Lluvias torrenciales,
avenidas y deslaves en la Cordillera de la Costa, Venezuela: un
enfoque histórico. Fondo Editorial Tropykos, ISBN: 980-325-260-
7, Enero, 169p + 1 mapa. Caracas.
RÜSCH, H., SELL, R. and RACKWITZ, R. (1969). Statistische
Analyse der Betonfestigkeit. Heft 206 der Schriftenreihe des
Deustschen Ausschusses fur Stahlbeton. Ernst und Sohn, Berlin.
SARDI S., V. (1962). El método de Cross de la distribución de los
momentos. Ed. Arte, Caracas, 245 p.
SARDI S., V. (1967). Contribución al estudio de las frecuencias de
crecientes máximas en los ríos del norte de Venezuela. Boletín de
la Academia de Ciencias Físicas, Matemáticas y Naturales, vol.
27 (76):29-80, Caracas.
Notas sobre la Incorporación de Conocimiento Incierto en la Ingeniería Estructural Venezolana,
Ing. Acad. José Grases
87
SARDI S., V. (1968). Contribución al estudio de la frecuencia de los
sismos en Caracas. Boletín de la Academia de Ciencias Físicas,
Matemáticas y Naturales, vol. 28 (81):73-85, Caracas.
UGAS, C. T. (1974). Espectros para diseño antisísmico en función de
las condiciones locales del subsuelo. Boletín Técnico IMME, vol.
XI, Nº 48: 25-57, Oct.-Dic. Caracas.
A Prueba de Temblores.
Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia
en la Venezuela de 1900.
Caso del Sismo de San Narciso del 29 de octubre de 1900,
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y
Franck A. Audemard
89
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y
Sismorresistencia en la Venezuela de 1900. Caso del Sismo de San
Narciso del 29 de octubre de 1900.
(Quake-proof: Some ideas about constructions and seismic resistance at
the time of the San Narciso 1900 earthquake, Venezuela)
Alejandra Leal Guzmán [email protected]; José Antonio
Rodríguez, [email protected] y Franck A. Audemard,
Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas, FUNVISIS
Departamento de Ciencias de la Tierra
RESUMEN
El 29 de octubre de 1900, día de San Narciso, a las 4:42 a.m., un
poderoso terremoto sacude el norte costero de Venezuela, afectando
sensiblemente a las poblaciones ubicadas en la región que actualmente
corresponde al Área Metropolitana de Caracas, AMC, en la costa de
Barlovento y en los estados Vargas, Aragua y Anzoátegui; llegando
incluso a ocasionar daños materiales de menor significación en
poblados llaneros. Este evento, ha sido el sismo histórico más
importante que ha ocurrido en las adyacencias del AMC y también uno
de los más destructores que ha padecido la ciudad capital. El terremoto
de 1900 fue ampliamente reseñado en la prensa nacional,
constituyéndose así un extenso y muy variado corpus documental que
había permanecido inexplorado en los archivos venezolanos, y en
consecuencia, era prácticamente desconocido para la sismología
venezolana. La data compilada ha arrojado información sobre diversos
aspectos del terremoto de 1900: descripción del evento, informes de
daños, respuestas sociales, iconografía, etc. Entre estos documentos
destaca un conjunto de artículos técnicos cuyos autores comentan
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
90
ampliamente sobre construcciones y sismorresistencia, en el marco de
los daños producidos por el terremoto. Los autores de estos escritos no
se limitan a proponer tipologías constructivas adecuadas para zonas
sísmicas, sino que se plantean interrogantes respecto a los siguientes
tópicos, ineludiblemente asociados a la sismorresistencia no sólo de las
edificaciones sino de toda la ciudad: a) calidad de los terrenos, b) la
respuesta sísmica del suelo, c) esbozo de los estudios de
microzonificación como herramienta para conocer las características
del terreno, d) aspectos jurídicos de la sismorresistencia, y e)
planificación urbana como estrategia para mitigar potenciales desastres
sísmicos. Como suele ocurrir con los terremotos destructores, los
desaguisados ocasionados por el sismo de San Narciso, indujeron a
muchos a reflexionar respecto a la adecuación de las tipologías
constructivas existentes y también sobre la configuración
arquitectónica y urbana de nuestras ciudades. En este sentido, el
presente trabajo pretende dar a conocer tres de estos significativos
documentos, enfatizando las lecciones que de ellos se desprenden en
cuanto a aspectos técnicos y legales de la sismorresistencia,
microzonificación y planificación urbana; es decir, reflexiones que
representan un valioso aporte para el estudio de la ingeniería sísmica y
del urbanismo en Venezuela.
Palabras claves: terremoto del 29 de octubre de 1900, sismicidad
histórica, sismorresistencia, ingeniería sísmica en Venezuela.
I.-Introducción.
El 29 de octubre de 1900 -día de San Narciso- a las 4:42 a.m., ocurrió
uno de los terremotos más importantes de la historia venezolana. Este
fortísimo evento, cuya magnitud ha sido estimada preliminarmente en
7,6 (Fiedler, 1988: 206), estremeció el centro norte costero del país,
afectando sensiblemente a las poblaciones ubicadas en la región que
actualmente ocupa el área metropolitana de Caracas, en el litoral de
Barlovento y en los estados Vargas, Aragua y Anzoátegui, llegando
incluso a ocasionar daños materiales de menor significación en
poblados llaneros. Aquel lejano amanecer de finales del siglo XIX,
resultó ser una desagradable sorpresa para buena parte de los
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
91
venezolanos, pues la conmoción telúrica del 29 de octubre no sólo los
hizo saltar de sus lechos sino que las réplicas los mantendrían en vilo
durante los meses siguientes:
...a las 4 y 42 minutos de la madrugada del 29, sobrevino de repente un
terremoto que duró como 25 segundos. El traqueteo fue terrible, jamás
sentido ni escuchado por los actuales habitantes de Caracas. Parecía
que la ciudad se hubiera convertido en una matraca y la sacudiera un
hombre robusto con toda la fuerza de su brazo y con movimientos
isócronos. El espantoso ruido pareció igual desde el principio hasta el
fin sin guardar proporción con el movimiento del suelo que no fue tan
grave como debía pensarse, considerando aquel... deteniéndose a
examinar los edificios se encontró que todos, apenas algunos muy
contados, sufrieron profundamente. Los frentes se desprendieron de las
paredes laterales, cayeron los techos de muchos cuartos, abriéronse
los caballetes, los encalados se descalabraron a trechos; las tapias
divisorias de las piezas se desunieron de las maestras y muchas de los
corrales se vinieron abajo, desplomándose otras, ya de los frentes ya
del interior de las casas (El Duque de Gamboa, El Tiempo, Caracas: 3
de noviembre de 1900, p. 2).
Por su parte, Grases (1990) ofrece una sucinta descripción de los
principales efectos de dicho evento:
El sismo del 29 de octubre afectó Macuto, Naiguatá, Guatire,
Higuerote, Carenero y otros pueblos de Barlovento, donde hubo
grandes daños y víctimas. Muchos edificios en Caracas, se agrietaron
y algunos se derrumbaron... Guarenas fue destruido con un saldo de
25 muertos; San Casimiro, Cúa y Charallave quedaron en ruinas y la
línea férrea que unía Carenero con Río Chico sufrió daños
considerables; La Guaira y Maiquetía, muchas casas deterioradas;
Macuto, 7 muertos, 30 heridos y grietas en el terreno; La Vega y El
Valle, casas dañadas, 1 muerto; Baruta, 4 heridos; Antímano y Los
Teques, varias casas caídas y otras deterioradas; Petare y Los
Mariches, heridos y 1 víctima; Higuerote, varios muertos y heridos; en
San José de Río Chico, el río se salió de cauce y se desbordó hacia Río
Chico; Puerto Tuy, las olas del mar se elevaron varios metros;
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
92
Paparo, daños severos; Carenero 3 muertos; Tacarigua, Curiepe,
Capaya, Caruao y Río Grande, muy afectados; Carayaca, heridos;
Naiguatá, Los Caracas y Camurí Grande, grietas en el suelo,
derrumbes y muertos; Chuspa, La .Sabana, Quebrada Seca, daños
generalizados; Barcelona, grietas en el terreno; Clarines, daños. Al
evento principal siguieron centenares de temblores sentidos (Grases,
1990: 22-23).
Como se aprecia en la descripción anterior, este sismo no sólo sacudió
la región, sino que además provocó un tsunami que inundó las áreas
bajas costeras del litoral de Barlovento –causando daños al ferrocarril
Carenero-El Guapo- y que también afectó las costas del estado
Anzoátegui, fenómeno bien documentado por el ingeniero Melchor
Centeno Graü, quien se encontraba en la ciudad de Barcelona al
momento de ocurrir el sismos (Véase Centeno Graü, La Linterna
Mágica, Caracas: 15 de noviembre de 1900, pp. 2-3). Esta
circunstancia convierte al terremoto de 1900, en uno de los pocos
sismos locales venezolanos con olas tsunami asociadas (Audemard et
al., 2012).
Hermann Ahrensburg, jefe del Gran Ferrocarril de Venezuela y testigo
presencial del sismo, refiere sus efectos en la ciudad de Caracas,
relación que puede comprobarse puntualmente al compararla con los
informes técnicos levantados por las comisiones del Colegio de
Ingenieros de Venezuela. Ahrensburg escribe:
De acuerdo a averiguaciones preliminares 70 casas cayeron
completamente, 428 se arruinaron y varios cientos perdieron las
cornisas de los techos. De las numerosas iglesias solamente la de Las
Mercedes ha sufrido menos; todas las demás muestran graves daños y
fueron cerradas. La torre de la Santa Capilla se derrumbó; la torre de
Altagracia que ya había sido averiada en 1812, pero había quedado en
pie se partió desde arriba hasta abajo; las dos torres del Panteón
sufrieron mucho y estaban cerca de caerse. La mayoría de los edificios
públicos como los Ministerios del Interior, de Obras Públicas, de
Finanzas, la Dirección de Correos, el Ayuntamiento, así todos los
cuarteles son inhabitables. Los grandes hoteles de uno o dos pisos
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
93
están totalmente abandonados... Aparte de Caracas sufrieron mayores
daños los pueblos de Río Chico, Higuerote, Guatire, Guarenas y el
balneario de Macuto así como los pueblos que se encuentran en el
intermedio y la mayoría de las veces están en escombros y ruinas. Allí
perecieron cerca de 100 personas; además muchos resultaron
gravemente heridos. El puerto de La Guaira salió un poco mejor
(Ahrensburg, 1901: 1)[1].
Debido a la extensión de sus efectos, el terremoto de 1900, fue
ampliamente reseñado en la prensa nacional, conformándose así una
importante fuente de información para el estudio de este evento. La
compilación documental elaborada a tales fines contiene artículos de
prensa, crónicas, cartas, telegramas, fotografías, planos y también
artículos científicos e informes técnicos que describen los daños
producidos por el sismo, examinan los efectos de este en relación con
las características constructivas de las poblaciones afectadas y propone
soluciones constructivas apropiadas a la naturaleza sísmica del
territorio venezolano. El hilo discursivo que, casi inesperadamente,
enlaza a estos meticulosos escritos resulta ser la idea de
sismorresistencia, pero, más sorprendente aún, es que se trata de una
noción de sismorresistencia en un sentido amplio, que se extiende más
allá de las consideraciones arquitectónicas e ingenieriles.
Con la intención de examinar estas reflexiones sobre sismorresistencia,
se han escogido tres artículos, todos referidos al sismo de 1900: en
primer lugar, el Informe del Colegio de Ingenieros sobre los mejores
modos de construcción en Venezuela suscrito por Roberto García,
Alejandro Chataing, Diego Morales y Ricardo Razetti (Diario La
Religión, 25 y 26 de enero de 1901); luego el extenso y erudito artículo
Los movimientos seísmicos y las construcciones cuya autoría
corresponde al meteorólogo y astrónomo Dr. Armando Blanco (Diario
El Tiempo, 5 de noviembre de 1900), y finalmente, el escrito Sobre
construcciones firmado por el ingeniero Avelino Fuentes (Diario El
Tiempo, 22 de noviembre de 1900).
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
94
II.-Palabras nuevas para viejas ideas
Si bien la noción de sismorresistencia es de muy reciente incorporación
a la terminología ingenieril, la idea en sí misma es muy antigua: la
preocupación por la solidez y la resistencia de edificios y ciudades ante
el embate de los terremotos ha existido largamente en la mentalidad de
todas las sociedades enfrentadas directamente a la inquietante
naturaleza plutónica del planeta. Naturalmente, el término ha
evolucionado. En la Venezuela de 1900 se hablaba de las casas anti-
temblores o contra temblores, mientras que en 1950 -en la coyuntura
del terremoto de El Tocuyo- ya se utilizaba el término antisísmico,
expresando con ello un sentido técnico muy disímil al que está
contenido en el término sismorresistente. Semánticamente, antisísmico
significa que las construcciones pueden resistir ilimitadamente los
efectos de un sismo lo cual resulta, a todas luces, equivocado; en tanto
que sismorresistente contiene la idea de que las construcciones pueden
resistir, hasta cierto punto, el embate de un terremoto sin llegar a
colapsar.
El sismo de San Narciso no constituye la primera ocasión en que la
idea de sismorresistencia surge en la mentalidad venezolana. La
preocupación por diseñar e implementar tipologías constructivas que
resistan los temblores, así como también la conciencia de la relación
entre los daños macrosísmicos y la calidad y adecuación de las
construcciones se puede encontrar en documentos venezolanos
referidos, por ejemplo, a los sismos de 1766, 1812 y 1878 (Al respecto
véase Grases, 2009). Así pues, en ocasión del terremoto del 21 de
octubre de 1766, y para sorpresa de sus habitantes, la ciudad de
Caracas resulta sacudida pero sale indemne del trance, a pesar de la
flaqueza de sus construcciones. Un anónimo informe de la época, deja
constancia de lo anterior:
Tampoco hizo el terremoto estrago de consideración en los demás
templos ni en las casas y menos en los vivientes, aun de los
irracionales, y sólo vegetales recibió en sí aun más leve daño. Admiran
esto y con mucha razón las personas de juicio y más a vista de las
tapias, paredes y edificios que hay en la ciudad por su desplomo y
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
95
flaqueza y antigüedad conocidamente expuesto a ruina. Y
verdaderamente es cosa admirable, no tanto el que no cayesen, como
que un temblor tan dilatado y fuerte hallase a la ciudad y todos sus
habitantes y vivientes en tal constitución hasta en el más mínimo átomo
que estando todos entregados al sueño o recogidos, nadie peligrase ni
recibieses aún una picadura (Noticia del temblor de tierra padecido en
la ciudad de Santiago de León de Caracas, Provincia de Venezuela en
las Indias Occidentales, la madrugada del día 21 de octubre de 1766.
Caracas, diciembre de 1766. Archivo General de la Nación (AGN)-
Traslados, Audiencia de Caracas, 206).
Cabe destacar no sólo la mención que se hace de las tipologías
constructivas existentes en la ciudad, sino más aún el asombro que los
testigos del terremoto manifiestan ante la resistencia de las viejas tapias
desplomadas y seguramente mal conservadas de la Caracas del siglo
XVIII. La tapia es uno de los sistemas constructivos de la denominada
"arquitectura de tierra cruda", calificación que se aplica a las
edificaciones cuyo principal material constructivo es la tierra sin cocer,
combinada con maderas, fibras vegetales, e incluso piedra (Véanse
Gasparini y Margolies, 1989). Se trata de tipologías constructivas
sumamente antiguas y respecto a las cuales pueden encontrarse
ejemplos milenarios -edificaciones e incluso ciudades enteras- en todo
el mundo. En el caso de Venezuela, el bahareque, la tapia y el adobe,
fueron las técnicas que definieron históricamente el hábitat -tanto
urbano como rural-, y su uso fue predominante desde el siglo XVI
hasta las primeras décadas del siglo XX (Urbina, 1961: 349). Tal como
señala Duarte (1996: 40), en Caracas, el sismo de 1766, “…dejó el
beneficio de haber manifestado los defectos ocultos de las
construcciones que habiéndolos dejado desatendidos con el tiempo
hubiesen causado alguna ruina”, circunstancia recurrente en el caso de
terremotos destructores. No huelga comentar aquí que precisamente, en
virtud de las pocas ruinas que ocasiona el sismo, se erige el patronazgo
antisísmico de Nuestra Señora de las Mercedes como abogada contra
terremotos (Rodríguez et al., 2011).
En octubre de 1812, tras los devastadores sismos ocurridos el 26 de
marzo ese mismo año (Véase Altez, 2006, Choy et al., 2010 y Cunill
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
96
Grau, 2012), el Alarife Mayor de Caracas, Juan Basilio Piñango,
presenta ante las autoridades del Municipio, los planos
correspondientes a un proyecto de viviendas sismorresistentes,
diseñadas según los materiales y las tecnologías disponibles en la
época:
Eran unas construcciones diseñadas con un sistema de horcones
(‘madera enterradas en tierra’) arriostrados a nivel de arranque de
techo y encima de los vanos de puertas y ventanas, verdadera
estructura ‘trabada’ que ya respondía en cierta medida a los
requerimientos antisísmicos (Zawisza, 1988a: 97-98)
Por su parte, los vecinos de La Guaira, la cual resultó gravemente
afectada por el evento, redactaron un reglamento para proceder a la
reconstrucción de dicha ciudad. Este documento contenía diversas
disposiciones referidas a la fábrica y reparación de edificios, con
especial énfasis en las recomendaciones para reforzar las técnicas
constructivas en uso –mampostería, adobe, tapia, bahareque- y aportar
“rigidez y homogeneidad” a los edificios resultantes (Zawisza, 1998a:
100). Sin embargo, las condiciones políticas, económicas y sociales de
la ciudad de Caracas -y del país- tras la devastación producida por los
terremotos y los avatares de nuestra guerra de independencia,
impedirían las necesarias labores de reconstrucción. La realización de
obras públicas se paralizaría prácticamente por las cinco décadas
siguientes, sumiendo a Caracas en un largo letargo urbano (Gasparini y
Posani, 1998: 135).
En las postrimerías del siglo XIX, a consecuencia de las ruinas dejadas
a su paso por el terremoto de Cúa del 12 de abril de 1878, el Colegio de
Ingenieros de Venezuela (CIV)[2], decide convocar “…un concurso
entre los ingenieros, arquitectos y demás personas que quieran tomar
parte, sobre el sistema que se crea más practicable, conveniente y
económico para la construcción de edificios en un país como el nuestro
expuesto a terremotos” (La Opinión Nacional, Caracas: 4 de mayo de
1878). Un mes más tarde, el concurso se declaró desierto “…en virtud
de no haber podido el jurado nombrado al efecto, decidirse por ninguna
de las memorias presentadas por haberlas hallado deficientes,
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
97
especialmente en la parte relativa a techos” (La Opinión Nacional,
Caracas: 19 de junio de 1878). Analizando comparativamente los
resultados del fallido concurso de 1878, con la calidad de los escritos
sobre construcciones y sismorresistencia aparecidos tras el sismo de
1900, resulta menester preguntarse por el recorrido de la ciencia y la
tecnología venezolanas en los escasos 22 años que median entre ambos
terremotos.
En este sentido, debemos señalar que las reflexiones y
transformaciones constructivas y sismorresistentes suscitadas por el
terremoto de 1900, se encuentran marcadas por las transformaciones
arquitectónicas y urbanas que venía experimentando Caracas, ciudad
que resultó particularmente privilegiada por el despliegue
modernizador del gobierno encabezado por el general Antonio Guzmán
Blanco (Zawisza y Villanueva, 1997: 375). A su vez, dicho despliegue
estuvo acompañado de la introducción, en Venezuela, de nuevas
técnicas y materiales de construcción procedentes de Estados Unidos y
Europa, circunstancia que comentaremos con mayor amplitud en las
páginas siguientes (Véanse Silva, 1999 y 2009b).
III.-Sismorresistencia y tecnologías constructivas: el Informe del
Colegio de Ingenieros sobre los mejores modos de edificaciones en
Venezuela
En la coyuntura ocasionada por el terremoto de 1900, el CIV destacó
tres comisiones técnicas para evaluar los daños producidos en los
templos, los edificios públicos y las casas particulares de la ciudad de
Caracas, cuyos minuciosos resultados fueron publicados en la prensa
nacional. Tales informes han representado un valioso insumo para el
análisis del sismo de San Narciso y para el estudio de la ingeniería en
nuestro país. Adicionalmente, el CIV convocó a Roberto García[3],
Alejandro Chataing[4], Diego Morales[5] y Ricardo Razetti[6],
destacados miembros de dicha institución, para producir un documento
que respondiese a la cuestión de cuáles eran los modos más
convenientes de edificación en Venezuela.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
98
Estos cuatro profesionales han de haber deliberado sesudamente tan
ardua cuestión y en breve tiempo presentaron un informe que también
fue publicado en prensa. El discurso del documento final apuntaba a
una revisión de las ventajas y defectos de las tipologías constructivas
de uso corriente en Venezuela, a la luz de los daños ocasionados por el
sismo. Este breve examen de las edificaciones caraqueñas y sus
calidades constructivas, estaba seguido por una discusión, esbozada en
líneas muy generales, sobre los materiales y las tecnologías
constructivas potencialmente sismorresistentes y susceptibles de
aplicarse en Venezuela. Este informe no era un documento exhaustivo
dirigido a los profesionales de la ingeniería y la arquitectura, sino antes
bien un escrito austero y precavido de tono didáctico, redactado para el
público general en una ciudad donde la autoconstrucción era una
práctica corriente para procurarse vivienda. Considerando estas
circunstancias, los autores dejan constancia de su inquietud ante las
dificultades que presenta el encargo del Colegio de Ingenieros:
Mucho ha meditado y mucho ha vacilado la Comisión nombrada por el
Colegio de Ingenieros antes de dar una contestación a la pregunta que
éste ha formulado en los términos siguientes: ¿Cuál o cuáles son los
modos más convenientes de edificaciones en Venezuela?... hemos
puesto empeño en cumplir nuestro cometido, en la medida de nuestras
fuerzas; pero a la amplitud de la pregunta correspondería, sin duda,
una respuesta que no cabría en la forma sintética que necesariamente
ha de revestir este Informe, y no extrañará al Colegio que, dejando a
un lado los detalles técnicos y constructivos nos limitemos a hacer
indicaciones generales, que el criterio particular de cada constructor
hará valer con su justo peso, en cada caso particular, indicando, al
mismo tiempo, las ventajas y defectos que le atribuimos a cada uno de
los géneros de construcción en uso entre nosotros, y a los que pueden
también establecerse (La Religión, Caracas: 25 de enero de 1901, p. 3).
Nótese cómo de entrada, los autores advierten que el informe solo
presentará “indicaciones generales” libradas al criterio de los muchos
constructores empíricos que existían, no solo en Caracas, sino en todo
el país. La preocupación por la falta de conocimientos técnicos básicos
entre albañiles y constructores ocasionales, es retomada con mayor
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
99
detalle por el Ing. Avelino Fuentes[7], cuyo escrito analizaremos más
adelante. Fuentes también señalaba que buena parte de la problemática
urbana de Caracas -y por ende, su vulnerabilidad ante los eventos
sísmicos- derivaba de la falta de regulación y supervisión de la
autoconstrucción (Fuentes, El Tiempo, Caracas: 22 de noviembre de
1900, p. 2).
Hecha la advertencia sobre los alcances del informe, la Comisión llama
la atención sobre la especificidad que tienen los materiales y las
técnicas constructivas considerando el clima y las condiciones
geográficas; es decir, que no debe importarse técnicas constructivas
irreflexivamente y aún añaden que los materiales constructivos propios
de cada país son definitivamente los más adecuados y los menos
onerosos a los constructores:
Las construcciones propias para la zona tórrida deben tener los muros
y techos malos conductores del calor, y para lograrlo se requieren
fuertes espesores o materiales y sistemas aisladores; deben resistir los
vientos fuertes y ofrecer abrigo seguro a las lluvias violentas,
condiciones estas que pueden lograrse en casi todos los sistemas de
construcción… Los principales materiales de construcción de que
disponemos en el país son: piedra, cal, arena, tierra, los diversos
productos de alfarería, madera, caña y paja. Estos son los elementos
que han compuesto los diversos géneros de construcción adoptados
hasta hoy, y era lógico esperarlo ya que todos satisfacen sin duda las
condiciones económicas, muchos de ellos a las climatéricas y aún
algunos son muy aptos para resistir la acción de los fenómenos
seísmicos (La Religión, Caracas: 25 de enero de 1901, p. 3).
A pesar de esta afirmación, es a raíz del terremoto de 1900, cuando
comienza a ponerse en duda la idoneidad de las construcciones de
tierra cruda en ciudades como Caracas, -cuyo hábitat urbano estaba
definido principalmente por la tapia-. En este sentido, la Comisión
advierte respecto a la necesidad de utilizar estas técnicas constructivas
convenientemente, de no mezclar indiscriminadamente los materiales y
las técnicas, y de fabricar con esmero las armazones del bahareque y la
tapia “ligando adecuadamente todos los elementos”. No obstante,
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
100
tomando en cuenta que los efectos del terremoto pusieron de manifiesto
la escasa resistencia del adobe y la tapia ante los movimientos
sísmicos, los autores afirman rotundamente lo siguiente:
…algunas de las construcciones que por sus malas condiciones para
resistir a los movimientos de tierra deberían prohibirse en absoluto
para toda clase de edificios. Estas son: las de adobe crudo. Todas
aquellas en que entra el mezclote[8] como pretendido elemento de
cohesión. Las generalmente llamadas de tapia y rafa. Estas
construcciones podrían destinarse sólo a servir de cercas sin pasar de
una altura de dos y medio metros (Ibídem).
Respecto a los comentarios de la Comisión sobre comportamiento
sismorresistente de la arquitectura de tierra cruda, es de rigor advertir
que todas las técnicas constructivas requieren de procedimientos
adecuados a sus características, imponen restricciones en el diseño de
los edificios y exigen ciertas pautas de mantenimiento, factores de los
cuales depende su calidad y su resistencia. Estas variables pueden verse
afectadas por el deterioro producido por agentes naturales y al mismo
tiempo por intervenciones incorrectas -ya sean estructurales o no
estructurales- en las construcciones (Ramos et al., 2004: 112. Véase
también Aceves Hernández y Audefroy, 2007).
El peso del deterioro, de la desidia y del comején, en los daños
producidos por el sismo de 1900, lo exponía magistralmente un
redactor del Diario La Religión al preguntarse: “¿Con cuántas paredes
desplomadas de antaño, con cuántas grietas ‘de otro tiempo y otra
edad’, y con cuántos techos, guaridas antiguas del comején, está
cargando hoy el temblor del 29 de octubre?” (Diario La Religión,
Caracas: 10 de noviembre de 1900. p. 3). Los daños que el apetito del
comején -nombre que se da en Venezuela a las termitas, voraces
insectos xilófagos ampliamente extendidos en nuestro país- inflingía a
estas construcciones en las cuales abundaba la madera, comprometía
sensiblemente la estabilidad y resistencia de las mismas frente a un
evento sísmico. Respecto a la acción de las termitas, Aceves Hernández
y Audefroy (2007), afirman lo siguiente:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
101
En varios países del mundo muchas viviendas construidas con
materiales vegetales son destruidas por las termitas. En condiciones
naturales, estos insectos son importantes para el reciclamiento de la
madera muerta y otros restos vegetales; sin embargo, existen tres
clases y seis familias de termitas muy peligrosas para las
construcciones humanas, todas ellas con muy mala fama, ya que son
capaces de devastar la estructura de una casa y desplomarla (...) La
madera posee una durabilidad natural, la cual se define como su
capacidad de resistencia a los agentes de deterioro. Esta durabilidad
natural involucra un periodo que varía según la especie de madera de
que se trate. Muchas especies de madera pueden sufrir diferentes
grados de deterioro producidos por agentes como humedad,
temperatura, hongos e insectos. Por supuesto, este deterioro va a
depender principalmente de los cuidados que se tenga en el
mantenimiento de la madera. Un adecuado mantenimiento previene en
gran parte el deterioro de la madera. En el caso de los insectos que se
alimentan de la madera (insectos xilófagos), algunas especies de
coleópteros y termitas pueden provocar daños serios, requiriéndose
tratamientos y reparaciones, o reemplazo de las piezas afectadas
(Aceves Hernández y Audefroy, 2007: 193-194).
Según la distribución geográfica de las termitas, presentada por los
citados autores (Aceves Hernández y Audefroy, 2007: 196-197), en
Venezuela, existen dos clases de termitas “muy peligrosas”: las
termitas subterráneas y las termitas de madera seca. En este sentido y
con gran pertinencia, el misterioso Zoilo de la Papa, sarcástico
colaborador del Diario El Tiempo escribía:
Se discute si los tabiques de adobe crudo con entramados de madera
serían tan buena pared como la de hierro. No entro en la discusión,
pero donde quiera que en Caracas se trate de la madera, recuerdo al
comején, ese terrible y destructor insecto que taladra las paredes, roe
la madera y segrega una materia viscosa que le sirve para fabricar con
tierra su habitación negruzca y esponjosa ¿Qué seguridad presenta a
los vecinos una habitación invadida por el comején, roída y medio
molida en su armazón? Creo que el hierro está libre de los ataques de
este feroz insecto, auxiliador de terremotos, pues devora los horcones
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
102
del bahareque, preparando la caída de los ranchos que se consideran
seguros cuando no han recibido la invasión de estos enemigos del
muro y de los techos bien entendidos (Zoilo de la Papa, Al vuelo,
Diario El Tiempo, Caracas: 19 de noviembre de 1900, p. 3).
Es importante comprender que la arquitectura de tierra cruda demanda
un ritmo de mantenimiento constante por tratarse de materiales
extremadamente sensibles a las condiciones ambientales (humedad,
temperatura, insectos, etc.). Esta circunstancia es bastante notoria en el
caso de los techos de madera, caña, palma y tejas, que debían ser
reparados frecuentemente debido a los daños mayores y menores
ocasionados por la acción de los insectos y por las lluvias (Franco y
Maskrey, 1996: 28). A lo largo de toda América Latina, estos techos,
por lo general muy pesados y con unas exigencias específicas de
mantenimiento, resultaron potencialmente mortales al colapsar durante
un sismo (Véase Febres Cordero, 1931). No en balde, la Comisión
dedicaba unos breves comentarios a la correcta construcción de los
techos propios de la época, los cuales constituían un elemento bastante
vulnerable ante los eventos sísmicos:
En la construcción de techos debe ponerse especial cuidado
esmerándose siempre en que contribuyan a ligar unos muros con otros.
En los techos de una sola agua esta ligazón se obtiene haciendo que
las viguetas atraviesen ambos muros en sus cabezas y clavándolas
sobre soleras colocadas en el centro de cada uno de ellos. En las
armaduras parhileras es necesario colocar las gradas lo más cerca
posible del centro del muro; y para evitar los movimientos
longitudinales del techo, recomendamos ligarlo con piezas oblicuas
clavadas sobre las costillas desde las gradas hasta la hilera. En los
techos de cuchillas y correas, recomendamos poner también una solera
hacia el centro de los muros, bajo el asiento de las cuchillas,
sólidamente ligadas con esta y con el muro. Cuanto a la cubierta, debe
procurarse que tenga el menor peso posible (La Religión, Caracas: 26
de enero de 1901, p. 3).
Quizás por la brevedad telegráfica del informe, sus autores no
profundizan en cuestiones como el excesivo peso de los techos
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
103
tradicionales o el mantenimiento requerido por las estructuras de
madera y caña brava, pasto fácil del comején. Ahora bien, retomando la
discusión sobre las tipologías constructivas de tierra cruda hemos de
señalar que durante la colonia, el bahareque fue uno de los sistemas
constructivos más extendidos debido a su versatilidad, cualidad que
permitía lograr unos magníficos acabados; a un costo notablemente
inferior al del adobe y las tapias (Gasparini y Margolies, 1986: 137), y
también a sus cualidades sismorresistentes, muy superiores a las de las
técnicas introducidas por los españoles y que fueron comprobadas en
diversas ocasiones en toda la América hispana (Beroes, citado en
Urbina, 1961: 196). Sin embargo, la reconocida resistencia del
bahareque a temblores y terremotos está supeditada a varios factores:
en primer lugar la firmeza y calidad de la estructura de horcones, que
es la que soporta los muros de barro y fibras vegetales; luego, debe
considerarse la edad de la construcciones levantadas con esta técnica y
su estado de conservación y mantenimiento, lo cual implica atender a la
existencia de elementos estructurales y no estructurales que puedan
resultar inadecuados en una construcción de bahareque y precipitar su
deterioro o colapso durante un sismo (Oliver-Smith, 1995).
En América hispana, el uso del adobe estuvo muy extendido en
ámbitos rurales y urbanos, pues a diferencia del bahareque, las paredes
fabricadas con adobes "…soportan fácilmente la carga de una segunda
planta y, normalmente no necesitan de refuerzos adicionales como las
rafas en los muros de tapia…" (Gasparini y Margolies, 1986: 103-104.
Véase también Urbina, 1966: 61); además, como señala Enrique
Orozco Arria: "…el adobe permite construir formas curvas y hasta
ensayar componentes decorativos, con una mayor flexibilidad de
diseño arquitectónico" (Orozco Arria, 2005). No obstante, el adobe da
lugar a pesadas construcciones de escasa resistencia ante los
terremotos, como se comprobó repetidamente en muchas ciudades
latinoamericanas (Sobre el particular véanse los siguientes autores:
Oliver-Smith, 1994; Franco y Maskrey, 1996 y Núñez-Carvallo, 1997).
Respecto a las características del adobe y del bahareque, Julian
Bommer (1996) expone lo siguiente:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
104
El adobe es un material pobre para la resistencia sísmica, debido al
hecho de que es muy pesado y ofrece poca resistencia. El bahareque en
sí tiene un buen comportamiento sísmico, aunque el uso de tejados
pesados aumenta su vulnerabilidad y debido a la deforestación se usan
hoy en día maderas con calidad inferior. Ambos sistemas constructivos
se deterioran rápidamente debido a efectos climáticos y a la acción de
insectos, haciendo que la vulnerabilidad de viviendas construidas con
estos sistemas sea una función de su edad y del tratamiento que se
aplica a los elementos para hacerlos más duraderos (Bommer, 1996:
6-7).
Recomendaciones constructivas semejantes a las formuladas por la
Comisión, habían sido expresadas por Don Tulio Febres Cordero
(1931: 164) en ocasión del gran terremoto de Los Andes del 28 de abril
de 1894, y podemos encontrarlas repetidas en la documentación
correspondiente a los sismos de Cumaná, 1929 y El Tocuyo, 1950, por
ejemplo (Véase Ponte et al., 1950 y Herrera et al., 1951: 5). Las
observaciones sobre tipologías constructivas contenidas en las
descripciones de diferentes terremotos ocurridos a lo largo de América
Latina, apuntan a la comprobada superioridad sismorresistente del
bahareque frente a las construcciones de tapia y adobe, en este orden de
preferencia. Como veremos a continuación, la Comisión desaconsejaba
la utilización de tapia y adobe en Venezuela, pero incluía el bahareque
entre las tipologías constructivas más adecuadas en un país sísmico:
1º Construcciones monolíticas de cemento y hierro, 2º Construcciones
con entramado de hierro, ya sea que se rellenen los espacios, ya sea
que estos se cubran con estucos, bien entendido que estos rellenos y
estos estucos pueden ser de cualquier material y que en este género de
construcciones hay que tomar precauciones especiales para ligar los
materiales de diferente naturaleza que entren en su formación, 3º
Construcciones de entramado de madera redonda, o mejor con
escuadría con relleno de paja y arcilla [pajareque], 4º Construcciones
de ladrillo o de concreto con encadenado, 5º Construcciones de
madera (Estas últimas construcciones, quizás las más apropiadas para
resistir a los movimientos de tierra, presentan muchos inconvenientes
para que en ellas puedan realizarse las indispensables condiciones de
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
105
habitabilidad en este clima. Son además muy susceptibles de rápidos
deterioros) (La Religión, Caracas: 26 de enero de 1901, p. 3).
Un punto muy interesante en este breve informe lo constituye la
mención de las construcciones de cemento, hierro y concreto, en una
clara exposición de las transformaciones arquitectónicas e ingenieriles
que venían produciéndose en Venezuela desde las últimas décadas del
siglo XIX, y que estaban marcadas por la introducción de nuevos
materiales y técnicas:
Desde los últimos años del siglo XIX se produce la importación de
componentes de hierro fundido para su empleo en la infraestructura
sanitaria de las ciudades. En ella se contaría el alumbrado público o el
mobiliario para los espacios de mayor representatividad urbana, como
las plazas, parques y cementerios, así como para los edificios de
mayor importancia institucional, como el Teatro Guzmán Blanco o el
conjunto entonces llamado Capitolio Nacional (...) La disponibilidad
de materiales de origen foráneo en almacenes públicos o casas
comerciales locales modificó los modos de proyectar y de construir por
parte de los ingenieros y arquitectos que trabajaron en Venezuela
durante estos años. La importación de estructuras íntegramente
fabricadas en plantas de producción extranjeras se hizo frecuente
durante los primeros años en que se ejecutaron obras públicas a gran
escala en el país, esto es, durante las últimas dos décadas del siglo
XIX, el tiempo en que la mayor parte de la arquitectura con estructura
o elementos metálicos a la vista era construida en las ciudades. Fueron
los años en que se constituye un primer intento de modernización
urbana bajo la batuta guzmancista que incluyó ciudades como
Caracas, Valencia o Maracaibo (Silva 2009a: 258-259).
Vale la pena señalar que Roberto García, Alejandro Chataing, Diego
Morales y Ricardo Razetti, tenían dilatadas trayectorias profesionales y
su labor estaba signada por los cambios arquitectónicos y urbanos de
aquellos años, como bien lo reseña Mónica Silva, quien los describe
como “profesionales del hierro para la arquitectura de las ciudades y la
infraestructura del territorio venezolano” (Ídem: 266-282). Sin
embargo, pese a los efectos del sismo sobre las construcciones y
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
106
también de los paulatinos intentos finiseculares de modernización
urbana, la larga tradición de arquitectura de tierra cruda persistió aún
por más de medio siglo en nuestras ciudades y mucho más allá en el
hábitat rural, particularmente en lo que se refería a las viviendas (Véase
Zawisza, 1998: 28).
Es de tomar en cuenta que estos nuevos materiales y técnicas, que
lentamente transformaban la arquitectura venezolana desde finales del
siglo XIX, solo estaban al alcance de los profesionales, no de los
maestros de obras, albañiles y constructores empíricos. Así mismo, su
aplicación era factible únicamente en construcciones importantes
como edificios públicos, puentes, mobiliario urbano, templos, etc., pero
no para la mayoría de las viviendas, las cuales continuaron
construyéndose con tierra cruda hasta bien entrado el siglo XX. Las
casas a prueba de temblores diseñadas y fabricadas por el ingeniero
Alberto Smith[9], para los caraqueños pudientes constituyeron una
notable excepción:
En todo caso, un uso publicitado de muros de concreto asociado a
armaduras metálicas sería el que hiciera Alberto Smith a raíz del
terremoto de 1900, tanto para las casas ‘criollas’ que ofrecía el
ingeniero como para las quintas que luego construiría en El Paraíso...
Esas construcciones de ‘cemento y hierro’ serían, entonces la primera
aplicación estructural hasta hoy conocida de esta combinación de
materiales en la arquitectura venezolana (Silva, 2009b: 59-60).
El sismo de 1900, no era el primer sismo de nuestra historia que
suscitaba la idea de las casas contra temblores: en ocasión del sismo de
Cúa de 1878, un personaje llamado Andrés Derrom, hijo, se ofreció a
construir casitas de madera “bien aparejadas contra terremotos” (La
Opinión Nacional, Caracas: 14 de abril de 1878, p. 3). Sin embargo, lo
que produce el terremoto de 1900, es una respuesta contundente ante la
realidad sísmica del país. Naturalmente, la propuesta de Alberto Smith
incorporaba los nuevos materiales y técnicas disponibles, lo que
otorgaba una altísima credibilidad a su proyecto (Véase también Silva,
1999). Así mismo, Smith tenía a su favor no solo la comprobada
experticia profesional, sino también todas las facilidades y los
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
107
contactos nacionales e internacionales para lograr proyectar y construir
estas viviendas, que al fin y al cabo no eran sismorresistentes, pero que
encajaban perfectamente en el imaginario positivista y modernista de
su época, según el cual la ciencia y la técnica por sí solas eran
respuesta suficiente ante los temblores. En este sentido, el terremoto de
1900, es el primer terremoto ocurrido en Venezuela que pone de
manifiesto las transformaciones arquitectónicas e ingenieriles de
finales del siglo XIX y que además, genera recomendaciones
constructivas que incorporan estas nuevas tendencias que hemos
comentado.
IV.-Los movimientos seísmicos y las construcciones
Uno de los más notables escritos técnicos que transmiten la idea de
sismorresistencia, está firmado por el Dr. Armando Blanco[10], quien a
lo largo de su artículo comenta ampliamente el estado del arte de la
ingeniería sismorresistente en el mundo:
Muchos hombres eminentes han trabajado con ardor para descubrir la
intensidad de estos movimientos, como igualmente su modo de obrar
en las diferentes partes de una construcción... han estudiado con
ahínco todas las circunstancias que presentan los movimientos
seísmicos, ya experimentalmente, produciendo sacudidas del terreno
por medio de explosivos, ya estudiando sus efectos en ciertos lugares
después de grandes catástrofes: a ellos seguiremos en su investigación
y principalmente memoria resumiendo los conocimientos hasta hoy
alcanzados en esta materia (El Tiempo, Caracas: 5 de noviembre de
1900, p. 2).
Blanco, reseña las investigaciones de pioneros como el geólogo e
ingeniero de minas inglés e inventor del sismógrafo, John Milne (1859-
1913) y el eminente sismólogo francés Fernand Montessus de Ballore
(1851-1923), enfatizando las conclusiones de estos estudiosos respecto
a los efectos de los temblores sobre las construcciones y a cuáles son
las tipologías más adecuadas en los países sísmicos. El autor insiste en
la contextualización de las construcciones sismorresistentes,
explicando que los sistemas constructivos deben adecuarse a las
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
108
condiciones geológicas de cada región, observando que no resulta
conveniente “importar” ciegamente tales tecnologías sin considerar
cuestiones como las calidades del terreno, las características del relieve
y la disponibilidad de materiales constructivos autóctonos, punto al que
también hace referencia la comisión del CIV, tal como indicamos
previamente. En tal sentido, Blanco dedica varios párrafos a describir
diversas tipologías sismorresistentes de todo el mundo, haciendo
hincapié en sus ventajas y desventajas y como corolario, advierte:
La cuestión de resistir un edificio a los movimientos seísmicos, no
depende sino de la aplicación inteligente de ciertas reglas obtenidas
por la experiencia y la observación y de la ciega aplicación de ellas,
que enseña el arte de construir. No debe creerse bajo palabra a los
inventores de esos sistemas llamados contra temblores, sino estudiar
las ventajas y desventajas de aquellos usados en los países en que
tiembla, y que hayan sido sancionados por la experiencia, por haber
sido puestos a prueba por movimientos de gran violencia (El Tiempo,
Caracas: 5 de noviembre de 1900, p. 2).
Nótese como en su discurso, Blanco, concede gran valor a la
observación como estrategias para diseñar e implementar tipologías
constructivas contra temblores. Bajo esta premisa, el autor examina
ciertos tópicos inherentes a la calidad de los materiales y la técnica, la
cuestión de los techos y finalmente, la calidad del terreno y su
comportamiento ante los sismos. Como hemos señalado en el apartado
anterior, las principales inquietudes de los expertos ante los daños
ocasionados por el sismo de 1900, se referían a la baja calidad de los
materiales de construcción utilizados en las viviendas caraqueñas y a la
manera descuidada de construirlas, mezclando técnicas y materiales
azarosamente. Blanco acude a las lecciones de notables desastres
sísmicos del siglo XIX, para ilustrar la relación entre las características
de las edificaciones y los efectos de los terremotos:
En la descripción de muchas catástrofes, citadas por varios autores, se
puede apreciar la gran importancia que tiene la calidad de los
materiales empleados en la construcción, como también de los
aparejos a que han sido sometidos. En San Francisco, en 1886; en
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
109
Basilea, en 1867; en Charleston, Carpentin, en Smirna, Filipinas, etc.,
se han observado prácticamente los daños causados por el empleo de
malos morteros (mezclas) y el descuido y abandono que se había hecho
de los sistemas de construcción por “houtisses” y “parpaings”
(Maneras de colocar las piedras y ladrillos), como también lo
peligrosos que son los edificios construidos con materiales de diferente
densidad y elasticidad, como la tapia y la rafa entre nosotros, a las
cuales el choque seísmico ha de transmitir vibraciones de diferentes
intensidades pulverizando los materiales menos densos y débiles
contra los de mayor densidad; los adobes tan usados igualmente entre
nosotros, por efecto de la componente vertical, se pulverizan, como se
ha visto en el Levante y en algunas Repúblicas suramericanas; así, no
se debe economizar en los países en que tiembla, en la calidad de los
materiales, ni abandonar los sistemas de construcción reconocidos
como más resistentes, tratando siempre que los muros formen un
sólido homogéneo susceptible de vibrar sin desunirse las partes que lo
constituyen (Ibídem).
En este sentido, y tal como lo afirman Guidoboni y Ferrari (2000: 688),
las bajas calidades constructivas en interacción con factores tales como
los niveles demográficos y las configuraciones urbanas vulnerables
constituyen un factor determinante en la “construcción de un desastre
sísmico”. Con plena conciencia de lo anterior, Blanco examina
minuciosamente las principales características de las tipologías
constructivas predominantes no sólo en Caracas, sino en las principales
ciudades del país. Lo interesante es que el autor no descarta de plano
las viejas tradiciones arquitectónicas existentes en el país, sino que
refiere los modos en que estas podrían perfeccionarse en términos de
solidez y resistencia ante los eventos sísmicos:
Las casas hispanoamericanas que se componen de un patio rodeado de
corredores, ofrecen bastante seguridad ¿Qué sería si en ellas se
corrigieran esos detalles de gran importancia, que la rutina ha
establecido? Las armaduras de los techos en que casi nunca son
perfectos los asamblajes, y que están débilmente trabadas, se apoyan
por lo regular, en las columnas de los corredores y como hemos dicho,
la componente vertical de choque seísmico lanzará o destruirá estos
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
110
pilares precipitando la caída del techo y muros, además los muros se
construyen, en muchas localidades, de adobe o tapias de tierra pisada,
materiales que no son capaces de soportar la componente vertical;
estas tapias se encuentran en México, Centro América, Colombia y
Venezuela, por esto los choques fuertes han hecho y harán en estas
regiones sinnúmero de víctimas; de Guayaquil al Sur, los muros se
fabrican con barro y paja entre entejados de cañas clavadas y
trabadas; es seguro que en esas localidades las casas son menos
peligrosas y no lo serían en absoluto si se abandonara el sistema de
techos, perfeccionándolos y trabándolos, como también si se
suprimieran corredores y pilares (Ibídem).
Véase la insistencia en las características que hacían del bahareque la
técnica de tierra cruda más adecuadas frente a los sismos,
especialmente si los muros estaban bien construidos “y trabados”, lo
cual proporcionaba gran solidez y resistencia a las viviendas. Un punto
álgido, en cuanto a recomendaciones constructivas lo constituían los
techos, los cuales por sus materiales, su estructura de madera y su peso,
presentaba una alta vulnerabilidad ante los eventos sísmicos, como
puede apreciarse en la siguiente descripción que hace Edgar Pardo
Stolk (1969), de los techos de las casas caraqueñas:
Los techos eran casi siempre de madera redonda con caña amarga y
tejas encima... asentadas sobre un espesor considerable de mezclote
colocado sobre la caña y que llenaba, en parte, la concavidad de la
tapa. El resto del espacio que quedaba libre bajo la tapa, se llenaba
con los desperdicios de la caña, colocándola a lo largo de la pendiente
del techo, embebida aquella también en barro. En algunos casos...
eran de madera de escuadría cubierta con un forro de madera de 1 y ¼
cm., de espesor, para soportar las tejas (Pardo Stolk, 1969: 11).
También debe tenerse en cuenta que los componentes de madera de
estos techos eran pasto favorito del comején, por lo cual, resultaba
necesario repararlas con frecuencia y al final había que reemplazar
dichas partes, labores de mantenimiento que no siempre se cumplían
con la rigurosidad requerida, contribuyendo a su deterioro. A esta
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
111
explicación, Blanco, añade el riesgo implícito en la inclinación de
aquellos tejados a dos aguas tan abundantes entonces:
...los techos de tejas son un gran peligro, pues aunque el choque no sea
capaz de derribarlos, las tejas saltan con violencia o resbalan
siguiendo la pendiente del techo que siempre es muy exagerada; el
mismo peso e inercia de los tejados ayuda en gran parte a destruir las
planchas y muros, máxime cuando la trabazón de la armadura está
construida solamente para soportar el techo y no se ha tenido en
cuenta la desorganización que en ella se ha producido con el temblor;
los techos metálicos de zinc, o los impermeables de madera, deberían
usarse en estos países, o en todo caso, las tejas planas fabricadas
mecánicamente con uñas para sujetarlas unas a otras, permitiendo
disminuir en lo posible las pendientes de los techos. En general, puede
aconsejarse para los techos, materiales ligeros y el hierro en T trabado
inteligentemente para que el triángulo de la armadura permanezca
invariable, a pesar de la violencia del choque (El Tiempo, Caracas: 5
de noviembre de 1900, p. 2).
El autor llama la atención sobre el simple hecho de que los techos no
podían pensarse aislados del edificio, sino que por el contrario, era
menester considerar que –dependiendo de sus características y estado
de conservación- podían comprometer la estabilidad y resistencia de
toda la construcción. En este sentido, la solución que parecía imponerse
era la de optar por techos más livianos, de ahí que el autor recomiende,
por ejemplo, el uso de techos metálicos de zinc sobre construcciones de
tierra cruda. Aunque el apogeo del zinc, en la industria de la
construcción en Venezuela, aún estaba a medio siglo de distancia, ya
existían en Caracas algunos antecedentes de su utilización. En El
Paraíso, se encontraba una casa fabricada durante la última década del
siglo XIX, con planchas metálicas, construcción conocida como “Villa
Julia”. Al respecto, Mónica Silva (1999) comenta:
Aún cuando la preocupación por los sismos no haya sido la razón
fundamental para la elección de los materiales y técnicas empleados
en esta casa, un interesante ejemplo de construcción con estructura
metálica lo constituye ‘Villa Julia’. Ubicada en El Paraíso y edificada
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
112
antes del terremoto de 1900... Se trata de una estructura con paredes y
techos metálicos que hoy se encuentra rodeada de espesa vegetación y
con algunas alteraciones, pero aún claramente reconocible (Silva,
1999: 308).
Por otra parte, Silva (2009a: 84) señala la existencia de una “ciudad de
zinc”, en la Caracas de 1898, suerte de asentamiento informal que fue
reseñado peyorativamente en El Cojo Ilustrado:
...todo, todo es de zinc. La fiebre de la especulación ha sido tan fuerte,
y la necesidad de alojar a los inmigrados y a poco costo tan imperiosa,
que han construido una ciudad en seis meses: no podían por
consiguiente pensar en edificar una ciudad como en otras partes.
Millares de toneladas de hierro galvanizado han llegado allí de
Inglaterra, Francia y América... El efecto que produce esta ciudad es
difícil de describir y la desagradable impresión que se experimenta
aumenta al considerar que hay seres humanos obligados a vivir en
tales habitaciones en un clima tan cálido... (El Cojo Ilustrado, 15 de
junio de 1898, N° 156, p. 54).
El texto anterior constituye un significativo testimonio del impacto
producido en el hábitat urbano venezolano por la incorporación y
disponibilidad de nuevos materiales de construcción, circunstancia que
bien podríamos denominar como un “salto cultural”, considerando que
estas transformaciones constructivas también significaron un cambio
en la forma de pensar la ciudad. Si bien, este uso informal e
improvisado del zinc, no era lo que recomendaban los profesionales de
la época en cuanto a sismorresistencia, traemos a colación esta pequeña
pieza de información -susceptible, por cierto, de un análisis mucho más
profundo que no ensayaremos en este artículo- para situar con
precisión, las argumentaciones ofrecidas por Armando Blanco respecto
a los techos metálicos.
Retomando su escrito, es de subrayar que los argumentos presentados
por Blanco, no apuntaban hacia la sustitución de los sistemas
constructivos propios de la arquitectura de tierra cruda, sino hacia el
perfeccionamiento de éstos en aras de una mayor resistencia ante los
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
113
movimientos sísmicos. Lo anterior resulta muy notable, ya que es
precisamente a raíz de los daños provocados por el terremoto de 1900,
cuando se inicia el lento proceso de deslegitimación de la tierra cruda
que se desenvolvería a lo largo del siglo XX. Ante el avance de la
modernidad, el barro, como material constructivo perdió
paulatinamente credibilidad no sólo por el desconocimiento de su
potencial, sino también por un perjuicio cultural que lo calificaba -y
aún lo califica- de material “pobre”; es decir, ligado a la pobreza, al
medio rural y además, con el baldón de ser una clara referencia a
nuestro pasado colonial (Véase Aceves Hernández y Audefroy, 2007:
15).
En este sentido, el desplazamiento del barro como principal material
constructivo fue una consecuencia cultural, bien sustentada en el
momento histórico que se vivía. Como contraparte, añadiremos que en
el marco de la prevención y mitigación de desastres que ha signado las
últimas décadas, la arquitectura de tierra cruda ha sido retomada, en
diversos países latinoamericanos, como una tecnología de bajo costo
que permite edificar viviendas sismorresistentes (Aceves Hernández y
Audefroy, 2007; Revoredo, 2007). Aquí opera una premisa
relativamente reciente que incorpora los saberes y tecnologías locales
en la producción de sistemas constructivos contra desastres.
Ahora bien, lo más sorprendente en el texto de Blanco, son sus
planteamientos sobre el comportamiento del terreno ante las sacudidas
sísmicas. La comisión del CIV dedicaba solo unas pocas líneas a
señalar, sin detalles, la importancia de la elección del terreno, pero
Blanco va más allá y se extiende en tales consideraciones:
La elección del terreno donde va a levantarse un edificio ha de ser la
primera diligencia del constructor, y este es hoy punto bastante oscuro,
pues, se ha observado que a cortas distancias existen diferencias muy
grandes entre los males causados, circunstancia ésta que deja en la
mayor incertidumbre a los observadores que han querido ser precisos
en las reglas que debe seguirse para hacer la elección del terreno
menos expuesto: unas veces los terrenos altos sufren menos que los
bajos, otras es a la inversa. También se ha observado que los duros y
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
114
compactos se defienden mejor de las sacudidas que los de blandos,
húmedos, de aluvión, etc.; por consiguiente, no pudiéndose fijar con
precisión los que han de resistir mejor los choques seísmicos, el
constructor debe guiarse por la experiencia obtenida en catástrofes o
movimientos anteriores, eligiendo siempre para construir, aquellos
lugares que menos hayan sufrido… En general, debe evitarse construir
en pendientes, barrancos, en los puntos de contacto de terrenos de
diferentes naturalezas y densidades y la cuestión de elección del
terreno no puede guiarse sino por la observación especial que se
haga… (Blanco, El Tiempo, Caracas: 5 de noviembre de 1900, p. 2).
Armando Blanco, haciendo gala de un entendimiento geotécnico
notable, esboza la esencia de la microzonificación sísmica, estudios
que no comenzarían a realizarse en el país sino hasta 1967, cuando la
particular distribución de los daños producidos por el terremoto del 29
de julio de ese año[11], llamaría poderosamente la atención de
investigadores de todo del mundo, ya que hizo patente la relación entre
las condiciones del suelo y los daños sufridos por las edificaciones:
Evidencias analíticas y empíricas indican que las localizaciones de
zonas de gran daño en Los Palos Grandes y en Caraballeda pueden ser
atribuibles a las combinaciones desfavorables de condiciones de suelo
y características de los edificios, las cuales resultaron en una respuesta
particularmente fuerte de las estructuras averiadas. La distribución del
daño muestra claramente lo indeseable de construir edificios con
períodos fundamentales semejantes a los de los depósitos de suelo
sobre los cuales se encuentran situados, a no ser que se tomen
precauciones especiales en el cálculo estructural. De significado
especial es el hallazgo de que los métodos analíticos modernos pueden
predecir la distribución general del daño en el sismo de 1967,
indicando la posibilidad de que los mismos procedimientos puedan ser
utilizados para analizar el potencial daño durante otros sismos que
puedan afectar a Caracas en el futuro. Es de esperar que el
conocimiento de la influencia de las condiciones del suelo en el
movimiento del terreno y el daño a los edificios durante el sismo de
1967, conduzca a mejores Normas de proyecto, no sólo en Caracas sino
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
115
también en otras ciudades expuestas a la amenaza de sismos de
importancia (Seed et al., 1970: 40).
Si consideramos la distancia cultural, no solo la temporal, entre los
sismos de 1900 y 1967, comprenderemos la increíble lección que el
texto de Armando Blanco contenía no solo para sus contemporáneos
sino también como legado a la posteridad. El texto cierra con un
ajustado comentario final que incluimos aquí aunque no está
directamente relacionado con los temas de sismorresistencia, sino con
la ausencia de sismógrafos en el Observatorio Cagigal. Estas últimas
reflexiones de Blanco, evidencian el desamparo técnico y científico de
la sociedad venezolana del 1900, ante los eventos sísmicos, situación
que contribuía parcialmente a la carencia de una cultura en pro de la
sismorresistencia y la prevención sísmica:
Es sensible que aún no se haya instalado en Caracas, como en otras
partes, un seismógrafo, que permita hacer estudios sobre materia tan
importante, pudiéndose registrar los movimientos, por leves que sean,
y que nuestros sentidos son incapaces de percibir; entonces se podría
determinar en esta localidad, la dirección peligrosa que con más
frecuencia siguen las ondas que nos atacan, y las leyes que rigen estos
fenómenos que hoy apenas se logran explicar, como también obtener
algunos resultados prácticos aplicables a las construcciones, pudiendo
así contribuir con nuestro óbolo al progreso de la ciencia, que es la
base de la civilización (El Tiempo, Caracas: 5 de noviembre de 1900,
pp. 2-3).
El planteamiento expresado por el autor, constituye una representación
científica propia del contexto positivista y modernista de finales del
siglo XIX, y esto es, que el estudio sistemático de los terremotos,
sustentado en la ciencia y la tecnología, bastaría para reducir
drásticamente el riesgo sísmico en el país. Dentro de la comprensión
científica de la época, lo importante era que el Observatorio Cagigal no
contaba con el instrumental requerido para el estudio y monitoreo de
los terremotos, situación que causó una gran inquietud y que fue
recogida, en tono polémico, por los periódicos de la época:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
116
Un momento, señores observatorios del mundo entero; un momento
¿Quieren ustedes detalles de la catástrofe del 29 de octubre?...
dejemos eso para el terremoto que viene, porque entonces tendremos
aquí los instrumentos adecuados…Conténtense, pues, con saber que a
las cinco menos cuarto de la mañana del 29 tembló muy fuerte y que
todavía no hemos pasado el susto (Lumute, Solicitando detalles, La
Linterna Mágica, Caracas: 1º de diciembre de 1900, p. 2)[12].
Estas reconvenciones periodísticas, destacan claramente la conciencia
de la amenaza sísmica existente en el país y la preocupación
ocasionada por el vacío científico e institucional respecto a la
investigación sismológica en Venezuela, así que, entre la fuerza del
terremoto del 29 de octubre y los respectivos reclamos de la prensa
caraqueña, los primeros seismógrafos llegan al país justo durante el año
1901 (Olivares, 1997: 17). Otra circunstancia resalta en las notas de
prensa referidas al asunto de los sismógrafos, y es que ciertamente ya
existían dichos instrumentos, pero sencillamente no estaban disponibles
en Venezuela. En tales circunstancias, el sismo de San Narciso está
considerado como nuestro último sismo histórico y el primero
instrumental, al ser registrado en la red sismológica mundial,
encontrándose además reseñado en el Catálogo Mundial de Edimburgo,
junto a otros terremotos destructores (Rodríguez, 1998: 194). No
obstante, debemos advertir que la instalación de estos primeros
sismógrafos en el país no representó un impulso significativo para la
sismología en Venezuela, y aún pasaría medio siglo para que el
Observatorio Cagigal experimentase un proceso radical de
modernización en cuanto al estudio y al monitoreo de la amenaza
sísmica en el país (Leal Guzmán y Hernández, 2007: 100).
V.-Avelino Fuentes: reflexiones inesperadas sobre la
sismorresistencia
El otro artículo que nos interesa se titula Sobre construcciones y está
firmado por el ingeniero Avelino Fuentes, quien introduce el tema con
una pregunta muy frecuentada en los días del sismo de 1900:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
117
El problema que se nos presenta en las actuales circunstancias es:
¿Cuál es el sistema que debemos poner en práctica para edificar con
la mayor estabilidad? Y ya que el fenómeno seísmico verificado el 29
de octubre próximo pasado, nos ha puesto en relieve los defectos de
que adolecen, casi generalmente todas nuestras construcciones, así
como la manera de corregirlos, creemos oportuno apuntar aquí las
observaciones que, sobre la estabilidad y solidez, debemos adoptar en
lo sucesivo, ya que han quedado manifiestas en las ruinas de algunos
edificios de esta capital, con el fin de introducir aquellas que mayor
seguridad y garantía ofrezcan a nuestra vida (El Tiempo, Caracas: 22
de noviembre de 1900, p. 2).
Ante esta declaración, el lector desprevenido puede pensar que se
encuentra ante otro escrito que examina los tipos constructivos y
sugiere soluciones técnicas; sin embargo, inesperadamente, Fuentes
(1900) conduce la discusión por otros derroteros argumentando que no
es suficiente saber cuáles son las tipologías constructivas más
adecuadas si no se establece y se hace cumplir rigurosamente un
código de construcción sismorresistente:
En primer término debemos crear una ley que organice nuestro
sistema de construcción, atendiendo a los fenómenos seísmicos a que
estamos expuestos; haciendo que esa ley se cumpla estrictamente,
imponiendo penas severas a los infractores. Esto lo decimos, porque
no ha mucho hemos leído una Resolución dictada por el Gobernador
del Distrito Federal, el 9 del mes corriente, que dice: “Las
reparaciones y reedificaciones que deban efectuarse en las casas que
hayan sufrido a consecuencia del terremoto del día 29 de octubre del
mes próximo pasado, deberán hacerse bajo la inmediata inspección de
un Ingeniero, el que ocurrirá a la Ingeniería Municipal con el informe
correspondiente para ser visado”; y sin embargo, nos consta que la
generalidad de las refacciones, etc., que hoy se hacen en la capital, no
llenan los requisitos de esa ley, que hasta hoy ha sido para muchos
“letra muerta” (El Tiempo, Caracas: 22 de noviembre de 1900, p. 2).
El autor alude a una situación que se evidenció y se agudizó a causa de
los destrozos producidos por el terremoto: la flaqueza de las viviendas
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
118
caraqueñas se debía, en buena medida, a un ejercicio desordenado e
inescrupuloso de la construcción, sin apego a una normativa adecuada,
con materiales de escasa calidad y por si fuese poco a cargo de
constructores inexpertos e incompetentes:
…respecto a los innumerables perjuicios que la generalidad de los
edificios de Caracas han sufrido con el terremoto último, no cabe duda
que, en su mayor parte, se deben también a la amplia libertad que aquí
gozamos en el sentido de edificar, de manera que cada cual se plante y
fabrica dónde y cómo le viene en gana, siendo a la vez, Ingeniero,
Maestro de obras, etc., etc. (Ibídem).
En su novela El hombre de hierro -publicada por primera vez en 1907-,
Rufino Blanco Fombona reflejó fielmente esta realidad a través de los
lamentables caserones para menesterosos de Ramón Luz, hermano del
protagonista y embaucador profesional, siempre envuelto en negocios
turbios. Construidos con materiales defectuosos, pobre criterio técnico
pero con finas artimañas de corrupción, los caserones en cuestión no se
tuvieron en pie:
Los caserones de Ramón se derrumbaron con el terremoto... en vez de
emplear materiales y obreros buenos para la fábrica hizo una
porquería y procedió como un pillete para embolsarse lo ajeno. De ahí
el fracaso. Demandado Ramón, ya el tribunal había elegido una
comisión de experticia (…) La ganancia inicial iba a consistir en el
producto del contrabando que se introdujera con los materiales, cuya
exoneración de derechos acordó el Gobierno, en obsequio de aquella
obra de utilidad pública. Pero el contrabando fue descubierto y
apresado por la Aduana (…) La exoneración de los derechos
arancelarios fue suspendida. Ahora las casas se derrumban (Blanco
Fombona, 1999: 221).
Referir aquí el relato de Blanco Fombona, uno de los mejores retratos
de la Caracas de finales del siglo XIX, nos permite situar histórica y
culturalmente las reflexiones de Avelino Fuentes respecto al desorden
constructivo de la ciudad:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
119
…estas observaciones recogidas en el teatro de la actuales ruinas que
presenta la ciudad, nos ponen de manifiesto el espíritu lucrativo de
algunos propietarios, que no han tenido otro punto de mira que la
especulación: construir barato y malo y obtener pingues ganancias.
Toca, pues, a nuestras autoridades corregir semejantes abusos,
dictando una Resolución, por la cual, queden garantizadas las vidas de
los arrendatarios y el público en general (El Tiempo, Caracas: 22 de
noviembre de 1900, p. 2).
Apenas señalada la necesidad imperiosa de establecer un código de
construcción adecuado y velar por su riguroso cumplimiento no es
garantía suficiente de sismorresistencia¸ Fuentes se pregunta ¿para qué
sirve un marco legal bien establecido si los mismos constructores no
están técnicamente capacitados para cumplirlo? Con una lógica
implacable, el ingeniero Fuentes advertía que de poco servirían el
código y el peso de la ley para su cumplimiento, si no se disponía de
profesionales de la construcción cualificados y proponía reactivar la
escuela de alarifes, para brindar una formación adecuada a los albañiles
y Maestros de obra. Esta antigua institución había rendido buenos
frutos durante la época colonial, pero en 1900, ya era historia
(Iribarren, 2010: 94-95). Las funciones del alarife no se reducían a las
labores artesanales de la construcción, sino que implicaban un proceso
de toma de decisiones estratégicas que afectaba toda la estructura
urbana:
El alarife de la ciudad como experto en todo lo relacionado con la
estructura física urbana, era pieza fundamental del cabildo, a la hora de
que un desastre afectara a su ciudad. La mayoría de las veces realizaba
labores de prevención, por ejemplo, limpiando el cauce de los ríos o
reparando edificaciones que amenazaran ruina. Luego del incidente,
principalmente en caso de sismo, su labor era estar al frente de los
reconocimientos y reparación de las estructuras que habían sido
maltratadas por la desgracia (Iribarren, 2010: 80)
Fuentes manifestaba las siguientes inquietudes respecto a las carencias
técnicas de los albañiles caraqueños:
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
120
Una vez organizado por el Colegio de Ingenieros el sistema de
construcciones que deba adoptarse, toca al Ingeniero responsable de
la obra, exigir al Alarife o Maestro de obras, que deba ser entendido
en todo lo relativo al examen, calidad, preparación y manera de
emplear los materiales de construcción, así como en la distribución de
las diferentes secciones del trabajo, de manera que pueda suplir con
idoneidad y eficacia, las faltas accidentales del Ingeniero Director. No
está demás observar que la creación de una escuela de Alarifes, sería
el complemento para que la ley que se dicte sobre construcciones en
general, quedara organizada radicalmente; pues bien sabido es que
aquí son contados los Maestros de Obras que tenemos, y que muchos
de ellos han aprendido los pocos conocimientos que poseen, de una
manera imperfecta, en el acto de su misma práctica, por carecer, en
absoluto, de un centro instructivo, donde puedan estudiar, en sus ratos
de ocio, los últimos adelantos conque cada día se robustece más, el
precioso arte que profesan. Así pues, principiando por moralizar el
gremio con la creación de la Escuela de Alarifes, es como podemos
formar obreros conscientes e idóneos en el arte de construir; con el fin
de que sean éstos los preferidos en los aparejamientos de los trabajos y
en toda aquellas otras reparaciones necesarias para la conservación
de los edificios; evitando así el abuso de una economía mal fundada,
por una parte, y la de preferir en los trabajos a individuos que
apoyados en el favoritismo hanse graduado ellos mismos de Maestros,
siendo en realidad peones alzados, que nada, absolutamente nada
saben, relativo a construcciones, por la otra, han contribuido a
aumentar las ruinas de nuestros edificios (El Tiempo, Caracas: 22 de
noviembre de 1900, p. 2).
Finalmente, Fuentes introduce una sorprendente reflexión sobre
planificación urbana, previendo acaso que el acelerado proceso de
urbanización de Caracas se encontraba a la vuelta del siglo:
Una vez codificado por el Colegio de Ingenieros, el sistema de
construcciones que debamos adoptar, y sancionado éste, por la
autoridad respectiva, es a ella a quien toca velar por su estricto
cumplimiento y señalar los terrenos en que deban llevare a efecto las
nuevas edificaciones, con el fin de continuar ensanchando el radio de
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
121
población de la ciudad (…) haciendo al efecto, el estudio topográfico
respectivo sobre la distribución de aguas, cloacas, etc., trazando y
nivelando las calles de manera que éstas estén convenientemente
acotadas, con el fin que cada cual plante su casa, buscando el nivel
respectivo, de modo que al ejecutarse los banqueos, terraplenes, etc.,
necesarios para la distribución de las pendientes, aquellas queden
uniformemente situadas; y llevando, de una vez, el alumbrado eléctrico
a los alrededores de la ciudad, contribuyendo a activar de esta
manera, el desarrollo progresivo de la población (Ibídem).
Cabe destacar que el terremoto de 1900, evidenció no solo los vicios
constructivos de la capital, sino también la incoherencia urbana: las
calles demasiado estrechas y retorcidas llenas de escombros, las
viviendas mal construidas y peor conservadas, el colapso del
alumbrado público que sumió a Caracas en la oscuridad mientras las
réplicas continuaban aterrorizando a los vecinos. Si bien Fuentes no se
extiende sobre este punto, es posible leer entre líneas que una ciudad
planificada, podría resistir mejor los remezones sísmicos. Resulta
notable la agudeza con que Fuentes presenta la sismorresistencia no
como una práctica ingenieril sino como un conjunto de prácticas
sociales y urbanas profundamente relacionadas entre sí, y cuya
aplicación transversal y simultánea contribuiría efectivamente a la
mitigación de un desastre sísmico. Al respecto, Teresa Guevara afirma:
...el diseño ingenieril sismorresistente de las edificaciones no es ni
puede ser suficiente para evitar los desastres sociales urbanos
detonados por la ocurrencia de un evento natural como es un sismo…
el deseado comportamiento o desempeño sismorresistente está
condicionado a una buena política de reducción de riesgo a través de
la reducción de la vulnerabilidad, donde se conjuguen adecuadamente
la mejor resolución de los aspectos físicos y sociales, no sólo de cada
edificación, sino además y fundamentalmente de la ciudad como un
todo, de la ciudad vista como un sistema complejo, y además,
tremendamente complicado (Guevara Pérez, 2012: 34).
Leído en la Caracas del siglo XXI, altamente urbanizada, verticalizada
y en pleno proceso de metropolización, el escrito de Avelino Fuentes
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
122
resulta pavoroso, especialmente respecto a su llamado de atención
sobre la necesidad de planificar la ciudad. Aunque la sismorresistencia
se ha considerado tradicionalmente una cuestión que solo atañe a la
ingeniería sísmica, las reflexiones de Fuentes nos llevan a preguntarnos
si tener edificios sismorresistentes es condición suficiente para tener
ciudades sismorresistentes.
Reflexiones finales
A través de los escritos aquí examinados -los cuales conforman apenas
una parte de las lecciones urbanas dejadas por el sismo de 1900-, la
sismorresistencia se nos presenta como un producto histórico que
deviene fiel reflejo de las condiciones culturales, tecnológicas,
económicas, urbanas, etc., bajo las cuales se elaboran los
planteamientos respectivos. Con anterioridad al sismo de 1900, los
razonamientos respecto al comportamiento de los edificios ante los
eventos sísmicos, se enunciaban a partir del referente de la tierra cruda:
abobe, tapia y bahareque. Si consideramos las características de estos
sistemas constructivos –las cuales ya hemos comentado -
comprenderemos que el énfasis radicaba en la relación entre el peso de
los edificios y su mayor o menor resistencia sísmica. Por ende, buena
parte de las recomendaciones sismorresistentes documentadas para los
terremotos decimonónicos, se referían a cómo construir edificios más
livianos, teniendo la madera un papel protagónico en tales propuestas.
En tal sentido, las reflexiones sobre construcciones y sismorresistencia
formuladas en el marco del terremoto de 1900, se distancian
formalmente de las recomendaciones constructivas infundidas por los
sismos que le antecedieron; pues la coyuntura del sismo de San
Narciso, constituye la primera ocasión en que tales reflexiones se hacen
desde la modernidad, proponiendo soluciones constructivas que
implicaban una ruptura con la tradición arquitectónica de tierra cruda,
cuyas técnicas perdían terreno -y legitimidad- ante las nuevas
tecnologías que estaban disponibles en Venezuela, desde finales del
siglo XIX.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
123
Por ejemplo, en lo que se refiere a soluciones constructivas, existe una
significativa distancia cultural y tecnológica, entre las casas de ladrillo
y estructura trabada de madera, propuestas por el alarife Juan Basilio
Piñango, tras los devastadores sismos del 26 de marzo de 1812
(Zawisza, 1988: 97-98) o las casas contra temblores -también de
madera- que André Derrom intenta comercializar en 1878, y las casas a
prueba de temblores, de estructura y techos metálicos y muros de
concreto, proyectadas y construidas por el ingeniero Alberto Smith en
El Paraíso (Silva, 1999, 2009ª y 2009b). No podía ser de otra forma: el
terremoto de 1900 ocurre cuando las transformaciones provocadas por
la introducción del hierro y el concreto en Venezuela, tenían ya dos
décadas en marcha, tiempo suficiente para que los profesionales de la
arquitectura y la ingeniería se hubiesen apoderado de las técnicas
requeridas para incorporarlas en sus proyectos y en sus mentalidades.
Luego, si nos remitimos a la documentación existente sobre los sismos
del siglo XIX, encontramos que la sismorresistencia se pensaba en
función de las edificaciones, es decir, exclusivamente en términos de
sistemas constructivos que proporcionasen solidez. De hecho, la
perspectiva actual de la cuestión es ingenieril. Por el contrario, los
textos que reseñamos aquí, representan una ruptura con la definición de
la sismorresistencia como un conjunto de tecnologías y prácticas
constructivas, al plantearla como una práctica urbana y social de
diversos matices que sobrepasan las consideraciones técnicas. Sus
autores, testigos presenciales de los efectos que tuvo el terremoto de
1900 en la ciudad de Caracas, comprendieron que los sismos son unos
poderosos transformadores urbanos y esa compresión se ve reflejada en
la amplitud de sus argumentos.
Lo que se desprende de los escritos analizados es una noción más
amplia de sismorresistencia que se hace extensiva a las condiciones de
la ciudad y a los procesos asociados a la construcción social de la
misma; es decir, que plantean cuestiones respecto a los siguientes
tópicos, ineludiblemente asociados a la sismorresistencia no sólo de las
edificaciones sino de toda la ciudad: a) calidad de los terrenos, b) la
respuesta sísmica del suelo, c) esbozo de los estudios de
microzonificación como herramienta para conocer las características
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
124
del terreno, d) aspectos jurídicos de la sismorresistencia, y e)
planificación urbana como estrategia para mitigar potenciales desastres
sísmicos. Y aunque estas lecciones del sismo de San Narciso fueron
rápidamente olvidadas en el convulso umbral del siglo XX venezolano,
hemos de advertir que no han perdido su vigencia. A más de un siglo
de distancia, las traemos a colación para repensar la manera cómo
redefinimos la sismorresistencia para construir una sociedad y unas
ciudades que sean a prueba de temblores.
Fuentes consultadas
Hemerografía
AGUERREVERE, J.
1878. “Colegio de Ingenieros de Venezuela. Concurso”, La Opinión
Nacional, 4 de mayo de 1878.
ÁLVAREZ, C.
1878. “Aviso del Colegio de Ingenieros de Venezuela. Concurso”, La
Opinión Nacional, 19 de junio de 1878, p. 3.
BLANCO, A.
1900. “Los movimientos seísmicos y las construcciones”, El Tiempo,
Caracas: 5 de noviembre de 1900.
EL DUQUE DE GAMBOA.
1900. “El terremoto de Caracas. En 1900”, El Tiempo, Caracas: 3 de
noviembre de 1900.
FUENTES, A.
1900. “Sobre construcciones” El Tiempo, Caracas: 22 de noviembre de
1900.
GARCÍA, R.; D. MORALES; A. CHATAING y R. RAZETTI.
1901.“Crónica científica. Informe del Colegio de Ingenieros sobre los
mejores modos de edificaciones en Venezuela (1ª parte)”, La Religión,
Caracas: 25 de enero de 1901.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
125
GARCÍA, R.; D. MORALES; A. CHATAING y R. RAZETTI.
1901. “Crónica científica. Informe del Colegio de Ingenieros sobre los
mejores modos de edificaciones en Venezuela (2ª parte)”, La Religión,
Caracas: 26 de enero de 1901.
LUMUTE.
1900. “Solicitando detalles”, La Linterna Mágica, Caracas: 1º de
diciembre de 1900.
Referencias bibliográficas
ACEVES HERNÁNDEZ, F. y J. AUDEFROY 2007. Sistemas
constructivos contra desastres. Editorial Trillas, México.
AHRENSBURG, H. 1901. “Erbeben in Caracas”. Abdruck aus den
Mitteilungen der Geographischen Gesellschaft (für Thuringen) zu Jena.
Band XIX. 1901.
ALTEZ, R. 2006. El desastre de 1812 en Venezuela. Sismos,
vulnerabilidades y una patria no tan boba. Universidad Católica
Andrés Bello. Fundación Polar: Caracas.
AUDEMARD, FRANCK, A. LEAL GUZMÁN y C. PALME. 2012.
“Testimonios históricos de terremotos locales tsunamigénicos en el
oriente venezolano”, Memorias de las VI Jornadas de Sismología
Histórica, 26 al 28 de marzo, Fundación Venezolana de Investigaciones
Sismológicas: Caracas (Resumen).
BLANCO FOMBONA, R. 1907. El hombre de hierro. Tipografía
Americana: Caracas.
BLANCO FOMBONA, R. 1999. El hombre de hierro. Monte Ávila
Editores: Caracas
BOMMER, J. 1996. Terremotos, urbanización y riesgo sísmico en San
Salvador. Boletín Prisma, Nº 18, julio-agosto 1996.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
126
CHOY, J., CH. PALME, C. GUADA, M. MORANDI, and S.
KLARICA 2010. Macroseismic interpretation of the 1812 earthquakes
in Venezuela using intensity uncertainties and a priori fault-strike
information Bulletin of the Seismological Society of America, Vol.
100, No. 1, pp. 241–255.
CUNILL GRAU, P. 2012. Geohistoria de la Caracas insurgente,
1811-1812. Archivo General de la Nación, Centro Nacional de
Historia: Caracas.
DUARTE, C. 1996. Juan Pedro López. Maestro de pintor, escultor y
dorador. 1724-1787. Galería de Arte Nacional: Caracas.
FEBRES CORDERO, T. 1931. Archivo de historia y variedades. Tomo
II. Editorial Sur América, Caracas.
FIEDLER, G. 1988. Preliminary evaluation of the large Caracas
earthquake of october 29, 1900” In: Lee, W., H. Meyers and K.
Shimazaki (Editors) Historical seismograms and earthquakes of the
world, 201-207. Academic Press: San Diego.
FRANCO, E. y A. MASKREY 1996. Los desastres del Alto Mayo,
Perú, de 1990 y 1991 En: Andrew Maskrey (editor) Terremotos en el
trópico húmedo. La gestión de los desastres del Alto Mayo, Perú
(1990,1992), Limón, Costa Rica (1991) y Atrato Medio, Colombia
(1992), Red de Estudios Sociales en Prevención de Desastres en
América Latina, Perú.
GASPARINI, G. y L. MARGOLIES 1986. Arquitectura popular de
Venezuela. Armitano, Caracas
GASPARINI, G. y J. P. POSANI 1988. Caracas a través de su
arquitectura. Armitano Editores: Caracas
GRASES, J. 1990. Terremotos destructores del Caribe. 1502-1990.
UNESCO-Relacis: Montevideo.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
127
GRASES, J. 2009. Evolución de la Ingeniería sismorresistente en
Venezuela hasta 1972. Memorias del IX Congreso Venezolano de
Sismología e Ingeniería Sísmica, Facultad de Ingeniería de la
Universidad Central de Venezuela, Caracas.
GRASES, J., R. ALTEZ, y M. LUGO 1999. Catálogo de sismos
sentidos y destructores: Venezuela, 1530/1999. Academia de Ciencias
Físicas, Matemáticas y Naturales. Facultad de Ingeniería, UCV:
Caracas.
GUEVARA PÉREZ, T. 2012. Configuraciones urbanas
contemporáneas en zonas sísmicas. Fondo Editorial Sidetur, Facultad
de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad Central de Venezuela:
Caracas.
GUIDOBONI, E. AND G. FERRARI 2000. Historical variables of
seismic effects: economics levels, demographic scales and building
techniques. Annali di Geofisica, Vol 43, Nº 4, August 2000.
HERRERA, G., A. VEGAS, S. AGUERREVERE, P. PAOLI y E.
PARDO STOLK 1951. Informe que presenta al Colegio de Ingenieros
La comisión nombrada por este para estudiar los efectos del terremoto
ocurrido en la población de El Tocuyo el 3 de agosto de 1950. Revista
del Colegio de Ingenieros de Venezuela, Caracas, Nº 178, enero, 1951.
IRIBARREN, M. 2010. Oficio de alarife. Archivo General de la
Nación, Centro Nacional de Historia: Caracas.
LEAL GUZMÁN, A. y G. HERNÁNDEZ 2007. Aproximación al
pensamiento sismológico cotidiano construido desde el discurso
hemerográfico en Venezuela durante el siglo XX, Rev. Aula y
Ambiente, Volumen doble (13-14).
NÚÑEZ-CARVALLO, R. 1997. Un tesoro y una superstición. El gran
terremoto peruano del siglo XIX. En: García Acosta, V. (Coord.)
Historia y desastres en América Latina, Vol II, pp. 203-224, Red de
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
128
Estudios Sociales en Prevención de Desastres en América Latina.
Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología
Social. México
OLIVARES, A. 1997. Datos históricos sobre las observaciones
sismológicas y normas sísmicas en Venezuela hasta 1967. En: José
Grases Galofre (coord.) Diseño sismorresistente. Especificaciones y
criterios empleados en Venezuela. Academia de Ciencias Físicas,
Matemáticas y Naturales, Caracas.
OLIVER-SMITH, A. 1994. Perú, 31 de mayo, 1970: quinientos años
de desastres, Desastres y Sociedad, Nº 2, año 2, Especial: Tragedia,
cambio y sociedad, enero-julio, Red de Estudios Sociales en
Prevención de Desastres en América Latina.
OLIVER-SMITH, A. 1995. Perspectivas antropológicas en la
investigación de desastres, Desastres y Sociedad, Nº 5, año 3. Especial:
La sequía en el nordeste de Brasil, julio-diciembre, Red de Estudios
Sociales en Prevención de Desastres en América Latina.
OROZCO ARRIA, E. 2005. La técnica de construcción en tierra como
valor de la vivienda en la ciudad de San Cristóbal. Tecnología y
Construcción, Vol. 21, Nº 2.
PALME, C. y A. LEAL GUZMÁN 2012. Erdbeben in Caracas. El
terremoto de 1900 en las notas de Hermann Ahrensburg, Memorias de
las VI Jornadas de Sismología Históricas, Fundación Venezolana de
Investigaciones Sismológicas, p. 70 (Resumen).
PARDO STOLK, E. 1969. Las casas de los caraqueños. Gráficas
Herpa, Caracas
PONTE, L., A, SCHWARCK, L. MIRANDA, J. MAS VALL y C.
PONTE 1951. Observaciones geológicas de la región afectada por el
terremoto del 3 de agosto de 1950. Instituto Nacional de Minería y
Geología, Ministerio de Fomento, Caracas.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
129
RAMOS, A. R., R. ROTONDARO y F. MONK 2004. Diseño y
aplicación de métodos para evaluar patologías constructivas en el
hábitat rural. Arquitectura de tierra en el noroeste argentino. Boletín
del Instituto de la Vivienda, agosto, Vol. 19, Nº 051, Universidad de
Chile.
REVOREDO, J.
2007. Manual de construcción de viviendas con bahareque. Fundación
El perro y la rana: Caracas.
RODRÍGUEZ, J. A.
1998. De la sismicidad histórica a la sismicidad instrumental: el
terremoto de Cumaná de 1929, Revista Geográfica Venezolana, Vol.
39, N° 1-2, 1998.
RODRÍGUEZ, J. A., A. LEAL GUZMÁN Y A. SINGER
2011. No permitas que muramos de sustos ni de temblores.
Aproximación a una hagiografía sísmica nacional. Bitácora-e Revista
Electrónica Latinoamericana de Estudios Sociales, Históricos y
Culturales de la Ciencia y la Tecnología, Nº 01, 2011.
SEED, H. BOLTON, I. M. IDRISS AND H. DEZFULIAN
1970. Relationship between soil conditions and building damage in the
Caracas earthquake of july 29, 1967. Report No. UCB/Earthquake
Engineering Research Center 70/2. February, University of California,
Berkeley.
SILVA, M.
1999. Alberto Smith y las construcciones a prueba de temblores a raíz
del terremoto de Caracas en 1900” En: Teresa Guevara (Compiladora)
Memorias del Curso Internacional sobre protección del patrimonio
construido en zonas sísmicas, pp. 305-315, Comisión de Estudios de
Postgrado de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la
Universidad Central de Venezuela, Caracas.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
130
SILVA, M.
2009a Estructuras metálicas en la arquitectura venezolana 1874-1935.
El carácter de la técnica. Ediciones Facultad de Arquitectura y
Urbanismo, Universidad Central de Venezuela, Caracas.
SILVA, M.
2009b Alejandro Chataing: ensayos con el cemento nacional en las
obras del centenario de la independencia. Tecnología y Construcción,
vol. 25-III.
URBINA, L.
1961. Técnicas usadas para la construcción de edificios durante la
época colonial en Venezuela. En Eduardo Arcila Farías (Comp.)
Historia de la ingeniería en Venezuela. Tomo I, pp. 349-359. Colegio
de Ingenieros de Venezuela, Caracas.
ZAWISZA, L.
1988a. Arquitectura y obras públicas en Venezuela. Siglo XIX. Tomo I.
Ediciones de la Presidencia de la República: Caracas.
ZAWISZA, L. 1988b. Ingeniería. En Fundación Polar (Editor)
Diccionario de Historia de Venezuela Tomo III, pp. 550-556, Caracas.
ZAWISZA, L. 1998. La crítica de la arquitectura en Venezuela durante
el siglo XIX. Consejo Nacional de la Cultura, Caracas.
ZAWISZA, L. y F. VILLANUEVA BRANDT 1997. Urbanismo. En
Fundación Polar (Editor) Diccionario de Historia de Venezuela. Tomo
IV. Caracas: Fundación Polar.
Notas
[1] Hermman Ahrensburg, “Erdbeben in Caracas”. Abdruck aus den
Mitteilungen der Geographischen Gesellschaft (für Thuringen) zu Jena.
Band XIX. 1901: 56-58. Este breve informe sobre el terremoto de
1900, fue hallado en la sección de Libros raros de la Biblioteca
Nacional de Venezuela, a principios del año 2011. La primera
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
131
traducción castellana de dicho documento se debe a la Dra. Christl
Palme del Laboratorio de Geofísica de la Universidad de Los Andes
(Véase Palme y Leal Guzmán, 2012).
[2] Sobre esta institución véase Leszek Zawisza, 1988b: 551: “En 1860,
Manuel Felipe Tovar, Presidente de la República, emite el Decreto
reglamentario de la Academia de Matemáticas, cuyos artículos 45 y 46
establecen que ‘...todos los ingenieros de la República constituirán un
cuerpo’ que se denominará Colegio de Ingenieros y que el gobierno
toma bajo su protección. El principal objeto de este cuerpo es el
fomento de las ciencias exactas y naturales en Venezuela...’. El mismo
decreto introduce la distinción entre los graduados militares que
reciben el título de ‘Teniente de Ingenieros’ y los no militares que
reciben el de ‘Ingeniero Civil de la República’...”.
[3] Roberto García (Caracas, c. 1841-1936) Ingeniero venezolano de
amplia trayectoria, graduado en la Academia de Matemáticas de
Caracas (1872). Ministro de Obras Públicas en dos ocasiones: 1875-
1876 y en 1890. Tuvo a su cargo la construcción del Panteón Nacional
(1875), del Palacio Federal (1876) y del Palacio de Justicia (1877). En
ocasión del terremoto de 1900, fue designado miembro de la comisión
para el examen técnico de los siguientes edificios públicos: Ministerio
de Hacienda, Ministerio de Fomento, La Beneficencia, Academia de
Bellas Artes, Registro Principal, Ministerio de Obras Públicas, Parque
Nacional, Cuartel de San Mauricio, Cuartel de Miranda Administración
de Correos y Museo Nacional.
[4] Alejandro Chataing (Caracas, 1873-1928) Ingeniero y arquitecto
venezolano quien estuvo vinculado a la proyección y construcción de
importantes obras públicas y privadas durante más de 25 años. Al igual
que Roberto García, Chataing integró la comisión designada por el
Colegio de ingenieros de Venezuela para el examen técnico de los
edificios públicos dañados por el sismo de 1900, quedando a su cargo
los siguientes: Hospital Militar, Cárcel Pública, Cuartel del Hoyo,
Superintendencia de las Aguas, Teatro Municipal, Hospital Vargas,
Mercado de San Pablo, Escuela Politécnica y Jefatura Civil de Santa
Teresa.
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
132
[5] Diego Morales (s/f) Ingeniero venezolano, miembro fundador de la
Sociedad Venezolana de Ingenieros Civiles (1891). Participó en la
comisión para el examen técnico de los templos de Caracas, quedando
a cargo de la basílica de Santa Teresa.
[6] Ricardo Razetti (Caracas, 1868-1932) Ingeniero venezolano de
dilatada trayectoria en la construcción. Fue autor de diversos planos de
Caracas que constituyen documentos de gran valor como registro de la
evolución urbana de dicha ciudad (1897, 1902, 1905, 1906, 1911, 1920
y 1929). En la coyuntura del sismo de 1900, Razetti estuvo en la
comisión para el examen técnico de las casas particulares de la
parroquia de Santa Rosalía, Caracas.
[7] Avelino Fuentes (s/f) Ingeniero venezolano. Durante los días
posteriores al terremoto de 1900, Fuentes fue designado por el CIV,
para formar parte de la Comisión para el examen técnico de los templos
de Caracas, quedando a su cargo la inspección de las iglesias de La
Pastora y de Rincón del Valle (La Linterna Mágica, Caracas: 4 de
noviembre de 1900, p. 2). Durante la construcción del Nuevo Matadero
de Caracas, Avelino Fuentes fungió como ingeniero auxiliar de dicho
proyecto. Como sea que este edificio resistió sin problemas la sacudida
sísmica, en sus espacios encontraron refugio varias familias de la
ciudad (La Religión, 1 de diciembre de 1900, p. 3).
[8] El mezclote era una mezcla de arcilla, arena y cal que se utilizaba
como mortero (Pardo Stolk, 1969: 8).
[9] Alberto Smith (Caracas, 1861-1942) Ingeniero y político
venezolano de amplia trayectoria profesional. Además de su ejercicio
como ingeniero, Smith fue funcionario de alto nivel en diferentes
gobiernos: Ministro de Fomento (1895-1897); Rector de la Universidad
Central de Venezuela (1897, 1911, 1936); Ministro de Obras Públicas
(1898-1899) y Ministro de Educación (1936-1937). Después del sismo
de 1900, Alberto Smith fue miembro de la Comisión designada por el
CIV para el examen técnico de los templos de Caracas, quedando a su
cargo la iglesia de Altagracia. En esta misma coyuntura, Smith propuso
A Prueba de Temblores. Reflexiones sobre Construcción y Sismorresistencia…
Alejandra Leal Guzmán, José Antonio Rodríguez, y Franck A. Audemard
133
y construyó en El Paraíso diversas “casas contra temblores”, asunto
que ha sido bien estudiado por Mónica Silva Contreras como la
respuesta constructiva más importante suscitada por dicho terremoto
(Véase Silva 1999 y 2009a).
[10] Armando Blanco (1865-1903), meteorólogo y astrónomo
venezolano formado en París. Fue Director del Observatorio Cagigal
entre los años 1895 a 1898.
[11] El evento sísmico que afectó Caracas el 29 de julio de 1967, es
conocido como el terremoto cuatricentenario por haber ocurrido,
precisamente, durante la celebraciones del cuatricentenario de la ciudad
que fue fundada en el año 1567. Al respecto, Grases et al. (1999: 466-
467) señalan lo siguiente “Caracas 29, 8 p.m.- Terremoto destructor.
Ruina de varios edificios de hasta 12 niveles con balance de unos 283
muertos, 2.000 heridos y daños importantes en edificaciones de varios
niveles”. En toda la historia venezolana, el terremoto de 1967 ha sido el
evento sísmico que ha tenido las consecuencias científicas e
institucionales más relevantes, por ejemplo, la creación de la
Fundación Venezolana de Investigaciones Sismológicas (FUNVISIS) y
el inicio de los estudios de microzonificación en el país.
[12] “Lumute” era el pseudónimo utilizado por el ingeniero, arquitecto
y caricaturista venezolano Luis Muñoz Tébar (1867-1918), uno de los
fundadores del diario humorístico La Linterna Mágica (1900-1901).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de
las Estructuras de Concreto Armado
(Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat)
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
135
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las
Estructuras de Concreto Armado
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
Centro de Estudios de Corrosión, Facultad de Ingeniería,
Universidad del Zulia
e-mail: [email protected]
Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, Octubre 2009
RESUMEN
Para demostrar el impacto que tienen los países tropicales en el
comportamiento de las estructuras de concreto armado, se expondrán
los resultados de más de cinco años del proyecto Iberoamericano:
“Efecto del Ambiente sobre la Durabilidad de la Armadura”
(DURACON). A tal efecto, se prepararon especimenes con y sin
refuerzos para las pruebas químicas, físico-mecánicas y
electroquímicas, utilizando los materiales existentes en cada uno de los
diez países participantes (Argentina, Bolivia, Chile, Colombia, Costa
Rica, México, España, Uruguay, Portugal y Venezuela), exponiéndolos
en 46 estaciones. Este proyecto correlaciona la influencia de los
parámetros meteoroquímicos de ambientes urbanos y marinos sobre el
comportamiento de las estructuras de concreto armado. El ambiente se
evaluó utilizando la norma ISO 9223/9225 y el concreto fue
caracterizado físicamente (normas ASTM), midiendo la resistencia a la
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
136
compresión, módulo de elasticidad y porosidad total, así como desde el
punto de vista de durabilidad, midiendo la permeabilidad rápida a los
iones cloruro, la porosidad efectiva y absorción capilar (Fagerlund). Se
prepararon prismas de concreto de 15x15x30 cm, con y sin armadura,
para las pruebas químicas (perfil de iones cloruro y frente de
carbonatación), y electroquímicas (potencial y velocidad de corrosión),
respectivamente. A tal efecto, se utilizó cemento Portland I y los
materiales existentes en cada país participante, siguiendo estrictos
procedimientos que permitieron preparar concretos similares. Se
seleccionaron dos relaciones agua/cemento (a/c): 0,45 y 0,65; donde la
primera tiene un contenido mínimo de cemento de 400 kg/m3 y la
segunda, una resistencia mínima a la compresión de 210 kg/cm2, a los
28 días de curado. Todos los resultados, tanto en ambientes marinos
como urbanos demuestran la alta agresividad de los ambientes
tropicales, siendo Venezuela uno de los primeros, particularmente en
zonas donde la temperatura anual promedio es mayor a 25 oC. Esto
indudablemente amerita mayores exigencias para la calidad del
concreto en estos países.
Palabras Claves: Concreto, ambiente, corrosión del acero,
carbonatación, cloruros.
INTRODUCCIÓN
La corrosión de la armadura es una de las causas más habituales
responsable del deterioro de las estructuras de concreto armado pre y
postensado, que está llevando a elevados gastos de reparación y
mantenimiento, con la preocupación que ello supone para las
administraciones que son las propietarias de las obras públicas, y los
particulares cuyas viviendas sufren deterioros prematuros. La
Asociación Internacional de Corrosión (NACE Internacional), en un
estudio realizado en el 20021 reportó un costo anual directo por
corrosión de 276 billones de dólares en Estados Unidos, de los cuales
50 billones corresponden a la construcción. Para el caso específico de
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
137
los puentes, el departamento de transporte de este mismo país reporta
que el 25 % de los puentes (uno de cada cuatro), han sido clasificados
como deficientes y que uno de los factores principales que contribuyen
a ese deterioro es la corrosión de la armadura. Así, la mitad de los
575.000 puentes de Estados Unidos de Norteamérica están afectados
por corrosión debido principalmente al uso de sales de deshielo y al
menos un 40% de éstos han sido considerados como deficientes a nivel
estructural. También en el Reino Unido2 los puentes de las grandes
autopistas requieren atención, debido a las condiciones severas de
corrosión por el uso de sales de deshielo. Se estima que los costos de
reparación ascendieron a más de 620 millones de libras en los últimos
10 años.
Con relación a Iberoamérica, no se dispone de información económica
definida. Es de esperar una menor incidencia que en países con climas
fríos que usan sales en abundancia, aunque en climas tropicales se ha
demostrado3 que la agresividad, para materiales metálicos, es mayor
que en países que no lo son. En todo caso, el impacto económico de la
corrosión es, en términos relativos, muy importante. Los resultados de
la evaluación técnica en algunos países de Iberoamérica muestran que
los daños por corrosión de las armaduras se encuentran dentro de las
tres primeras causas de deterioro de las estructuras de concreto4-9
.
En Venezuela, aún cuando el Centro de Estudios de Corrosión (CEC)
de la Universidad del Zulia está haciendo esfuerzos para obtener los
costos por corrosión en el país, esto no ha sido fácil y solamente se han
podido identificar los gastos por corrosión en la Industria Eléctrica y de
Alimentos10
. No obstante, en lo que a estructuras de concreto armado
se refiere, se puede citar como ejemplo el caso del Puente sobre el
Lago de Maracaibo11
donde su construcción (1962), costó
aproximadamente 77 millones de dólares y sólo el cambio de guayas
(1980), dada su corrosión, costó la misma cantidad y esta cifra no
alcanzaría para su reparación/rehabilitación integral, que así lo
requiere; ya que reparar sólo una de las 135 pilas con criterios de
Durabilidad cuesta aproximadamente medio millón de dólares.
Las investigaciones relacionadas con la corrosión de la armadura han
sido amplias en los últimos veinte años, pero han estado especialmente
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
138
enfocadas: 1) al estudio de las causas y mecanismos de deterioro, 2) al
desarrollo de técnicas electroquímicas de evaluación y control (tanto en
laboratorio como in-situ) y 3) al empleo de métodos de protección.
Más recientemente se planteó la necesidad de cuantificar la vida útil de
estructuras afectadas por corrosión, por lo que en los últimos años se ha
ido centrando el interés en la búsqueda de modelos que permitan
predecir la vida útil de estructuras en servicio no deterioradas o estimar
la futura en el caso de nuevas, influyendo desde la fase de proyecto.
Una de las causas que más habitualmente provoca la corrosión de la
armadura es la penetración de los iones cloruro a través de la red de
poros del concreto, cuando éste está situado en ambientes marinos. Los
iones cloruro son capaces de inducir a la corrosión localizada de la
armadura y por tanto llegar a producir la falla prematura e inesperada
de la estructura.
El fenómeno de penetración de los cloruros puede ocurrir mediante dos
mecanismos: por difusión en concreto saturado de agua o por
fenómenos de absorción/desorción al producirse ciclos de
humedad/secado. La difusión se produce cuando se dan diferencias de
concentración entre dos puntos, por lo que resulta el mecanismo de
penetración en estructuras completamente sumergidas o en contacto
permanente con agua de mar o salobre. En cambio, en zonas aéreas o
sometidas a la acción de las mareas o salpicaduras se producen ciclos
de humedad/secado, que dan lugar a mecanismos de penetración de los
cloruros más rápidos; ya que además de la difusión, aparecen
fenómenos de absorción capilar o de niebla salina que conducen a
difusividades más elevadas.
La porosidad del concreto es sin duda un factor crucial en todos estos
fenómenos, ya que la penetración será tanto más rápida cuanto mayor
sea la porosidad del recubrimiento. Así, bajas relaciones a/c y
relativamente altos contenidos en cemento, son una cierta garantía de
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
139
lentas difusividades de los cloruros. El tipo de cemento y su capacidad
de retener o combinar cloruros es otro de los parámetros relevantes del
proceso. La segunda ley de Fick es la más utilizada actualmente para
hallar los coeficientes de difusión, D, en estructuras reales y en
laboratorio, con el fin de hacer predicciones. Sin embargo, cada vez
aparecen más datos que señalan las limitaciones que presenta esta
ecuación y que se manifiesta especialmente en la escasa relación
encontrada entre los resultados de laboratorio y los de estructuras
reales12-14
.
La posible causa a estas limitaciones puede tener varias justificaciones:
Que los ensayos de laboratorio no reflejen la realidad en cuanto a
que el coeficiente de difusión no sea constante sino que disminuya
con el tiempo.
Que el límite de cloruros para despasivar la armadura sea mucho
más elevado que el que consideren las normas (0,4% respecto al
peso de cemento).
La hipótesis de las condiciones de contorno que llevan a la
solución a través de la función de error no sean las apropiadas y sea
necesario utilizar otro tipo de condiciones. Como por ejemplo a)
que contemplen el hecho de que la superficie del concreto tiene una
composición distinta al concreto interior (efecto piel) haciendo
significativamente diferente el D en ambas zonas, b) la variación
de Cs con el tiempo, c) como varía el coeficiente D con la
concentración de cloruros, d) como afecta el envejecimiento del
concreto (hidratación), e) como varía con el tipo de cemento y d)
las condiciones climáticas de entorno de la estructura
En cuanto al límite de cloruros que puede producir la despasivación de
la armadura se acepta como valor límite en el agua de amasado del
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
140
concreto el 0,4% en peso de cemento15
. O una relación Cl-/OH- = 0,6
si se trata de cloruros que penetran desde el exterior. Sin embargo,
algunos estudios recientes16-20
en mortero y concreto han cuestionado
estos valores al encontrarse umbrales más altos que oscilan del 1 al 2%
de cloruros en relación al peso de cemento y de 2 a 8 para la relación
Cl-/OH
-. De los escasos estudios realizados se desprende una gran
dispersión incluso ante condiciones aparentemente idénticas. Se han
identificado varios factores que pueden afectar a la no existencia de un
valor único de umbral de cloruros para producir la despasivación de la
armadura: 1) tipo y contenido en cemento, 2) estado superficial del
acero, 3) porosidad del concreto, 4) temperatura, 5) potencial
electroquímico que presenta la armadura, 6) velocidad de penetración
de Cl- (adicionados, penetración), 7) características y espesor de la capa
pasivante y 8) condiciones meteoroquímicas reinantes en el área de
entorno.
Algunos de estos factores son difícilmente controlables de forma
aislada, lo que finalmente conduce a que el estudio deba llevarse a
través de tratamientos estadísticos que permitan definir los rangos de
variación según alguno de los factores anteriormente descritos.
Por otra parte, la carbonatación también es un problema que
actualmente está afectando a muchas estructuras en nuestros países21
,
por esa diversidad de climas que poseemos, aunque en menor escala
que el problema con los cloruros; lo cual se presenta en ambientes
rurales y urbanos, teniendo dificultades similares para su predicción.
La carbonatación es un proceso en el cual el dióxido de carbono (CO2),
en la atmósfera, reacciona con las substancias alcalinas presentes en la
solución del poro en el concreto, y con las diferentes fases en la pasta
de cemento hidratada (silicatos, aluminatos, y ferroaluminatos),
resultando en reacciones de neutralización del material15
. Cuando este
fenómeno ocurre en el concreto que rodea a la armadura, el pH de la
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
141
solución acuosa baja y las barras se corroen uniformemente formando
productos de corrosión que eventualmente agrietan y delaminan el
concreto que las recubre. Esta repentina disminución del pH, en el
interior del concreto, da lugar a un frente carbonatado, el cual puede ser
revelado con un indicador de pH, la fenoltaleína, la cual reacciona con
el agua de poro en el concreto cambiando su color de púrpura (pH > 9),
a incoloro (pH ≈ 9 o menor).
La forma en que el frente de carbonatación avanza es de vital
importancia para la predicción de la vida en servicio del concreto
armado. En el diagrama de Tutti22
para estructuras no afectadas por la
presencia de iones cloruro, el tiempo en que el frente de carbonatación
alcanza el nivel de las barras puede considerarse como equivalente al
período de iniciación de la corrosión. Se ha determinado15
, que esta
velocidad es función, principalmente de: a) el contenido de humedad
en el concreto, b) porosidad del concreto (relación agua/cemento), y c)
la cantidad de material carbonatable.
Ahora bien, debido a que el mecanismo de carbonatación sigue un
fenómeno difusional (similar a la penetración de cloruros), éste podría
ser modelado utilizando la expresión de la raíz cuadrada del tiempo
como sigue15,23
.
.
XCO2 = KCO2 t1/2
(1)
Donde:
XCO2 = Profundidad de carbonatación alcanzada en el tiempo t (mm).
t = Tiempo de exposición (años).
KCO2 = Coeficiente de carbonatación (mm/año1/2
).
El comportamiento general no siempre está de acuerdo con esta
expresión. Así, Lawrence24
, determinó que la carbonatación (al igual
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
142
que la penetración de los iones cloruro), no sigue un proceso difusional
puro, por lo cual no sigue la ecuación (1). De acuerdo a investigaciones
recientes, efectuadas por Houst25
, la difusión a través de la pasta de
cemento se puede entender mejor utilizando el modelo difusional de
Knudsen, el cual implicaría la introducción de, al menos, dos niveles de
porosidad del concreto.
Otro modelo es propuesto por Parrott26
, quién estimó que la vida en
servicio (t) se puede estimar de la siguiente manera:
pi ttt (2)
Donde:
ti = Período de iniciación,
tp = Período de propagación.
Para el período de iniciación:
0,5n
i
0,4 ctakd (3)
Donde:
d = Profundidad del frente de carbonatación (mm);
a = Constante difusional (muchos de los autores están de acuerdo en
asignarle un valor de 0,64).
k = Permeabilidad al aire del recubrimiento de concreto sobre la barra
(10-16
m2).
Esta permeabilidad depende del porcentaje de humedad relativa (HR)
en la siguiente forma:
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
143
60mkk (4)
Donde:
m = 1,6 – 0,00115HR – 0.0001475HR2; o m = 1,0 si HR < 60%; HR =
humedad relativa en %.
k60 = Permeabilidad del espécimen a 60% de HR.
n = exponencial, definido como: n = 0,02536 + 0,01785HR –
0,0001623HR2.
c = Contenido de óxido de calcio de la matriz de cemento hidratada
(kg/m3) que puede reaccionar y retardar la velocidad de penetración del
CO2. Esta variable puede depender de la composición del cemento,
condiciones de exposición y diseño de mezcla.
Por lo tanto, para el período de propagación:
CRCDtp (5)
Donde:
CD = Profundidad permitida de la fractura por corrosión (µm);
CR = Velocidad de corrosión (µm/año).
El principal inconveniente de la aplicación de este modelo es que
requiere de un profundo conocimiento del proceso que envuelve el
fenómeno de la carbonatación para poder tener una correcta
interpretación.
La carbonatación del concreto, por si misma, sin la presencia
simultánea de agua, no puede promover la corrosión activa del acero de
refuerzo27
. Las velocidades de corrosión sin la presencia de agua son
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
144
muy bajas, en el orden de 0,02 µA/cm2 si la humedad relativa externa
es menor o igual a 50%. Para obtener altas velocidades de corrosión en
concreto carbonatado (por ejemplo 0,5 µA/cm2), es necesaria una
humedad relativa superior al 50%28
. Otros investigadores29
,
concluyeron que un factor controlante en la velocidad de corrosión del
acero de refuerzo en concreto carbonatado es la resistencia óhmica del
concreto (la cual es sensible a la humedad relativa), mientras que esta
es independiente del tipo de mortero y del contenido de adición.
Adicionalmente, Dhir et. al.30
encontraron bajas velocidades de
corrosión (icorr ≈ 0,03 µA/cm2) en concreto mantenido a 55% HR,
corrosión severa (icorr ≈ 1 µA/cm2) a 75% HR, y aún mas severa a 95%
HR (icorr ≈ 3 µA/cm2).
Las primeras investigaciones realizadas22
, utilizando concreto
parcialmente carbonatado, y contaminado con cloruros, reveló que la
concentración de este ión no es homogénea en la pasta de cemento,
pero depende del progreso del frente de carbonatación; probablemente
debido a que se dan reacciones que liberan los cloruros previamente
enlazados. En subsiguiente investigaciones31
, se determinó que la
concentración de cloruros en la solución de poros se incrementó, luego
de la carbonatación del concreto. Este efecto, combinado con la
reducción en el pH, causa problemas más severos que cada efecto por
separado. En la región Iberoamericana se han dado casos donde,
además de la falla de la estructura debido a este mecanismo, se ha
producido el fallecimiento de personas21
.
Así, como se indicó, ambos problemas tienen una relación directa con
los parámetros meteoroquímicos del ambiente al cual se encuentran
expuestas las estructuras. En Iberoamérica3 se tiene una diversidad
muy grande de climas/microclimas que permitirían definir más
acertadamente los niveles de iones cloruro y la carbonatación que causa
la corrosión de la armadura, dependiendo del ambiente de exposición,
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
145
así como del efecto que pudiese tener el ambiente tropical en el
desarrollo de estos fenómenos.
Desde 1990, un grupo de investigadores Iberoamericanos hemos
venido estudiando el efecto del ambiente en la durabilidad de los
materiales, no sólo metálicos3, sino en concreto armado
33. Así, desde
1993, el CYTED (Programa de Ciencia y Tecnología para el
Desarrollo), con sede en España, aprobó (dentro del subprograma XV
“Corrosión/Impacto Ambiental sobre Materiales”), una primera Red
sobre Durabilidad de la Armadura (DURAR), coordinada por mi
persona; donde un grupo de Iberoamericanos de 10 países diferentes
(Argentina, Brasil, Colombia, Cuba, España, México, Uruguay, Perú,
Portugal y Venezuela), logramos a través del intercambio de ideas y
experiencias tanto en investigación como en campo, generar un Manual
de Técnicas y Procedimientos para evaluar, diagnosticar y reparar
estructuras que presenten problemas de corrosión, con criterios de
durabilidad15
. Primer manual producido en el mundo con estas
características; el cual ha permitido la transferencia del conocimiento
adquirido a través de más de 30 cursos en diferentes partes del mundo.
Actualmente se han generado 6 ediciones de este Manual en español
(3500 libros) y 1 en inglés (500 libros).
Posteriormente en el año 2000, para continuar con los estudios sobre
Durabilidad, se aprobó, a través del mismo CYTED, el proyecto de
investigación DURACON “Influencia de la Acción del Medio
Ambiente en la Durabilidad del Concreto Armado”, en el cual
participan los mismos países indicados arriba, pero ahora se
incorporaron nuevos: Bolivia, Chile y Costa Rica, instalando 46
estaciones, de las cuales 21 se encuentran localizadas en ambientes
urbanos y el resto en ambientes marinos. Así, el objetivo del presente
trabajo es presentar y discutir los resultados obtenidos en este último
proyecto, en la mayor parte de las estaciones de ensayo, después de 5
años de exposición. No se incluyen las estaciones de Argentina, dada la
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
146
escasez de información de algunos parámetros aereoquímicos.
Adicionalmente, se presentará una primera versión de las normativas
sobre Durabilidad, generadas en base a toda esta experiencia adquirida
por este grupo Iberoamericano en todos estos años de trabajo conjunto,
y que actualmente se están intentando introducir en nuestros países.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Preparación y Caracterización de las Mezclas de Concreto.
Se prepararon dos tipos de mezclas, una con una relación agua/cemento
(a/c), de 0,65 con un f´c = 210 kg/cm2 y la otra con 0,45 cuyo
contenido de cemento es de 400 kg/m3. Dado que cada país construyó
sus propias probetas, se fijaron premisas para tratar de tener concretos
similares, así: se utilizó cemento Pórtland I; agregado grueso triturado
síliceo con un tamaño máximo nominal de 13 mm (esto en base a la
distancia entre las barras de las probetas para los ensayos
electroquímicos (Figuras 1 y 2); arena cuarzosa; encofrados metálicos
y curado según ASTM C192/C192M-95.
Para caracterizar físico-mecánicamente las mezclas de concreto, en
cada uno de los países involucrados, se llevaron a cabo las siguientes
pruebas: Resistencia a la compresión a los 28 y 90 días (ASTM
Standard C 39); Resistencia indirecta a la tracción a los 28 días (ASTM
Standard C 496); Modulo de elasticidad a los 28 días (ASTM Standard
C 469); Resistividad (en especimenes saturados en agua/Manual
DURAR15
); Absorción total y porosidad total (ASTM Standard C 642);
Absorción capilar (Fagerlund Technique)32
; Permeabilidad rápida a los
cloruros (ASTM C 1202), todas ellas luego de 28 días de curado.
En cada sitio de exposición se colocaron seis prismas de concreto,
15x15x30 cm, por cada mezcla (Figura 3). Tres de ellos sin armaduras
y el resto de los prismas se reforzaron con seis barras (9,5 mm en
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
147
diámetro), las cuales se colocaron a diferentes profundidades (15, 20 y
30 mm), tres de ellas en la cara expuesta a los vientos preferenciales y
las otras tres en la cara resguardada de los mismos (Figura 1). Estas
barras se utilizaron para correr las pruebas electroquímicas: potenciales
de corrosión utilizando un electrodo de Cu/CuSO4 saturado y velocidad
de corrosión, mediante resistencia a la polarización. Los extremos de
cada barra están recubiertos con una pintura epóxica, dejando la parte
central de 15 cm de longitud descubierta, como se observa en la Figura
2. Los prismas no reforzados se utilizaron para efectuar diferentes
ensayos destructivos al concreto (perfiles del frente de carbonatación y
de la concentración de iones cloruro).
Figura 1.- Diagrama esquemático de la configuración de las Probetas
Armadas.
Cara libre
Dirección de vaciado
Dirección de los Vientos predominantes
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
148
Figura 2.- Diagrama donde se muestran las barras utilizadas para la
evaluación electroquímica
Figura 3.- Estación de Ensayo típica en Ambiente Urbano (Maracaibo).
Recubrimiento epóxico.
Tubo plástico
Protección del cable de
cobre
Barra desnuda
Dirección del viento
30cm
15cm Cable de cobre
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
149
Evaluación del Ambiente.
La Evaluación de los parámetros climáticos y ambientales (humedad
relativa (HR), tiempo de humectación (TDH/τ), velocidad y dirección
del viento, precipitación pluvial, temperatura, concentración de
cloruros, concentración de CO2 y concentración de compuestos de
azufre), se realizó según la metodología establecida por la norma ISO
922333
, estimando así la agresividad ambiental en cada una de las
estaciones de ensayo. Es importante destacar que actualmente no
existen normativas que permitan identificar la agresividad del ambiente
para las estructuras de concreto armado, por lo cual se utilizó, en
primera instancia, la norma ISO para materiales metálicos.
Evaluación Electroquímica.
Para las medidas electroquímicas se utilizó el equipo, GECORR 634
,
que permite medir el potencial de corrosión (Ecorr, referido a un
electrodo de Cu/CuSO4), la velocidad de corrosión de la armadura (icorr)
mediante la técnica de polarización lineal, la resistividad del concreto
(), la temperatura y la humedad ambiental a la cual se han expuesto
las probetas. Este equipo permite compensar la resistividad del
concreto y adicionalmente confina la corriente permitiendo así, definir
el área afectada y la velocidad de corrosión uniforme real. En el caso
de corrosión localizada, se ha demostrado35
que la velocidad de
penetración de las picaduras está en el orden de 10 veces el valor de la
corrosión uniforme medida por la técnica de polarización lineal.
Evaluación Química.
La alteración química del concreto, debida a su exposición al medio, se
determinó utilizando los prismas sin refuerzo, analizándolos
anualmente o en tiempos menores, si cualquiera de las barras, en al
menos dos prismas a la misma profundidad, se activaban. Esto con el
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
150
fin de determinar el nivel de cloruros que activaban a las barras y/o
cuando la carbonatación del concreto alcanzaba a las mismas. Un
espécimen de 5 cm de espesor, de cada uno de los prismas no
reforzados, se cortaba mediante una guillotina diseñada y construida
para tal fin36,37
. Luego, la cara nueva de corte del prisma se protegía
con una pintura epóxica. El frente de carbonatación se midió sobre la
cara recién cortada del espécimen (15x15 cm), utilizando un indicador
de pH, la fenolftaleína15
.
El análisis de la concentración de cloruros se llevó a cabo en un prisma
de 15x3x5cm, extraído del centro del espécimen cortado. El mismo se
corta en rebanadas de 0,5 cm de espesor, desde la cara expuesta hasta
la resguardada, trituradas y llevadas hasta polvo para realizar la
extracción de iones cloruros totales y de cloruros libres o solubles en
agua15
.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Caracterización físico-mecánica del concreto utilizado en cada
país.
Las Tablas 1 y 2 muestran la caracterización físico-mecánica de los
diferentes concretos preparados en cada país participante en el
proyecto. En ellas se nota que aún cuando se utilizó el mismo tipo de
cemento (Portland I) y el mismo tipo de agregado, las características
finales del concreto fueron diferentes en cada país, lo cual puede
afectar la calidad del mismo, tanto desde el punto de vista mecánico
como de durabilidad38
. El contenido de C3A de los cementos utilizados
fue, en general, similar (5-8%), excepto para Venezuela y España, los
cuales contienen 10% y 0,4%, respectivamente39
. Si todas las mezclas
de concreto tuviesen las mismas características físico-mecánicas, se
esperaría que el concreto preparado en Venezuela proporcione la
mayor protección a las cabillas; debido a que, como es bien conocido,
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
151
el aluminato tricálcico (C3A), puede reaccionar con los iones cloruro
para formar la sal de Friedel, reduciendo así la concentración de
cloruros libres que son los que inducen a la corrosión de las cabillas.
El mismo razonamiento lleva a esperar que el concreto preparado en
España proveyera la menor protección a las barras. No obstante, el
contenido de C3A no es el único factor importante a considerar. Se
espera que uno de los factores mas importantes a considerar en la
durabilidad del concreto es la porosidad y, específicamente, la
porosidad capilar, la cual indica su capacidad para decrecer la
penetración de agua y, por lo tanto, de los agentes agresivos. La Tabla
1 muestra que para una relación a/c de 0,45 el concreto preparado en
Venezuela es uno de los que tienen la más alta absorción capilar
(0,0082 kg m-2
s-1/2
), junto con Uruguay, México y Costa Rica, lo cual
indica una mayor potencialidad de ingreso de los agentes agresivos.
Esto mismo ocurre para el concreto con una relación a/c = 0,65 (Tabla
2), donde el concreto preparado en Venezuela muestra una de las más
altas absorciones capilares (0,025 kg m-2
s-1/2
), en conjunto con
Uruguay, Costa Rica y Chile, entre todas las mezclas preparadas.
Nótese adicionalmente que las mezclas que tienen la mayor resistencia
a la compresión no son necesariamente las de mejor calidad.
Compárese por ejemplo Uruguay y España que tienen resistencias
mecánicas similares, con el mismo contenido de cemento, y sin
embargo el concreto de relación a/c = 0,45 (Tabla 1), preparado en
España es de mejor calidad (k = 0,0054 m-2
s-1/2
), que el de Uruguay (k
= 0,0196 m-2
s-1/2
) e igual ocurre para a/c = 0,65. Todos estos
resultados, para ambas relaciones a/c, ya indican la importancia de no
diseñar sólo en base a solicitaciones mecánicas.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
152
Tabla 1. Propiedades del Concreto para las mezclas con a/c = 0,45.
Tabla 2. Propiedades del Concreto para las mezclas con a/c = 0,65.
Caracterización del medio de exposición.
El Standard 9223 de la ISO33
clasifica a la atmósfera de acuerdo con el
TDH (tiempo de humectación) y la velocidad de deposición de
contaminantes atmosféricos: compuestos de azufre (P) y salinidad (S).
La Figura 4 intenta mostrar la agresividad relativa esperada en los
PAÍS
fck (MPa)/
28 días
m (s/m2)
k (kg/m2 s½)
ε (%)
Contenido de
Cemento
(kg/m3)
BOLIVIA 26,63 3,21 x 107 0,0054 3,05 400
CHILE 43,6 2,50x107 0,0027 1,4 387
COLOMBIA 52,3/62,0 15.26/10,70x107 0,0060/0,0066 7,4/6,8 400
COSTA RICA 39,1 3,25 x107 0,021 11,97 400
MÉXICO 51,5 3,48x107 0,0147 8,7 411
PORTUGAL 63,9 - 0,0020 - 400
ESPAÑA 43,2 10,5x107 0,0054 5,5 400
URUGUAY 44,3 3,3x107 0,0196 11,2 400
VENEZUELA 33,8 8,68x107 0,0082 7,6 414
PAÍS fck (MPa)/
28 días
m (s/m2)
k (kg/m2 s½)
ε (%)
Contenido de
Cemento
(kg/m3)
BOLIVIA 16,81 2,12 x 107 0,0202 9,3 320
CHILE 19,8 2,25x107 0,0341 16,1 323
COLOMBIA 28,0/36,1 7,28/4,50x107 0,0122/0,0085 10,4/5,7 306/335
COSTA RICA 20,1 3,73 x107 0,026 15,88 350
MÉXICO 40,0 3,60x107 0,0199 11,9 285
PORTUGAL 35,4 - 0,0069 - 260
ESPAÑA 27,0 6,1x107 0,0091 7,1 300
URUGUAY 28,4 3,2x107 0,0267 15,0 323
VENEZUELA 26,8 3,71x107 0,0250 15,2 355
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
153
Figura 4.- Corrosividad Ambiental según ISO9223
diferentes lugares de ensayo analizados. No obstante, considerando que
es el dióxido de carbono y los iones cloruro los que afectan
significativamente la corrosión de la armadura (cabillas), se sustituyó
en el eje Y el contenido de compuestos de azufre (como dióxido de
azufre/ SO2), por el contenido de CO2; ya que el primero no afecta
directamente la corrosión de la armadura. Esta Figura muestra todos los
sitios de ensayo que son analizados en este trabajo. Note el gran rango
de ambientes que se tienen, desde moderado hasta severos, no sólo para
los ambientes marinos, donde el contenido de iones cloruro en la
atmósfera es uno de los factores mas importantes a considerar, sino en
los ambientes urbanos y rurales, donde es el contenido de CO2 uno de
los factores importantes en causar carbonatación del concreto y por lo
tanto corrosión de la armadura de acero. Es importante destacar que
hasta el momento no se han definido normativas para caracterizar el
0 20 40 60 0 100 200 300800 1000 1200 1400
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 1 2 3 44
60
30060
Co1, Cali
(G3,S0 )C1
Es1, IETcc
(G3,S0) C3
Po2, Cabo Raso
(G4,S3) C5
Ur2, La Paloma
(G4,S3) C3
Ve1, La Voz
(G4,S2) C5
Es3, Vigo
(G4,S2) C5
Bo1, La Paz
(G3S1) C2
Ch1, Valparaiso
(G5,S1) C4
Mx1, Mérida
(G4,S1) C2
Ve3, Tarabana
(G4,S1) C3
Co2, Buenaventura
(G5,S1) C4
Ur1, Prado
(G3,S1) C2
Es2, Sta Pola
(G3,S1) C3
Po1, Lisboa
(G5,S1) C4
Mx2, Progreso
(G4,S2) C4
Mx3, Chiguagua
(G3,S0) C3
Ve2, Maracaibo
(G3,S1) C3
Ve4, P. Cabello
(G5,S1) C4
Ch2, Santiago
(G3,S0) C2
S0 S1 S2 S3
BAJO
MODERADO
ALTO
MUY ALTO
Concentración de Cloruro (mg m-2
d-1
)
Co
nce
ntr
ació
n d
e C
O2 (
mg
L-1
)
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
154
ambiente de exposición para las estructuras de concreto armado, por lo
cual se está utilizando la norma ISO para exposición de materiales
metálicos.
Esto es uno de los objetivos finales que tiene el proyecto DURACON,
complementar la información sobre el particular, de lo cual parte será
presentado al final de esta discusión de resultados.
Para facilitar la discusión de los resultados se evaluarán, por separado,
las estaciones situadas en ambientes marinos, de aquellas localizadas
en los ambientes rurales y urbanos.
AMBIENTES MARINOS.
Análisis de la potencialidad y probabilidad de corrosión en
ambientes marinos.
Basado en la caracterización de las propiedades del concreto y de la
agresividad del medio (Tablas 3 y 4), se efectuó una estimación
preliminar de la potencialidad y probabilidad de corrosión de la
armadura de acero en los primeros sitios de ensayo que fueron
instalados, luego del primer año de exposición38
; para luego, una vez
las barras se activaran (evaluación electroquímica), poder definir si
estas predicciones eran acertadas. A tal efecto, se escogieron los países
de Chile, Colombia, España, Portugal y Venezuela que fueron los
primeros que instalaron sus estaciones. Todo esto con el fin de
establecer algunos criterios que permitiesen definir en el futuro los
estándares de clasificación de agresividad de las atmósferas para las
estructuras de concreto armado, hasta ahora inexistentes
Concreto con a/c = 0,45: Desde el punto de vista de resistencia a la
compresión, el mejor concreto se preparó en Portugal (>60 MPa), el
cual también tiene la más baja absorción capilar (0,0020 kg m-2
s-1/2
).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
155
Este último parámetro indica la facilidad con la cual los agentes
agresivos pudiesen ingresar al concreto. Así, que el concreto preparado
en Portugal sería el que tendría la mejor calidad, desde el punto de vista
de durabilidad, y el de menor potencialidad para corroer a la armadura;
si todos los concretos preparados en los diferentes países estuviesen
expuestos al mismo medio. Como ya se indicó, uno de los concretos
con la mayor potencialidad de corroer a la armadura sería el preparado
en Venezuela el cual además de tener baja resistencia a la compresión,
posee una alta absorción capilar (0,0082 kg m-2
s-1/2
), y porosidad
efectiva (7,6%); aún cuando el cemento utilizado en la preparación del
concreto posee el mayor contenido de C3A. No obstante, como se
demostrará posteriormente este último parámetro no es más importante
que la calidad del concreto en la durabilidad del mismo.
Concreto con a/c = 0,65: De nuevo, el concreto preparado en
Venezuela (Tabla 2), es uno de los que tiene la mayor potencialidad de
corroer al acero de refuerzo, dada su baja calidad (absorción capilar de
0,025 kg m-2
s-1/2
y porosidad efectiva de 15,4%), en conjunto con
aquellos preparados en Uruguay, Costa Rica y Chile, aún cuando no es
el de más baja resistencia a la compresión. Por otra parte, el concreto
preparado en Portugal muestra la mejor calidad, ya que aún con no
tener la más alta resistencia a la compresión, posee la más baja
absorción capilar.
Todos estos resultados demuestran, una vez más, que la calidad del
concreto para un medio específico de exposición no se debe evaluar
con su resistencia a la compresión, sino que se deben considerar otros
parámetros; siendo la absorción capilar o porosidad efectiva uno de los
más importantes.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
156
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
157
Agresividad Ambiental.
Para poder determinar la probabilidad de corrosión de la armadura en
los ambientes marinos, se debe analizar la potencialidad que tiene el
medio de corroerla en conjunto con la potencialidad que tiene el
concreto de permitir la entrada del agresivo (propiedades físicas). La
Tabla 3 presenta, de izquierda a derecha, el orden en el cual se estima
la alta a baja potencialidad, respectivamente, que tiene la armadura de
corroerse en los diferentes ambientes de exposición, basado en la
escala de agresividad ambiental definida en el estándar ISO 922333
.
Este orden se obtuvo en base al contenido de cloruros en el ambiente,
debido a que los valores del TDH son similares en todos los sitios
marinos presentados en este trabajo (>τ3). De los resultados mostrados
en la Tabla 3, es importante destacar que en Portugal, aún cuando el
concreto con a/c = 0,45 es de buena calidad, la armadura tendría la
mayor probabilidad de corrosión, dado que este ambiente tiene una
muy alta concentración de iones cloruro (1392 mg m-2
d-1
).
En los casos de La Voz y Vigo, con similar corrosividad ambiental, aún
cuando el cemento de Venezuela tiene mayor contenido de C3A (10%
vs. 0,4% para España), éste tiene la mayor porosidad efectiva (>7%), y
absorción capilar (0,082 kg m-2
s-1/2
), así como la mas baja resistencia a
la compresión. Por lo tanto, se esperaría que La Voz fuese el siguiente
lugar con mayor probabilidad de iniciación de corrosión de la
armadura, seguido por Vigo. Otros efectos importantes de considerar
para que la corrosión se inicie serían, principalmente, la temperatura
promedio anual y la precipitación. Venezuela muestra la más alta
temperatura promedio anual (29 oC), la cual, en este ambiente con altas
humedades relativas, incrementa la penetración de Cl- en el concreto,
dado el incremento en su coeficiente de difusión. Aún cuando este
efecto también se observa en Colombia, el contenido de cloruros en la
atmósfera de Buenaventura (29 mg/m2 d), es bajo comparado con el
determinado en la estación La Voz (156,52 mg/m2 d). Además, en
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
158
Buenaventura llueve casi todo el año, lo cual puede constantemente
lavar los cloruros de la superficie del concreto, disminuyéndose su
penetración en el mismo. Por lo tanto se estima que la probabilidad de
que el acero se corroa, en orden decreciente, sería: Cabo Raso/Portugal
> La Voz/Venezuela >Vigo/España > Buenaventura/Colombia >
Valparaíso/Chile. El mismo comportamiento se esperaría para la
mezcla a/c = 0,65 (Tabla 4).
Evaluación Electroquímica.
En este caso, solo se mostrarán los resultados de aquellos países que
inicialmente mostraron actividad de la armadura, luego de dos años de
evaluación; ésto con el fin de comparar los resultados con la predicción
de la probabilidad de corrosión de la armadura, basada en la
caracterización física del concreto y la agresividad del ambiente en los
diferentes países. Las Figuras 5 y 6 muestran los potenciales y la
velocidad de corrosión del refuerzo, luego de los primeros tres años de
exposición del concreto con a/c = 0,65 expuesto en Cabo Raso
(Portugal) y La Voz (Venezuela). Nótese que para Cabo Raso las
barras, a 15 mm de profundidad, comenzaron a corroerse luego de
solamente 10 meses de exposición (Ecorr < -250 mV vs. Cu/CuSO4 e
icorr > 0,1 μA/cm2)
15. La Voz es la segunda en agresividad, debido a que
las barras a esa misma profundidad, en la cara expuesta a los vientos
predominantes, se activaron luego de 22 meses de exposición. Estos
resultados concuerdan con la predicción efectuada en base al análisis
que se efectuó de la potencialidad/probabilidad de corrosión de la
armadura (Tablas 3 y 4). Para la relación a/c = 0,45 el comportamiento
relativo entre las dos estaciones fue similar.
Las Figuras 5 y 6 muestran una excelente concordancia entre la
evolución de los potenciales de corrosión y la velocidad de corrosión,
lo cual permite una clara identificación del momento en el cual las
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
159
barras se activan (Ecorr < - 250 mV vs. Cu/CuSO4 e icorr > 0,1
µA/cm2)
15.
La Tabla 5 presenta un resumen, en las estaciones de Cabo Raso y La
Voz, del umbral de concentración de cloruro libre que despasivó a las
barras y la profundidad a la cual ésta se encontraba así como el tiempo
transcurrido para el concreto con a/c = 0,65. La alta concentración de
cloruros libres en el concreto expuesto en Cabo Raso se debe a la alta
contaminación por cloruros del medio (1392 mg m-2
d-1
), comparada
con la estación La Voz (166,52 mg m-2
d-1
). No obstante, es importante
notar que el umbral de concentración de cloruros que despasivó a las
barras que se encontraban a 15 mm de profundidad fue mas baja en La
Voz (0,4% vs. 0,89% en Cabo Raso), y el coeficiente de difusión de
cloruros fue tres veces mas alto (37,95 x10-12
m2 s
-1 vs. 10,09 x10
-12 m
2
s-1
en Cabo Raso). Esto puede deberse a la mas baja calidad del
concreto utilizado en La Voz (k = 0,025 kg m-2
s-1/2
), su mas alta
temperatura en el ambiente (29,35 ˚C vs. 17,0 ˚C en Cabo Raso), y el
mayor tiempo de humectación (0,67 vs. 0,46 en Cabo Raso), lo cual
incrementó la velocidad de difusión de los iones cloruro en el concreto.
En las barras localizadas a 20 mm de profundidad se necesitó menor
concentración de iones cloruros para despasivar a las barras, en ambas
estaciones (0,68 % en Cabo Raso y 0,3 % en La Voz). Esto puede
deberse a la más alta humedad del concreto a esta profundidad, donde
todavía existe una alta disponibilidad de oxígeno para corroer a la
armadura. A menores profundidades la corrosión de la barra (la cual se
presenta en forma de picaduras), es determinada por el contenido de
humedad en el concreto, es decir, su resistividad, la cual depende del
contenido de Cl-. Por otra parte, el concreto permanece más húmedo a
mayores profundidades, restringiendo así el acceso de oxígeno (control
difusional), de tal manera que menor concentración de Cl- podría
inducir a la ruptura de la película pasiva. Aunque se necesita oxígeno
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
160
(a)
(b)
Figura 5.- Medidas Electroquímicas. Variación del Potencial (a) y la Velocidad de Corrosión (b) de la
Armadura durante el tiempo de exposición en la Atmósfera Marina de Cabo Raso, Portugal.
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
nov-01 may-02 dic-02 jun-03 ene-04 ago-04 feb-05 sep-05
Eco
rr (
mv)
(Cu
/SO
4C
u)
Tiempo de Exposición
Potencial de Corrosion. Espesor de recubrimiento: 15 mm.
P1_E P2_E P3_E
-500,0
-450,0
-400,0
-350,0
-300,0
-250,0
-200,0
-150,0
-100,0
-50,0
0,0
50,0
ago-02 feb-03 ago-03 feb-04 ago-04 feb-05 ago-05 feb-06 ago-06 feb-07 ago-07 feb-08
E c
orr
. (m
V v
s C
u/
Cu
SO
4)
Tiempo de Exposición
Potenciales de Corrosión . Espesor de Recubrimiento: 15 mm
PE- 1 PE- 4 PE- 6
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
161
(a)
(b)
Figura 6.- Medidas Electroquímicas. Variación del Potencial (a) y la Velocidad de Corrosión (b) de la
Armadura durante el tiempo de exposición en la Atmósfera Marina de La Voz, Venezuela.
0,01
0,1
1
10
nov-01 may-02 dic-02 jun-03 ene-04 ago-04 feb-05 sep-05
Ico
rr (m
A/c
m2)
Tiempo de Exposición
Velocidad de Corrosión. Esposesor de recubrimiento: 15 mm
P1_E P2_E P3_E
0,001
0,010
0,100
1,000
10,000
ago-02 feb-03 ago-03 feb-04 ago-04 feb-05 ago-05 feb-06 ago-06 feb-07 ago-07 feb-08
i corr.
(mA
/cm
2)
Tiempo de exposición
Velocidad de Corrosión . Espesor de Recubrimiento: 15 mm
PE-1 PE-4 PE-6
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
162
para mantener la corrosión de las barras, éste también se requiere para
mantener su pasividad.
Es importante indicar que aún cuando con estos resultados se pudo
verificar que el análisis de potencialidad y probabilidad es adecuado
para estimar la agresividad relativa de una atmósfera, es necesario
esperar que la armadura se active en todas las estaciones para poder
definir los umbrales de cloruros que causan la activación de la misma,
dependiendo del ambiente que rodea al concreto armado; así como los
modelos que más se adaptarían a las diferentes condiciones reinantes
en Iberoamérica, con lo cual ya hemos venido trabajando en la región40-
44.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
163
AMBIENTES URBANOS.
Análisis de la potencialidad y probabilidad de corrosión en
ambientes urbanos.
La Tabla 6 muestra los promedios anuales de los diferentes parámetros
meteorológicos y químicos para los ambientes urbanos, en los
diferentes países participantes. Esto con el fin de efectuar una
estimación del tiempo de iniciación de la corrosión, en base a un
análisis de potencialidad y probabilidad, mediante la caracterización
físico-mecánica del concreto preparado y la agresividad del ambiente
de exposición (Tablas 1 y 2). Parte de estos resultados fueron
discutidos en una publicación reciente38
. A continuación se presentan
los resultados más importantes.
En los ambientes urbanos, la probabilidad de corrosión por
carbonatación se analiza solo para el concreto con a/c = 0,65 (Tabla 2),
debido a que, como es bien conocido, para concreto de buena calidad
(a/c = 0,45), existe una baja probabilidad de que el acero se corroa por
este mecanismo.
La Tabla 6 presenta los valores anuales promedio de los parámetros
meteoro-químicos que mayormente afectan la difusión del CO2 en el
concreto. De acuerdo con el contenido de CO2 en las estaciones de los
países que han determinado este parámetro, el mas agresivo sería el
ambiente en la estación localizada en Chihuahua, México; seguida muy
de cerca por la estación situada en Santiago, Chile y La Paz, Bolivia.
No obstante, en este caso, debe considerarse que el ingreso del CO2 en
el concreto requiere baja humedad relativa (<80%)15
. En todas las
estaciones en estudio la HR es inferior al 80 %, siendo la mas propensa
a causar rápida carbonatación del concreto (HR ≈ 60%)15
, la existente
en la estación de Santiago.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
164
Cuando las características del concreto (contenido de cemento,
absorción capilar y porosidad efectiva/Tabla 2), se evalúan en conjunto
con los parámetros medio ambientales (contenido de CO2 y humedad
relativa/ Tabla 6), se puede observar que la estación de Santiago en
Chile es la que tiene la mas alta probabilidad de corroer a la armadura
ya que posee un medio potencialmente agresivo (1,4 mg/L de CO2 con
61,2 % de Humedad Relativa), y un concreto con una alta
potencialidad para permitir el ingreso del CO2 (16,1 % de porosidad
efectiva y absorción de agua = 0,0341 kg/m2 s
½). La estación ITCC, en
España, es otra de las estaciones donde la HR (62,8 %), es propicia
para causar alta carbonatación del concreto, pero al contrario del
concreto preparado en Chile, éste es de muy buena calidad (7,1 % de
porosidad efectiva y absorción de agua = 0,0091 kg/m2 s
½), lo cual
dificulta la entrada del CO2. No obstante, una vez que el concreto se
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
165
carbonate a nivel de la armadura, para que esta se active es necesario
que la humedad relativa sea mayor al 80 %15
.
Así, la fracción del tiempo de humectación (f(τ)), la cual es el
porcentaje de tiempo, durante el año, en el cual la temperatura es > 0ºC
y la humedad relativa > 80% RH (condensa agua sobre una superficie),
puede ser utilizada como un importante parámetro que indique la
factibilidad de corrosión inducida por la carbonatación del concreto. En
Santiago, este parámetro es muy bajo (11%), lo cual indicaría que, aún
cuando es el concreto más fácilmente carbonatado, el medio no tiene la
suficiente humedad para inicialmente inducir a la corrosión de la
armadura. Por otra parte, la estación Tarabana en Venezuela es la que
posee la mayor fracción del tiempo de humectación, seguida por las
estaciones de Mérida, México y de Lisboa en Portugal. Pero si el
concreto se encuentra muy húmedo será difícil para el CO2 seguir
difundiendo dentro del mismo, ya que al precipitarse los carbonatos,
éstos taponan los poros. Cuando las propiedades del concreto
(porosidad efectiva, Tabla 2), se toman en consideración en conjunto
con el medio (T, precipitación, HR y TDH, Tabla 6), se espera que el
concreto expuesto en la estación de Maracaibo, Venezuela sea el que
tiene la mayor probabilidad de corroer a la armadura, una vez que el
frente de carbonatación haya llegado a ella.
Evaluación de la Carbonatación en el Concreto
Para analizar los resultados de la profundidad de carbonatación en el
concreto, se analizarán por separado aquellas situadas en ambientes
tropicales de las no tropicales. Los países tropicales son aquellos que se
encuentran localizados dentro de la región llamada el trópico, el cual es
la zona comprendida entre el Trópico de Cáncer, el paralelo de latitud a
23 ½ º Norte, y el trópico de Capricornio, el paralelo de latitud a 23 ½ º
Sur. En todas partes del trópico, éste es golpeado por los rayos
perpendiculares del sol al mediodía en un mínimo de un día al año.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
166
En el centro mismo de los trópicos se encuentra el ecuador, un gran
círculo que se imagina va alrededor de la Tierra en un punto
equidistante de los polos norte y sur. Es creencia popular el asociar a
los países tropicales con un clima cálido y húmedo y llenos de
palmeras, pero en realidad, una gran parte del mundo se encuentra
dentro de la región del trópico. En el hemisferio occidental, los países
tropicales incluyen el sur de México, toda Centroamérica, todas las
islas del Caribe desde el sur de Nassau en las Bahamas, y la mitad
superior de América del Sur, como Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia,
Venezuela, Guyana , Surinam, Guayana Francesa, así como las
porciones del norte de Chile, Argentina, Paraguay y Brasil. No existen
países tropicales en Europa. De todas las estaciones del proyecto
DURACON, las de Bolivia, Colombia, Costa Rica, sureste de México
y Venezuela son tropicales. Portugal, España, Chile, Argentina y
Uruguay no son tropicales. No todos los países tropicales tienen el
mismo clima, lo cual depende de su ubicación sobre el nivel del mar.
Algunos de ellos tienen un rango limitado en cambios de temperatura
con menos cambios climáticos severos durante el año que los
encontrados en otras zonas. Normalmente se observan solo dos
estaciones, húmeda y seca, a través de todo el año.
Las Figuras 7 y 8 muestran el comportamiento de la profundidad de
carbonatación (data de solamente la cara expuesta a los vientos
predominantes), vs. t0,5
, para los concretos expuestos en los países
tropicales y no tropicales, respectivamente. Nótese el efecto del clima
tropical sobre la profundidad de carbonatación, la cual, en general, es
alta en los países tropicales en el primer año de exposición. Esto puede
deberse al efecto de las altas temperaturas, siendo la estación situada en
Maracaibo, Venezuela, la que muestra la mas alta temperatura y por lo
tanto la mas alta profundidad de carbonatación (Tabla 6). Las altas
temperaturas pueden reducir la humedad en el interior del concreto y
favorecer la entrada de CO2; pero al evaluar la estación en Mérida
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
167
(México), ésta debería ser una con el concreto mas carbonatado, de
todas las estaciones Mejicanas. No obstante, esto no es el caso (Figura
6), lo cual pareciera indicar que la temperatura ambiental debería ser
superior a 25 °C para causar un efecto similar al observado en
Maracaibo. Esto ha sido reportado por otros investigadores45-47
quienes
han encontrado un decrecimiento en la capa de electrolito, sobre una
superficie metálica, a humedades relativas mayores a 80% cuando la
temperatura se encuentra por encima de 25 °C.
Figura 7. Países Tropicales. Profundidad de Carbonatación a diferentes
Tiempos de Exposición. Cara Expuesta, a/c = 0,65.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Esp
eso
r C
arb
on
ata
do
(m
m)
Raiz cuadrada del tiempo (año0.5)
Costa Rica-San José MX-Mérida MX-Oaxaca MX-MoreliaMX-Cdad Mexico MX-Queretaro MX-Toluca VZLA-McboVZLA-Tarabana BV-La Paz
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
168
Figura 8. Países no-Tropicales. Profundidad de Carbonatación a
diferentes Tiempos de Exposición. Cara Expuesta, a/c = 0,65.
En otras palabras, el TDH es más bajo que el indicado por el estándar
9223 de la ISO. Por lo tanto, aún con altas humedades relativas, si las
temperaturas son superiores a 25 °C, el concreto podría estar lo
suficientemente seco como para facilitar la entrada del CO2, pero lo
suficientemente húmedo como para permitir la carbonatación del
mismo. El efecto de la temperatura se observa también en otra de las
estaciones urbanas en Venezuela (Tarabana), la cual tiene una humedad
relativa promedio similar pero temperatura más baja, siendo por lo
tanto la profundidad de carbonatación más baja que en Maracaibo.
Aunque Tarabana tiene mayor precipitación anual que Maracaibo, lo
cual es otro factor que necesita ser tomado en consideración.
En la estación La Paz, en Bolivia, la velocidad de carbonatación es
muy alta (Figura 7), en los primeros tres años, lo cual se esperaba dada
la baja calidad del concreto, la baja humedad relativa del ambiente y el
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
Esp
eso
r carb
on
ata
do
(m
m)
Raiz cuadrada del tiempo (año0.5)
España MX-Chihuahua MX-Mexicali Portugal-LM1 Portugal-LM2 Uruguay chile
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
169
alto contenido de CO2 en el mismo. No obstante, luego de este tiempo
sigue un comportamiento similar al de la estación en Maracaibo.
En el caso de las estaciones localizadas en ambientes con temperaturas
inferiores a 25 °C, pareciera que la humedad relativa es uno de los
parámetros más importantes a considerar para la más rápida
carbonatación del concreto (Figuras 9 y 10), como fue recientemente
demostrado con las estaciones Mejicanas48
. Otro importante efecto que
las Figuras 7 y 8 muestran es que la pendiente de las líneas de
tendencia en los dos primeros años de exposición era, en general,
similar para las estaciones localizadas en los países tropicales (Figura
7), lo cual no ocurre para las estaciones localizadas fuera del trópico
(Figura 8). Esto puede deberse a que las condiciones ambientales del
trópico son menos cambiantes en el tiempo, distinguiéndose sólo dos
estaciones: húmeda y seca.
Existen algunas excepciones al comportamiento explicado arriba: 1)
Mexicali, la cual se encuentra localizada en un ambiente semi-árido (49
mm/a de precipitación), presenta una muy alta profundidad de
carbonatación durante el primer año de exposición, aunque luego la
velocidad de carbonatación es muy baja. Esto podría deberse a que
esta estación se encuentra muy cerca de la estación más grande de
energía térmica en esta ciudad; 2) Cali, en Colombia, una atmósfera
tropical, presenta una profundidad de carbonatación muy baja, la cual
se debe a la muy alta precipitación en la zona; 3) la estación situada en
Ciudad México, la cual se esperaba tuviese la mas alta profundidad de
carbonatación, debido a que es la tercera ciudad con mayor población
del mundo y con un alto nivel de industrialización y contaminación.
Sin embargo, la profundidad de carbonatación fue menor que en otras
ciudades con ambientes similares. Esto podría explicarse por la
ubicación de esta estación en la Universidad Autónoma de México, la
cual se encuentra en una zona llena de bosques y lagos, cerca de las
montañas que rodean la ciudad que impiden la contaminación de esta
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
170
zona; 4) La Paz, en Bolivia, donde la carbonatación es muy alta en los
primeros años pero luego la velocidad decrece y se hace similar al resto
de los países tropicales, lo cual puede deberse a que esta estación se
encuentra ubicada a 3.640 m sobre el nivel del mar (la mayor altura de
las estaciones evaluadas), donde la incidencia de la radiación solar es
muy alta y la presión atmosférica muy baja (2/3 de la que existe al
nivel del mar); parámetros éstos que también tienen su influencia sobre
la penetración del CO2 en el concreto y que hasta el momento no se ha
evaluado su efecto.
Figura 9.- Países Tropicales. Relación entre la Profundidad de
Carbonatación, al primer año de exposición, y la Humedad Relativa
Promedio Anual.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
171
Figura 10.-. Países no-tropicales. Relación entre la Profundidad de
Carbonatación, al primer año de exposición, y la Humedad Relativa
Promedio Anual.
La Figura 7 muestra la profundidad de carbonatación en la estación de
Maracaibo (Venezuela), uno de los ambientes tropicales más agresivos.
Esta muestra que la velocidad de carbonatación (pendientes de las
curvas), cambia y es mas baja, luego de los dos primeros años de
exposición para mantenerse constante hasta ahora. En un estudio
reciente efectuado con las estaciones Venezolanas42
, diferentes
modelos de carbonatación22,49-51
, fueron analizados encontrándose que
esta data seguía un modelo similar al descrito por el CEB49
:
··2
tt
tke
n
oCO
(6)
Donde:
e = profundidad de carbonatación
to = tiempo de curado
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
172
Con n (factor de edad) diferente de 0,4 (tipo de exposición: exterior no-
protegida)49
. En este caso particular, se demostró que n = 0,27 para la
cara expuesta a los vientos preferenciales y 0,30 para la resguardada
(Figura 11). En esta figura se nota perfectamente el efecto de un
concreto de buena calidad en la carbonatación del mismo. Donde para
una relación a/c de 0,45, no sólo la profundidad de carbonatación es
menor que a a/c 0,65, sino que la velocidad de carbonatación
(pendiente de la curva), es más baja; lo cual era de esperarse dada la
menor porosidad del primero.
No todas las estaciones seguían el comportamiento observado en
Maracaibo. Donde en las estaciones ubicadas en Querétaro y Oaxaca,
México, la velocidad de carbonatación sigue incrementándose con el
tiempo de exposición (Figura 7). No obstante, estos sitios se encuentran
ubicados en zonas montañosas semi-áridas donde no solamente la
altura sobre el nivel del mar debe considerarse sino también la alta
radiación solar. Por lo tanto, hasta el momento, no existen modelos que
predigan el comportamiento en ambientes de exposición tan diferentes,
debido a los muchos factores involucrados y sigue siendo la ley de la
raíz cuadrada del tiempo la mas utilizada para estimar el tiempo al cual
el frente de carbonatación puede llegar a la armadura, no así la
activación de la misma. Sobre esto último, el análisis de
probabilidad/potencialidad desarrollado en este trabajo ha resultado ser
muy valioso para predecir el comportamiento del concreto armado en
ambientes específicos de exposición.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
173
Figura 11.- Variación de la Profundidad de Carbonatación en el
Concreto en la Estación de Maracaibo, Venezuela. CE: cara expuesta y
CR: cara resguardada.
Evaluación Electroquímica.
En este trabajo solo se presentarán los resultados de las estaciones
ubicadas en Maracaibo, Venezuela y Santiago en Chile para comparar
los resultados con la predicción efectuada, en base al análisis de
probabilidad y potencialidad que tiene el ambiente y el concreto
preparado de corroer a la armadura. Es importante recordar que según
este análisis, sería Santiago una de las estaciones donde la profundidad
de carbonatación llegaría inicialmente a nivel de las barras ubicadas a
15 mm de profundidad, pero no serían las que primero se activarían; lo
cual ocurriría en la estación de Maracaibo, una vez que la
carbonatación llegase a nivel de las barras, dado el ambiente de
exposición (promedios anuales de HR > 80 % y T > 25 0C). Las
Figuras 12 y 13 muestran la evaluación electroquímica, luego de más
Profundida de Carbonatación para Probetas de Relación a/c =0,45 y a/c=0,65. Estación: Base
Aerea Rafael Urdaneta.
e(0,45CE) = 1,5345·raiz(t) + 2,8599
R2 = 0,9937
e(0,45CR) = 0,6377·raiz(t) + 2,9957
R2 = 0,5861
e(0,65CE) = 3,0385·raiz(t) + 6,1062
R2 = 0,988
e(0,65CR) = 2,6231·raiz(t) + 6,3196
R2 = 0,9964
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50
√tiempo (años0,5
)
Pro
fun
did
ad
de
Ca
rbo
nata
ció
n [
e]
(mm
)
eCO2 CE 0,45 eCO2 CR 0,45 eCO2 CE 0,65 eCO2 CR 0,65
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
174
de dos años de exposición en las estaciones de Maracaibo y Santiago,
donde se observa que solamente en Maracaibo, las barras ubicadas a 15
mm de profundidad parecieran estar activas (Ecorr < -200 mV vs.
Cu/CuSO4 e icorr > 0,1 μA/cm2)
15, donde en Santiago, todavía se
encuentran pasivas. La Paz, en Bolivia muestra el mismo
comportamiento que en Santiago, de acuerdo al análisis de
probabilidad de corrosión de la armadura efectuado. Los resultados
mostrados hasta el momento se encuentran en parcial acuerdo con la
predicción efectuada. Esto se esperaba ya que la predicción se hizo en
base a la agresividad del ambiente durante el primer año de exposición
y esta puede cambiar de un año a otro.
Velocidad de Corrosión
Espesor de Recubrimiento: 15 mm – 2005/2008
i corr (µA x cm-2)
0,0013/ 0,011
Figura 12. Medidas Electroquímicas. Variación del Potencial y la
Velocidad de Corrosión de la armadura durante el tiempo de
exposición en la estación de Santiago en Chile.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
175
Todos los resultados mostrados hasta el momento, tanto en ambientes
marinos como urbanos, demuestran la alta agresividad que tiene el
ambiente tropical y particularmente el de Venezuela en propiciar la
corrosión de la armadura en las estructuras de concreto armado. Esto
indica que en estos países se deben generar normativas de durabilidad
aclimatadas a estas condiciones muy particulares. A tal efecto, este
Figura 13. Medidas Electroquímicas. Variación del Potencial de Corrosión y la Velocidad de
Corrosión de la armadura durante el tiempo de exposición en la estación de BARU-Venezuela.
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
ago-0
2
mar-
03
oct-
03
may-0
4
dic
-04
jul-
05
feb-0
6
sep-0
6
abr-
07
nov-0
7
jun-0
8
ene-0
9
E c
orr
. (m
V v
s C
u/
Cu
SO
4)
Tiempo de Exposición
Probeta 2 Probeta 3 Probeta 4
0,001
0,01
0,1
1
ago-0
2
mar-
03
oct-
03
may-0
4
dic
-04
jul-
05
feb-0
6
sep-0
6
abr-
07
nov-0
7
jun-0
8
ene-0
9
i corr
. (mA
/cm
2)
Tiempo de exposición
P2-E P3-E P4_E
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
176
grupo de investigadores iberoamericanos hemos generado un primer
borrador, basado en toda la experiencia adquirida no sólo a través de
este proyecto sino también con la Red DURAR15
, con cuyos resultados
se ha venido adquiriendo una experiencia muy enriquecedora al evaluar
y diagnosticar problemas de corrosión en diferentes estructuras
importantes en nuestros países52-60
; partiendo de prácticas
recomendadas en países como Estados Unidos, España, Portugal,
Colombia y México. A diferencia de la normativa española61
, aquí se
utiliza la misma nomenclatura de las Normas ISO 9223/9225 sobre la
clasificación de la agresividad del ambiente y se mantiene entre
paréntesis las especificaciones dadas en España.
NORMATIVA DE DURABILIDAD PROPUESTA EN
IBEROAMERICA
Es importante resaltar que el interés principal es que esta normativa sea
utilizada por los ingenieros que tienen a su cargo el diseño y
construcción de obras en todos nuestros países. Por esa razón esta
primera versión propone procedimientos sencillos para poder verificar
que el concreto que se prepare sea adecuado al ambiente de exposición
al cual iría a estar expuesto, para que al momento de controlar la obra
se evalúen no sólo las propiedades físicas, que sólo informan sobre la
resistencia mecánica del concreto, sino de su calidad desde el punto de
vista de resistencia al ambiente de exposición, que serían las que
permitirían la durabilidad adecuada de la misma. A continuación la
normativa, tal cual fue propuesta:
DURABILIDAD DEL CONCRETO
La durabilidad del concreto es la capacidad que éste tiene de
comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas, químicas y
electroquímicas, protegiendo adecuadamente al acero de refuerzo y
demás elementos metálicos embebidos en él, durante la vida de
servicio de la estructura60
.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
177
Alcance
En este capítulo se establecen los requisitos que debe tener un concreto
para alcanzar DURABILIDAD, de acuerdo al ambiente de exposición.
Adicionalmente se presentan los parámetros mínimos que deben
controlarse durante la construcción de la obra para garantizar que la
misma alcance el tiempo de vida útil pre-establecido, de acuerdo al
ambiente de exposición.
Acciones del Medio
El tipo de ambiente al que está sometido un elemento estructural viene
definido por el conjunto de condiciones físicas, químicas y
electroquímicas a las que está expuesto, y que puede llegar a provocar
su degradación y/o corrosión del refuerzo, como consecuencia de
efectos diferentes a los de las cargas y solicitaciones consideradas en el
análisis estructural.
La Tabla 7 muestra diferentes clases de exposición relacionadas
directamente con la corrosión del refuerzo y con la degradación del
concreto, respectivamente60
.
En el caso de estructuras sometidas a ataque químico, la Tabla 8
muestra los niveles de agresividad de los diferentes contaminantes que
deben considerarse en este tipo de efecto60
.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
178
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
179
REQUISITOS PARA DURABILIDAD
Generalidades
Para que la estructura logre una adecuada vida en servicio, es necesario
cumplir con una estrategia que considere todos los mecanismos
posibles de degradación, tomando en cuenta las medidas adecuadas en
función de las acciones ambientales sobre cada elemento. Estos
requerimientos deben incluir, al menos, las siguientes etapas:
Adecuada concepción estructural
Buena selección de la calidad de los materiales
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
180
Detallado correcto del acero de refuerzo
Diseño adecuado de la mezcla de concreto, acorde a las
condiciones medio ambientales y de servicio.
Adecuada ejecución tomando en cuenta el transporte y
colocación de la mezcla de concreto
Control de calidad
Adecuada inspección
Verificación por medio de ensayos de campo y de laboratorio
del concreto a utilizar
Identificar la agresividad del medio ambiente mediante
actividades de visita al lugar y, de ser posible, ensayos de
campo y/o laboratorio de los agresivos ambientales.
Otras medidas especiales en lo que a durabilidad se refiere
Concepción Estructural
El diseño geométrico y estructural debe ser adecuado a la durabilidad
requerida. Para lograr esto, se deben considerar, entre otros, los
aspectos siguientes:
La estructura debe ser tolerable a daños, por lo cual la falla de
elementos individuales no debe causar el colapso de ésta.
La selección de una forma estructural apropiada que minimice
la absorción de agua o el tiempo de exposición a la humedad.
Las dimensiones, formas y el detallado de aquellos elementos
expuestos deberán permitir suficiente drenaje y evitar la
acumulación de agua.
Se deberá tener especial cuidado en minimizar el agrietamiento
por contracción de secado del concreto, o por las cargas en
tensión durante la colocación.
Los elementos estructurales deben ser accesibles a ser
inspeccionados y reparados. Para lograr esto, se debe prever un
acceso adecuado a todos los elementos estructurales.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
181
Calidad de los Materiales.- La durabilidad de la estructura debe ser
obtenida a través de un concreto de buena calidad. La resistencia a la
corrosión del acero de refuerzo se alcanza, en principio, por medio de
un recubrimiento de concreto con baja permeabilidad (baja porosidad
capilar); sin embargo, medidas de protección adicionales podrían ser
necesarias en condiciones de exposición muy severas.
En función de las clases de exposición a las que vaya a estar sometido
el concreto, definido de acuerdo a lo ya indicado en este capítulo, se
deberá cumplir con las especificaciones mostradas en la Tabla 9. En
caso de que el tipo de ambiente incluya dos o más clases específicas de
exposición se procederá a seleccionar el criterio más exigente de entre
los establecidos para los ambientes en cuestión.
En el caso particular de que se utilicen adiciones en la fabricación
del concreto, su proporción se debe tener en cuenta para el diseño
de mezcla (contenido de cementante y relación agua/cementante).
Tabla 9. Valores Límites Recomendados para la Composición y
Propiedades del Concreto
* Se debe utilizar cemento Portland tipo II y V si la exposición es a un ambiente Q3 y
Q4, respectivamente. Existen algunos países donde el cemento tipo I posee un
contenido bajo de C3A (< 5 %), lo cual también podría utilizarse.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
182
Construcción
Durante la fase de construcción deben adoptarse medidas de control de
calidad y de supervisión que garanticen la DURABILIDAD de la
Obra, en especial garantizando los recubrimientos y una adecuada
compactación y curado del concreto particularmente para las mezclas
ricas en cemento o con baja relación agua/cementante y así evitar el
agrietamiento por secado rápido.
Inspección.
Es necesario efectuar un adecuado programa de inspección durante la
construcción de la obra que garantice la calidad de la mezcla diseñada
de acuerdo al ambiente de exposición y su colocación, así como un
adecuado programa de mantenimiento preventivo que permita obtener
la vida en servicio esperada para la estructura, evitando de esta manera
excesivos gastos de reparación.
Verificaciones.
En cualquier construcción, la forma de obtener una durabilidad
adecuada consiste en seleccionar la calidad del concreto de acuerdo al
medio de exposición y a su agresividad, realizando los chequeos
mencionados con anterioridad. No obstante, así como se determina la
resistencia a la compresión para determinar si el concreto cumple con
las exigencias sobre solicitaciones mecánicas, existen algunas medidas
sencillas que permiten tener un estimado sobre la durabilidad esperada,
dependiendo del ambiente de exposición. A tal efecto, la medida más
importante a realizar corresponde a la Porosidad Efectiva. El método
para determinar esta propiedad es el descrito por Fagerlund32
, en la
norma sueca.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
183
Mediante el método de porosidad efectiva se cuantifica la porosidad
capilar del concreto, que como ya se indicó anteriormente mide la
facilidad con la cual los agresivos pueden penetrar el concreto y llegar
a la armadura, causando su corrosión. A diferencia del método descrito
en la norma ASTM C642 que mide la totalidad de poros presentes en el
material. Este método puede utilizarse, en conjunto con la resistencia a
la compresión (ASTM C39), como medidas complementarias para el
seguimiento del diseño del concreto a utilizar o el seguimiento de la
construcción en obra. La Tabla 10 presenta los criterios utilizados para
la evaluación del concreto.
Tabla 10. Criterios de Porosidad Efectiva para Efectos de
Durabilidad
Porosidad
Efectiva
(%)
Criterio de Aceptación
10 Concreto de buena calidad y compacidad
10 - 15 Concreto de moderada calidad
15 Concreto de calidad inadecuada
Para ambiente marino, otra medida requerida es la de Permeabilidad a
Cloruros, la cual se puede determinar mediante el método de
penetración rápida de cloruros, descrito en la Norma ASTM C1202.
Medidas Especiales de Protección.
En aquellos casos que se requiera, dada la excesiva agresividad del
medio ambiente, se pueden aplicar medidas especiales que permitan
una protección adicional de la armadura frente al ambiente agresivo de
exposición. Se recomienda efectuar una cuidadosa planificación para la
implementación del sistema de protección adicional ya que éste puede
inducir efectos secundarios adversos al buen comportamiento de la
estructura. Algunas de las medidas de protección son:
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
184
Incrementar el espesor de cubrimiento del concreto sobre la
armadura
Refuerzo Galvanizado
Protección Catódica
Inhibidores de Corrosión
Recubrir el concreto con pinturas, especialmente las de
carácter hidrofóbico.
NOTA: Esta normativa debe ser parte de la normativa general del
Concreto Estructural en el país, ya que existen algunos conceptos que
deben clarificarse, desde el punto de vista estructural, pero que se
encuentran fuera del alcance de este documento; el cual solo desea
resaltar la importancia de no seguir diseñando estructuras de concreto
armado por los medios tradicionales (solicitaciones mecánicas), sin
tomar en consideración el ambiente específico de exposición.
INVESTIGACIONES FUTURAS EN EL PAÍS
Es importante resaltar que dado el calentamiento global, es necesario
buscar alternativas para sustituir parte del cemento que se utiliza en las
construcciones civiles; ya que se ha demostrado que el calentamiento
global se debe, en gran parte, al incremento en el contenido de CO2 en
la atmósfera, siendo la producción de cemento Pórtland una de las
fuentes mas contaminantes. El Dr. Kumar Metha, Profesor Emerito de
la Universidad de Berkeley en una Conferencia dictada recientemente61
indica que, actualmente, por cada tonelada de cemento que se produce,
se genera la misma cantidad de CO2 al ambiente y que la industria del
concreto consume unos 2,8 billones de toneladas de cemento que
contienen 2,3 billones de toneladas de clinker Portland, liberando cerca
de dos billones de toneladas de dióxido de carbono durante el proceso
de fabricación; lo cual es significativo ya que representa
aproximadamente el 7% de las emisiones de carbono de todas las
fuentes en el mundo. Por lo cual para promover la Sustentabilidad de
las construcciones es necesario buscar materiales alternativos que
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
185
permitan preparar mezclas con menores contenidos de cemento
Pórtland, pero con alta durabilidad. Hasta ahora, el CEC62
, ha evaluado
cenizas volantes provenientes de ENELVEN, las cuales además de ser
un desecho industrial requieren de su disposición inmediata por efectos
de contaminación ambiental. No obstante, ellas no cumplen con las
especificaciones mínimas para obtener concretos de calidad que
controlen la corrosión de la armadura. Actualmente se efectúa un
trabajo conjunto con Cementos Catatumbo para evaluar otros tipos de
sustituciones, esperando lograr alternativas sobre el particular.
CONCLUSIONES
Las siguientes conclusiones se pueden extraer de los resultados
observados hasta ahora en este estudio, luego de 5 años de exposición:
1. La probabilidad de corrosión de la armadura en determinadas
condiciones ambientales, se puede estimar efectuando un análisis
en conjunto de la potencialidad corrosiva del ambiente de
exposición y de la calidad del concreto preparado.
2. La agresividad de la atmósfera fue mayor en los países tropicales,
particularmente cuando la temperatura es superior a 25 oC, tanto
para ambientes marinos como urbanos; siendo las estaciones de La
Voz (marina) y Maracaibo (urbana), en Venezuela, las más
agresivas.
3. El umbral de cloruros que despasiva a la armadura es mucho
menor (≈ 0,42 %), en un ambiente marino tropical como La Voz
en Venezuela, con respecto a uno no-tropical como Cabo Raso en
Portugal (≈ 0,89 %); siendo esta concentración dependiente de la
profundidad de las barras.
4. Los resultados en las estaciones marinas evaluadas, muestran
claras diferencias entre los distintos tipos de mezclas de concretos
expuestos a microclimas específicos; siendo el umbral de cloruro
necesario para activar a la armadura influenciado por factores
ambientales como el TDH y la temperatura ambiente, y no sólo
por las propiedades físicas del concreto.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
186
5. Los resultados en las estaciones urbanas evaluadas mostraron
diferencias entre los diferentes tipos de mezclas de concreto
expuestos a microclimas específicos, a pesar de que la formulación
nominal era la misma; siendo la profundidad de carbonatación
influenciada no solo por el contenido de CO2 en el ambiente y la
calidad del concreto, sino la HR, el TDH, la temperatura y la altura
de la estación sobre el nivel del mar, con lo cual se evidencia la
alta agresividad de los ambientes tropicales.
6. La alta agresividad del ambiente tropical, particularmente el de
Venezuela, donde la temperatura promedio anual es mayor a 25oC,
amerita mayores exigencias para la calidad del concreto que las
utilizadas actualmente en los países no tropicales.
7. Además de las propiedades mecánicas como normalmente se hace,
el diseño de mezclas de concretos debe considerar la absorción
capilar o porosidad efectiva con la finalidad de lograr un concreto
durable de alta calidad que resista el ambiente al cual será
expuesto.
8. Los resultados obtenidos no deben ser extrapolados a otros sitios
antes de tener un modelo que combine todos los factores que
intervienen en la carbonatación del concreto y en la difusión de los
iones cloruro, lo cual hasta el momento no existe. Estos resultados
son representativos de los diferentes climas, pero no se puede
generalizar su comportamiento sin una cantidad más amplia de
datos y períodos más largos de exposición.
RECONOCIMIENTO
Especial reconocimiento a todo el grupo del Proyecto DURACON, en
especial a los Coordinadores/Co-coordinadores de los diferentes países
participantes: Mirta Barboza (ARGENTINA), Juan C. Montenegro
(BOLIVIA), Rosa Vera y Ana Maria Carvajal (CHILE), Ruby Mejia de
Gutiérrez, Jorge Maldonado y Carmen Guerrero (COLOMBIA), Erika
Saborio-Leiva y Catalina Villalobos-Gonzalez (COSTA RICA), Isabel
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
187
Martínez y Nuria Rebolledo (ESPAÑA), José T. Pérez-Quiroz, Andres
Torres-Acosta, Pedro Castro-Borges, Eric I. Moreno, Tezozomoc
Pérez-López, Facundo Almeraya-Calderón, Wilfrido Martinez-Molina
y Miguel Martínez-Madrid(MÉXICO), Manuela Salta y Ana Paula de
Melo (PORTUGAL), Gerardo Rodríguez, Miguel Pedrón Y Marité
Derrégibus (URUGUAY), Miguel Sánchez, Valentina Millano, Rafael
Fernández y Emilia Anzola de Partidas (VENEZUELA). Sin el arduo
trabajo conjunto del grupo no hubiese sido posible efectuar este
estudio. Igualmente le doy gracias a los Concejos Nacionales de
Ciencia y Tecnología (ONCYT´s), por el soporte económico parcial; al
Programa CYTED por promover y financiar el intercambio de ideas y
conocimientos entre los Investigadores Iberoamericanos; y finalmente
a las Instituciones (afiliaciones permanentes de los Miembros de
DURACON), por el parcial soporte y facilidades para llevar a cabo este
proyecto: Argentina (UNCPBA), Bolivia (IIMETMAT-UMSA), Chile
(PUCV, PUC), Colombia (Univ. del Valle ), Costa Rica (ICE), México
(IMT, UADY, CIMAV, CINVESTAV-Mérida, UACam, ITO), España
(IETCC), Uruguay (Univ. de la Rep.), Portugal (LNEC) y Venezuela
(CEC-LUZ, UCLA).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. G. H. Koch, M. P. Brongers, and N. G. Thompson, Y. P.
Virmani, J.H. Payer.: “Corrosion Costs and Preventive
Strategies in the United States”. PUBLICATION NO. FHWA-
RD-01-156. Excerpt from the July 2002 Material Performance
Supplement. NACE International (2002).
2. E.J. Wallbank.:"The performance of concrete bridges: a survey
of 200 highway bridges HMSO". London. (1989). pp 96.
3. M. Morcillo y miembros del Proyecto MICAT. “Corrosión y
Protección de Metales en las Atmósferas de Ibero América.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
188
Parte I.- Mapas de Ibero América de Corrosividad
Atmosférica”, (MICAT, Proyecto XV.1/CYTED). ISBN 84-
930448-1-4. (1998).
4. Grupo Español del Hormigón. :"Encuesta sobre Patologías de
Estructuras de Hormigón". GEHO, Boletín 10. Madrid. (1992).
5. D. Dal Molin.: "Fissuras em Estructuras de Concreto Armado:
Análise das Manifestaç es Típicas e Levantamento de Casos
Ocorridos no Estado do Rio Grande do Sul". Dissertaçâo
(Mestrado). Curso de Pós Graduaçâo em Engenharia Civil,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre,
(1988).
6. C. Magalhaes, R. Folloni, H. Furman.: “Análise da Pataología
das Obras de Arte do Município de Sâo Paulo”. Simposium
Nacional de Reforç s, Reparos e Proteçâo das Estructuras de
Concreto, Sâo Paulo, Maio 1989. Sâo Paulo, EUSP. (1989). pp
3-17.
7. P. Aranha.: “Contibuiçâo ao Estudo das Manifestaç es
Patológicas em Estructuras de Concreto Armado na Regiâo
Amazónica”. Dissertação (Mestrado). Curso de Pós Graduaçâo
em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do
Sul. Porto Alegre. (1994).
8. A. Nince.:”Levantamento de Dados sobre a Deterioraçâo de
Estructuras na Regiâo Centro Oeste”. Brasilia, Departamento
de Engenharia Civil, Faculdade de Tecnología, Universidade
de Brasilia UnB, 25 mar. (dissertaçâo de mestrado). (1996).
9. F. Carmona, A. Marega.: “Retrospectiva da Patología no
Brasil; Estudo Estatístico”. In: Jornadas en Español y
Portugues sobre Estructuras y Materiales. Colloquia 88.
Madrid, CEDEX, IET. Madrid. (1988). pp.325-48.
10. M. F. de Romero, B. Aponte, S. Arias, F. F. de Garcia, O. T. de
Rincón y O. Larreal. “Diseño de un modelo matemático
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
189
computarizado de costos por corrosión”. Revista Técnica de
Ingeniería, Vol. 28, No 1, 2005. pp. 28-41.
11. O. de Rincón, M. de Romero, D. Contreras, V. Padrón, J.
Perdomo, “Rehabilitación de Puentes en Venezuela se inicia
con el Puente G.R. Urdaneta”. Construcción y Obras Públicas
Latinoamérica. Vol. 4 No. 6. Diciembre (1997). pp. 20-22.
12. P.S. Mangat, B.T. Molloy, “Prediction of long term chloride
ion into concrete”. Materials and Structures. Vol. 27, (1994),
pp 338-346.
13. O. de Rincón, O. Morón, C. García, I. Arrieta, D. García, J.
Morales. “Modelling of Chloride Ingress in the Lake
Maracaibo Bridge” in 15th. ICC (C.D. Publication), (2002):
Paper # 87, Spain: Nueva Granada Sept. 22-27, (2002).
14. O.Trocónis de Rincón, P. Castro, E.I. Moreno, A.A. Torres-
Acosta, O. Morón de Bravo, I. Arrieta, C. García, D. García
and M. Martínez Madrid. “Chloride profiles in two marine
structures – meaning and some prediction”. Building and
Environment. Vol. 39, Issue 9. (2004): pp. 1065 – 1070.
15. O. Trocónis de Rincón y Miembros de la Red DURAR.
Manual de Inspección, Diagnóstico y Reparación de
Estructuras de Hormigón Armado. CYTED. ISBN 980-296-
541-3 Maracaibo, Venezuela. 1era. Edición, (1997).
16. P. Sandberg, K. Petterson, H.E. Sorensen, and H. Arup,
“Chloride critical Concentrations for the onset of active
reinforcement corrosion”. Rilem Int. Workshop on Chloride
penetration into concrete. (1995). Oct. París
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
190
17. G.K. Glass, and N.R. Bruenfeld, “Chloride threshold levels for
corrosion induced deterioration of steel in concrete”. Rilem Int.
Workshop of chloride penetration into concrete. (1995). Oct.
Paris
18. C. Alonso, C. Andrade, M. Castellote, P. Castro, “Chloride
threshold values to depassivate reinforcing bars embedded in a
standardized OPC mortar”, Cement and Concrete Research 30,
7 (2000): pp.1047-1055.
19. P. Castro, “The chloride threshold for corrosion onset of
reinforced concrete in two tropical marine micro-climates of
Yucatán, México”, edited by N. Banthia, K. Sakai y O. Gjorv,
in the Third International Conference on: Concrete under
severe conditions, r, , Vol. 1, (2001): pp. 151-158, Canadá:
Vancouve
20. A.A. Sagüés, S. C. Kranc, F. Presuel-Moreno, D. Rey, A. A.
Torres-Acosta, L. Yao, “Corrosion Forescasting for 75-Year
Durability Design of Reinforced Concrete, Final Report No.
BA502, Florida Department of Transportation, Talahasee,
Florida, USA. (2001).
21. O. Troconis de Rincón, et. al. “La Carbonatación en el Trópico
Caso Típico: Estadio Pachencho Romero”. Memorias,
Simposio Fib: El Hormigón Estructural y el Transcurso del
Tiempo. La Plata, Argentina. 28-30, Oct. (2005).
22. K. Tutti. “Corrosion on Steel in Concrete”. CBI Forskning
Research, Swedish. Cement and Concrete Research,
Stockholm, Resol. No. 4, pp 486. (1982).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
191
23. Y. H. Loo, M. S. Chin, C. T. Tam and K. C. Ong, “A
Carbonation Prediction Model for Accelerated Carbonation
testing of Concrete”. Magazine of Concrete Research. Vol. 46.
No 168. pp. 121-200. (1994)
24. C.D. Lawrence “Durability of Concrete: Molecular Transport
Process and Test Methods”, Cement and Concrete Association,
Technical Report 544, Wexham Spring. (1981).
25. Y.F. Houst and F.H. Wittmann, “Influence of Porosity and
Water Content on the Diffusivity of CO2 and O2 Through
Hydrated Cement Paste”, Cement and Concrete Research, Vol.
24, No 6. pp. 1165-1176. (1994).
26. P.J. Parrott, “Design for Avoiding Damage Due to Carbonation
– Induced Corrosion”. Concrete Durability SP (ACI) Vol. 145.
Special Publication. Pp 283-298. (1994).
27. J. A. González y C. Andrade, “Relaciones Cuantitativas entre
la Carbonatación del Hormigón y la Corrosión de las
Armaduras”. Corrosion Protection. Vol. 11. pp. 15-24.
(1980).
28. C. Alonso and C. Andrade, "Corrosion Behavior of Steel
During Accelerated Carbonation of Solutions which Simulate
the Pore Concrete Solution." Materiales de Construcción. Vol.
37, No. 206. pp. 5-16. (1987).
29. C. Alonso and C. Andrade, "Life Time of Rebars in
Carbonated Concrete." 10th European Corrosion Congress,
Barcelona, No. 165. (1993).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
192
30. R. K. Dhir, M. R. Jones and M. J. McCarthy, "Pulverized-Fuel
Ash Concrete: Carbonation-Induced Reinforcement Corrosion
Rates." ICE Proceedings, Structures and Buildings, Vol. 94,
Issue 3. pp 335-342. (1992).
31. L. De Ceukelaire and D. Van Nieuwenburg, "Accelerated
Carbonation of a Blast-Furnace Cement Concrete." Cement
and Concrete Research, Vol. 23 No. 2, pp 442-452. (1993).
32. G. Fagerlund, “On the Capillarity of Concrete”. Nordic
Concrete Research, No.1, Oslo, Ppe No.6. (1986).
33. ISO 9223, “Corrosion of Metals and Alloys. Corrosivity of
Atmospheres Classification”, ISO 1992.
34. J. Feliu, V. González, S. Feliu Jr. M. Escudero,C. Andrade,
“Corrosion Detecting Probes for use with a Corrosion-Rate
Meter for Electrochemically determining the Corrosion Rate of
Reinforced Structures”. U.S. Patent No. 5.259.944 (1993).
35. J.A. González, C. Andrade, C. Alonso, S. Feliú.: “Comparison
of Rates of general Corrosion and Maximun Pitting Penetration
on Concrete Embedded Steel Reinforcement”. Cement &
Concrete Research. Vol. 25, No.2. (1995). pp. 257 - 264.
36. G. Rodríguez, S. Caro, M. Pedrón. “Proyecto DURACON:
Maquina para Obtener Secciones Rectas de Prismas de
Hormigón de Sección Cuadrada”. in “COLLOQUIA 2002.
Nuevos Avances en el Estudio de la Corrosión y Protección de
la Armadura”, (2002) Venezuela: Maracaibo.
37. P. Maldonado, N. González, “Rediseño y Construcción de una
Máquina Cortadora de Probetas de Hormigón de Sección
Cuadrada”. Tesis de Pregrado Universidad del Zulia.
Maracaibo, Venezuela. (2004).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
193
38. DURACON Collaboration. O. Trocόnis de Rincón and
coauthors. “Durability of concrete structures: Duracon, an
iberoamerican project. Preliminary results”. Building &
Environment. Elsevier Science LTD Publication. Vol.41, Issue
7, (2006): pp.952-962.
39. O. Trocόnis de Rincón and coauthors. “The Effect of the
Marine Environment on the Reinforced Concrete Durability in
Iberoamerican Countries: Duracon Project/Cyted”. Corrosion
Science. Vol. 49, 7. July, (2007). pp. 2832 – 2843.
40. C. Andrade, C. Alonso, A. Arteaga and P. Tanner,
‘Methodology based on the electrical resistivity for the
calculation of reinforcement service life’ 5th Canmet/ACI Intl
Conf. on Durability of concrete – Supplementary papers
volume. Barcelona, Spain, June (2000), 899-915.
41. O. Morón, O. Troconis de Rincón, C. García, I. Arrieta y J.
Bravo. “Desarrollo de un Modelo para predecir la Durabilidad
de Estructuras de Concreto Armado en Medios Marinos”.
Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería, Vol. 26 No. 2.
Agosto (2003). pp. 65-77.
42. Morles, I., Rosillón, D.. Modelos de Predicción de Corrosión
del Acero en Concreto Expuesto a Ambientes Marinos y
Urbanos. Tesis para optar al título de Ingeniero Químico.
Centro de Estudios de Corrosión, Facultad de Ingeniería,
Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela. (2007)
43. C. Araujo, O. Troconis de Rincón, J. Rincón, O. Morón, V.
Bueno. “Predicción del tiempo de iniciación de la Corrosión en
Armadura usando Volúmenes Finitos”. Memorias del 1er.
Congreso Internacional de Ingeniería (CICTI). (2007).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
194
44. J. M. Mendoza-Rangel, P. Castro-Borges, G. Murrieta, R. de
Coss. “Main Complications for Modeling and Predicting
Service Life of Reinforced Concrete Structures”. Memorias en
C.D. del 8th NACE Internacional Congress Mexican Section.
ISBN: 978-607-95042-2-9. Cancún, México. Agosto 16-21
(2009).
45. R. Pascual, F. Corvo, Rev. Iberoamericana de Corrosión y
Protección, Mayo-Junio, (1980).
46. L. Veleva, M. A. Alpuches-Aviles, Outdoor Atmospheric
Corrosion, in: H.E. Townsend (Ed), ASTM, STP 1421,
American Society for Testing and Materials Internacional,
West Conshochoken, PA, (2002).
47. F. Corvo, T. Pérez, Y. Matin, J. Reyes, L.R. Dzib, J.
González-Sánchez, A. Castañeda, Time of wetness in tropical
climate: Considerations on the estimation of TOW according to
ISO 9223 standard. Corrosion Science. (2008) Volume 50,
Issue 1. pp 206-219.
48. A. Torres Acosta, et. al. Durabilidad del Concreto en
Ambientes Urbanos y Urbano/Marinos de México y España.
Memorias. 3er. Congreso Nacional ALCONPAT 2008,
Chihuahua, México. 12-14, Nov. (2008)
49. Comite Euro-Internacional du Beton, CEB-FIP Model Code
1990. Design Code. Lausanne, CEB, May (1993). 437p.
(Bulletin D´Information, 213-214).
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
195
50. P.R. Helene, Corrosão das Armaduras em Concreto Armado.
4o Simpósio de Aplicação da TECNOLOGIA DO Concreto –
SIMPATCON. Anais. São Paulo, (1981), p. 1-44.
51. Technical Committee CEN/TC 104, EN 206-1 “Concrete –
Parte 1: Specification, perfomance, production and conformity
- Concrete and related products”, May (2000), pp. 15-18.
52. O. T. de Rincón, M. Sánchez, D. Contreras, R. Fernández, W.
Zambrano, C. Vezga, A. Sarcos, H. Hennerberg y A. González.
"Contribución Tecnico-Científica de la Facultad de Ingeniería
al Puente sobre el Lago de Maracaibo". Revista Técnica de la
Facultad de Ingeniería. Edición Especial Centenario de LUZ.
Vol. 14. No.1 Julio (1991). pp. 63-111
53. O. T. de Rincón, M. Sánchez, O. Pérez, D. Contreras, O.
García y C. Vezga "A Study of Practical Cases of Steel
Corrosion in Reinforced Concrete. Causes and Solutions".
"Materials Performance". Vol. 30. No. 8 August 1991. NACE.
USA.
54. O. T. de Rincón, D. Contreras, M. F. de Romero, O. Morón, J.
Bravo. "Electrochemical Diagnosis and Rehabilitation of
Pilings for a Marine Bridge". Materials Performance Vol. 35.
No. 8. August (1996). NACE International, USA. pp 14-21.
55. P. Castro Borges, O. Troconis de Rincón, E. Moreno, A.
Torres, M. Martínez, A. Knudsen. “Performance of a 60-Year-
Old Concrete Pier with Stainless Steel Reinforcement”.
Materials Performance NACE International. Vol. 41 No. 10.
October (2002). pp.50-55.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
196
56. O. T. de Rincón, Liana Arrieta de Bustillos, César Vezga.
“Evaluation, Diagnosis and Rehabilitation of Buildings in
Rural Environments”. Journal of Architecture & Environment.
Vol.2, No. 1, April (2003). pp. 45-54
57. O.Trocónis de Rincón, P. Castro, E.I. Moreno, A.A. Torres-
Acosta, O. Morón de Bravo, I. Arrieta, C. García, D. García
and M. Martínez Madrid. “Chloride profiles in two marine
structures – meaning and some prediction”. Building and
Environment. Vol. 39, Issue 9. September (2004). pp. 1065 –
1070
58. M. Sanchez, O. de Rincon, E. Sanchez, D. Garcia, E. Sanchez,
M. Sadaba, S. Delgado and R. Fernandez. “Corrosion
Problems Associated with a Fireproofing-Coated Structure
exposed to a Marine Environment. Materials Performance,
Vol. 44 No.10. October (2005). pp 34-37.
59. O. Troconis de Rincón, D. Contreras, M. Sánchez, M.
Fernández de Romero, J. Bravo, O. Morón de Bravo, C.
Vezga, R. Fernández, A. Navarro y A. Sarcos.
Avaliaçāo/Reabilitaçāo de Estructuras em Ambientes
Marítimos. Caso Histórico: Ponte de Maracaibo¨. Corrosāo e
Protecçāo de Materiais. INETI. Jul/Ago/Set, Vol. 25, No. 3.
(2006). pp. 74-91
60. M. A. Sánchez, O. T.de Rincón, S. Delgado, E. Sánchez.
“Corrosion in Reinforced Concrete Exposed to Chloride-
Contaminated Waters”. Materials Performance, Vol. 46 No. 3,
NACE International. March. (2007). pp. 48-53
61. EHE 2008. Proyecto de Instrucción de Hormigón Estructural.
España.
Impacto del Ambiente Tropical en la Durabilidad de las Estructuras de Concreto Armado,
Acad. Oladis Trocónis de Rincón
197
62. K. Metha.: “Society, Sustainability, and the Concrete
Industry”, Conferencia Plenaria presentada en el X Congreso
Latinoamericano de Patología de la Construcción / XII
Congreso de Control de Calidad en la Construcción y
Congreso Internacional de Patología, Control de Calidad y
Rehabilitación de Estructuras y Construcción. 28 de
Septiembre al 02 de Octubre 2009 Valparaíso-Chile.
63. J. Bravo, E. Seijas, C. Casas, y O. Trocónis de Rincón.:
"Estudio de las de la Cenizas de "Fuel Oil" como Aditivo del
Concreto Armado Parte I: Evaluación de las Propiedades
Físicas/Químicas y Corrosivas". Memorias del Primer
Congreso de Corrosión NACE Región Latinoamericana.
Maracaibo, Venezuela, (1994).
La Elipse de Culmann como Calibradora del
Comportamiento de Plantas de Edificios
Bajo Flexotorsión en un Plano Horizontal
(Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat)
Acad. Mario Paparoni
199
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de
Plantas de Edificios Bajo Flexotorsión en un Plano Horizontal
Acad. Mario Paparoni
Trabajo de Incorporación a la
Academia Nacional de la Ingeniería y el Hábitat, 28 de Junio del 2010
Prólogo y Motivaciones de este trabajo: Hace ya casi ciento cuarenta
años desde que la Elipse de Culmann abrió un nuevo campo en el
análisis de estructuras, al permitir que metodologías de análisis
puramente gráficas, basadas en métodos totalmente geométricos, en
particular la Geometría Proyectiva, pudiesen abarcar también a las
estructuras hiperestáticas y que, además permitieran el diseño más
rápido de secciones, a través del concepto de los núcleos centrales. Su
importancia fue tal que, en muchos países, esa era la casi única base de
la enseñanza del Análisis Estructural. En Italia y en pequeña parte en
Francia y Alemania también lo hacen todavía, así como el Este de
Europa, simplemente manteniendo ese método en vida.
El siglo XX marcó para la Geometría Proyectiva el alcance de su
completitud y el cese de las investigaciones (Teoremas nuevos) sobre
ella, al publicarse el último de sus teoremas hacia 1917. Quedó
entonces la Geometría Descriptiva, y luego, a mediados del siglo XX
los computadores, o mejor dicho, los planificadores de pensa de
ingeniería, terminaron de darle la puntilla a esta última. La Geometría
como herramienta ha prácticamente desaparecido de la ingeniería civil,
con pocas excepciones en el continente europeo. Ciertas especialidades
tales como la Informática y la Gerencia, la consideran inútil para sus
fines. En cierta forma es irónico, pues la informática en especial
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
200
probablemente ha realizado más transformaciones lineales (ahora
invisibles) que la Geometría Clásica en 3000 años. Ciertamente,
lograron acabar con la profesión de dibujantes entrenados para tomar
por sí mismos decisiones, tales como despieces de cabillas, solapes,
tuberías eléctricas e hidráulicas, aguas negras, etc., ahora realizada por
operadores de programas de dibujo que toman decisiones ya
preprogramadas y difíciles de cambiar. También ha acarreado la
pérdida del idioma geométrico, mucho más conciso, claro y preciso que
las informaciones tabuladas o que los gráficos estandarizados o que los
dobles o triples subíndices de los términos de las matrices. Quizá deba
sobrevir por necesidad en los monstruos virtuales que ahora aparecen
en las películas de miedo, dado que son muy rentables.
La abrumadora influencia del Cálculo en los pensa de Ingeniería y de
algunos aspectos restringidos del Álgebra lineal, es decir el Análisis
Matricial, con los Autovalores y los Autovectores, vistos como
disciplinas puramente simbólicas y operativas, terminó por
prácticamente liquidar los métodos geométricos o sus aplicaciones.. La
Geometría siempre ha trabajado con figuras COMPLETAS, es decir
sistémicamente, no con el simple ensamble de piezas susceptibles de
rutinizaciones computacionales, como lo hace el Análisis. Recordemos
que esta palabra significó originalmente en griego “dividir” o
“seccionar” o “cortar” o “descomponer”. La Geometría también
enseñaba a buscar en los dibujos la información pertinente en
ambientes con elevados niveles de “ruido”, constituido por todas las
líneas auxiliares que había que incluir y que raramente se borraban. Su
eliminación también redujo considerablemente la transmisión de esa
habilidad que llamábamos “percepción espacial”, que se adquiría con
su estudio, la de poder ubicar las cosas importantes y descartar las
demás.
Estas notas, al margen de la materia central que motiva estos escritos,
el autor las cree necesarias para disipar las dudas de quienes creen que
todo método ingenieril en desuso debe tirarse al basurero de la historia
de la ingeniería. Mas bien tal parece que habrá que crear una
“arqueología ingenieril” para resucitar eso que antes se llamaba “buen
juicio ingenieril”.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
201
La Elipse de Culmann, utilizando los modernos programas de
computación, es todavía un instrumento vivo y susceptible de ser
aplicado a necesidades muy modernas, sorprendentemente basándonos
en cosas muy conocidas antes, pero que no se desarrollaron o que se
escondieron dentro de la vorágine metodológica que caracterizó al
siglo XX en la Ingeniería.
Las ideas personales que nos que llevaron a lo que hoy se ha logrado
comenzaron el 1992, en el libro “Dimensionamiento de Estructuras
Altas de Concreto Armado” (Paparoni, 1992) en el cual se le dedicó un
capítulo entero al problema de la flexotorsión de edificios y se
desarrolló un método derivado de una analogía con el método usado
para resolver el problema de una columna que recibe carga axial más
momento. Para ello se creó el concepto de “factor de amplificación de
cortantes de pórticos”, análogo del “factor de amplificación de
tensiones” presente en una fórmula de Resistencia de Materiales muy
conocida (Rankine) que nos dice = (P/A)*(1 ± ec/r2) en donde el
segundo paréntesis es adimensional y se puede interpretar como un
factor de amplificación. Para esa fecha el concepto de la Elipse de
Culmann tratada como base de una relación de antipolaridad entre una
fuerza aplicada (Recta polar) y el antipolo (como centro de giro) no
estaba clara ni como problema algebraico ni como problema
geométrico, al menos para el autor de este trabajo. Ha costado mucho
tiempo, varios trabajos especiales de grado y la lectura de varios textos
de Geometría (Coordenada; Vectorial; Proyectiva) y otros de Álgebra
Lineal y de Álgebra Lineal Comparada con Geometría Analítica, los
cuales se mencionan en otras partes de este trabajo, todo ello para
poder averiguar que ese segundo paréntesis mencionado arriba es una
polaridad, y además que no es tan difícil trazar dos tangentes desde un
polo hacia su elipse asociada para determinar la polar. El Antipolo se
obtiene por una relación simple de simetría. Esto no es más que una
prueba de que cada disciplina matemática tiene su propio idioma y que
si uno no conoce ese idioma, no es posible ni entender qué significan
sus vocablos ni poder relacionarlos con otras cosas. Anecdóticamente
diré que pregunté a muchos profesores de Matemáticas acerca de ese
problema y sólo uno de ellos me supo contestar algo con un dibujito no
muy claro. En otras palabras, el lenguaje de la Geometría Proyectiva es
hoy una lengua bien muerta.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
202
Hoy el autor tiene que reconocer algo que es simple y obvio (después
de haberlo visto demostrado) y es que Las Transformaciones Lineales
vistas como problemas algebraicos y las Transformaciones Lineales
vistas como problemas geométricos son, simplemente el anverso y el
reverso de una misma moneda.
No era tampoco ni obvio ni claro el hecho de que todas las operaciones
de Análisis Estructural (Análisis Matricial) que realizamos son
Transformaciones Lineales AFINES (entre las acciones y sus
respuestas), no son ni proyectivas ni perspectivas, pues estas últimas no
son lineales sino semilineales. Esto explica ahora el por qué, a lo largo
de esos 18 años que transcurrieron entre la primera idea y los
resultados actuales, hayan aparecido en los trabajos ya publicados,
siempre Elipses, Elipsoides, Círculos, Rizos, etc., (formas cuadráticas)
y explica también por qué un análisis estructural lineal no puede, fácil
y visiblemente mostrar cuándo, en estructuraciones extremas de
edificios, aparezcan las señales de posibles inestabilidades, a menos
que nos dediquemos a examinar los Determinantes de Sistemas de
Ecuaciones que manejamos con las Matrices, o que caigamos en la
cuenta (parece que nadie lo había notado) el que todo nodo de una
Estructura que suponemos elástica y lineal, tiene, embebidas en sus
matrices de Rigidez y de Flexibilidad, formas cuadráticas cerradas,
abiertas y degeneradas. No encontramos ningún libro que nos mostrara
cómo se ven las multiplicaciones matriciales en estructuras de forma
sólo simbólica y no numérica, tal que permita ver qué patrones hay
dentro de esas agrupaciones simbólicas. Dos TEG de la serie hecha lo
demostraron haciéndolo.
Esto mismo está apareciendo en los últimos TEG que hemos dedicado
a ello. El hecho de que aquellas plantas de edificios que posean como
elipses de Culmann elipses muy alargadas (o muy achatadas), pueden
pasar, de golpe y porrazo, a ser parábolas, o cilindros parabólicos
(figuras que no pueden ser afines a las elipses) si ocurren pequeñísimas
variaciones de algún parámetro focal, o que las plantas de edificios que
tengan forma de segmentos de corona circular sean tendencialmente
inestables ante sismos, si todos sus pórticos radiales son concurrentes a
un punto y sus pórticos tangenciales son poco rígidos, ya que ese punto
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
203
de concurrencia puede convertirse en un centro de rigidez externo a la
planta y requeriría, en teoría, hasta 6 veces más acero de refuerzo que
una planta normal, debido a la influencia de la excentricidad inherente
dada por la posible gran distancia mutua entre los centros de rigidez y
de masa. Los programas no avisan cuando esto ocurre, y algunas veces
más de un ingeniero ha confundido los muñequitos bailantes que
muestran cómo se mueve un edificio con los verdaderos movimientos
que este sufre. Hay más de un edificio en Caracas que permite, al
verlos y analizar sus estructuraciones, pensar que esto ocurrió.
Lo dicho hasta ahora significa que no sólo se ha llegado a una forma
sencilla y fácil de entender el cómo Gradar o Calificar configuraciones
de planta extremas (con inestabilidades inherentes) o a comparar entre
sí cambios formales de estructuraciones de un mismo edificio, pues
creo sinceramente que se ha destapado una olla de grillos y que hay
que ponerse a pensar otra vez en términos geométricos y no sólo en
términos numéricos, pues una lista de resultados numéricos no tiene
forma, y son sólo los cambios de forma son los que, de un golpe, nos
dicen si algo es mejor o peor que otro algo.
En resumen, no tengamos pena en el volver a usar algo ya viejo y
pasado de moda y, además démonos cuenta de que si enseñamos sólo
destrezas (como alimentar con datos una computadora con un
programa ajeno) sin enseñar más las bases, podemos llevarnos
tremendas sorpresas. Hay que volver a las Bases matemáticas y físicas
de la Ingeniería Civil.
Los párrafos que siguen, no necesariamente ordenados del todo
cronológica o metodológicamente, son explicaciones de los varios
aspectos que han surgido a lo largo de este camino intelectual. Hay
otros aspectos aún en estudio que no aparecen aquí,
(Mario Paparoni. 28-Feb-10, Nkosi, Caracas)
I). Introducción de la parte experimental realizada:
La parte experimental de este trabajo se ha realizado a través de una
serie de Trabajos Especiales de Grado culminados en la UCV, en la
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
204
Universidad Metropolitana y en la Universidad Católica Andrés Bello,
tutoreados por el autor y realizados a lo largo de más de dos decenios y
que luego citaremos en el texto o en un apéndice. Las ideas originarias
fueron plasmadas en el libro Dimensionamiento de Estructuras Altas de
Concreto Armado, de nuestra autoría y el cual fue publicado en 1992
por la empresa SIDETUR. Otro hito en este camino fue la publicación
de un trabajo conjunto en la revista Tekhné (UCAB) N° 4, 2000, por
M. Paparoni y P. Hummelgens., en donde se derivaron expresiones
matemáticas referentes a la flexotorsión de plantas de edificios, en
donde aparecen formas cuadráticas características (Paraboloides
Elípticos, Cilindros Parabólicos y Paraboloides Hiperbólicos). Sólo los
primeros garantizan una posición estable para el centro de rigidez de
una planta de edificio, el segundo dá una condición metastable y el
tercero una condición inestable)
En un ese período relativamente largo se fueron encontrando poco a
poco dos ideas guías, la primera fue la comprobación de un hecho
frecuente: Los edificios que se calculan en el mercado, aún siguiendo y
cumpliendo las normas vigentes y aplicando los criterios
profesionalmente aceptados, parecen centrarse en procedimientos
canónicos cuyo fin es llegar lo más rápida y eficientemente posible a la
entrega de unos planos con dimensiones de miembros y cuantías y
configuraciones de armado. Rara vez en un proyecto estructural se le
ha dado a quien lo realiza la posibilidad o el tiempo de poder
cuantificar si el producto es bueno, malo, mejor o peor que algo que no
podemos definir fácilmente, pues el poder medir esas cualidades no es
nada fácil. Tampoco es fácil optimizar una estructura si no tenemos
metodologías sistémicas que nos permitan hacerlo, pues si no sabemos
con facilidad a donde queremos llegar, no sabemos que camino vamos
a seguir. Esta situación se ha ido agravando al ponerse cada vez más
de moda lo que podemos llamar Estructuraciones Extremas, es decir
aquellas que las normas no pueden contemplar o regir a través de un
conjunto de reglas simples y que la Arquitectura actual de la
espectacularidad no suele aplicar, yendo a contrapelo de lo que nos
dicen las reglas sismorresistentes.
Tampoco parece lógico comparar dos análisis o dos diseños o dos
normas diferentes tomando en cuenta sólo los armados locales o totales
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
205
que produzcan, en el caso del concreto armado. Hay muchos otros
factores que influyen además de ese. El acero tampoco escapa de esto,
con la selección de secciones.
Tampoco no es fácil, inclusive para un proyectista experimentado,
saber cuál es la mejor estrategia que le conviene seguir cuando se
enfrenta a estos casos extremos, en especial si no puede ver
separadamente los efectos de las cargas horizontales y verticales,
debido a que los resultados que usa ya están combinados en los
resultados que mira. Es como averiguar los ingredientes de una tortilla
(Omelette) sólo mirándola. El manejar sólo combinaciones de cargas
dificulta el aprendizaje de qué ocurre con cada tipo de carga, al
mezclarlas
El conjunto de trabajos especiales realizados, y la revisión o
conocimiento de proyectos realizados en oficinas de proyectos, fue
revelando poco a poco que había varios hechos que no forman parte ni
del conocimiento que se imparte en las aulas universitarias ni del
conocimiento personal de la mayoría de los proyectistas que aplican
éstos a sus propios proyectos.
El más claro es el tratamiento de las fuerzas sísmicas de diseño, las
cuales, como sabemos, no son generadas desde afuera sino desde
dentro de la estructura y que se manejan comúnmente como cualquier
otra fuerza de origen externo. Uno de esos aspectos, quizá el más
importante, es que rara vez, excepto en los casos de estructuras muy
regulares y, además con pórticos ortogonales, que esas fuerzas
produzcan deflexiones generales o locales de la estructura cuyas
direcciones coincidan con las de las fuerzas, debido a la abundante
ortotropía de los esqueletos de los Edificios usuales. Los edificios con
estructuraciones isotrópicas son cada vez más raros. Cabe el ver
también a los edificios irregulares como ortotrópicos, pues aunque
tengan estructuraciones irregulares tendrán siempre elipses de
respuesta con sus dos direcciones principales, que posiblemente no
coincidirán con ninguna de las direcciones de aporticamiento
dominantes, y además puede que esas direcciones cambien de planta a
planta.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
206
Otro punto importante, contenido en la mayoría de las normas, es el
dejar al arbitrio del proyectista las direcciones de análisis, dicho de otra
manera, el ignorar que la mayoría de los edificios reales, incluyendo
los de plantas regulares, tienen estructuras con respuestas ortótropas,
dejando de lado la idea, perfectamente clara en la Resistencia de
Materiales clásica, de que debemos SABER cuáles son las direcciones
principales de respuesta de una estructura para poder entender su
funcionamiento.
Si entramos en los diseños, podemos comprobar que en la mayoría de
los casos, no se tiene una idea clara de cuál es la distribución y
orientación de los momentos máximos y de las fuerzas axiales
máximas en las columnas. Persiste en muchos la creencia de que hay
máximos coincidentes con las direcciones usuales de las columnas
rectangulares o bien, que entre las numerosas combinaciones de cargas
que emplean los programas modernos, en donde por ejemplo se
combina el máximo momento encontrado con la máxima axial
encontrada sin tomar en cuenta, por ejemplo, que hemos analizado la
estructura en sólo dos direcciones que no son necesariamente las
principales, corresponda ella precisamente a una dirección crítica dada.
Ignoramos ciertamente lo que ocurriría con las fuerzas que fuesen
aplicadas en las direcciones ignoradas. Esto es debido en parte a los
hábitos creados por los métodos de análisis y los programas de hace un
tiempo, que se basaban en imágenes planas y no en imágenes
espaciales. Las imágenes planas “forzaban” los planos de momentos
hacia los planos de las imágenes (Taucer y Colvee, 1985. UCV)
Hay opiniones que van en contra de la excelente idea que hoy día
aparece en las normas venezolanas y en las normas europeas de pedir
el análisis de la estructura en lo que realmente son 8 o más (12)
direcciones diferentes al utilizar la regla del 100% ± 30% (Hay normas
que aplican varias combinaciones de carga que abarcan conjunta y
simultáneamente a por lo menos dos fuerzas sísmicas horizontales de
diseño y a las fuerzas verticales del mismo origen, como lo hace la
norma Suiza, por ejemplo). De esto a pasar a una función de carga
rotante con variación elíptica sólo hay breves pasos.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
207
Todo esto se puede resumir en lo siguiente, no utilizamos comúnmente
en la práctica la idea de que debería haber FUNCIONES DE CARGA Y
FUNCIONES DE RESPUESTA. De hecho, estas últimas las tenemos
en los diagramas de interacción, lo que no usamos es, por ejemplo
solicitaciones multidireccionales con fronteras descriptibles por
funciones (elipses o circunferencias).
II). Propósito:
Fundamentalmente, y para poder llegar a lo que aquí decimos, fue
necesaria la búsqueda sistemática de patrones de comportamiento
globales y locales en estructuras de edificios sometidos a fuerzas
horizontales de sismo o viento.
Ello se llevó a cabo durante el lapso mencionado, a través de sucesivos
trabajos especiales de grado, planificados y dirigidos por el autor,
usando proyectos reales obtenidos de oficinas reputadas o bien
modelos virtuales verosímiles de esqueletos de edificios. Estos
trabajos, que requirieron de mucha paciencia, fueron revelando que, en
lugar del aparente caos que percibimos en la enorme cantidad de
información que es producto de las numerosas combinaciones de
cargas que hoy nos dan los programas, hay muchas regularidades (o
patrones), que podremos ver si sabemos buscarlas. Hay por ejemplo, o
puede haber, solicitaciones rotantes circulares o elípticas, o simples
solicitaciones direccionadas que producen como resultado Elipses de
Momentos, Círculos o Elipses de Axiales, Elipses o Elipsoides de
Rigidez o de Flexibilidad. Las elipses pueden ser hasta degeneradas
(rectas) Todas ellas tienen en común el ser formas cuadráticas cerradas.
(Ver Paparoni y Chacón, 2004, Canada,13 wcee)
Junto con estos sucesivos “encuentros” con regularidades inesperadas,
y en particular, al haber decidido trabajar con el problema de la
Flexotorsión de plantas de edificios se encontró un hecho curioso, el
que en la literatura estructural “clásica” europea existían, desde hace
135 años, dos métodos de análisis, hoy considerados obsoletos, la
Estática Gráfica y la Elipse de Elasticidad, que mostraban extrañas
semejanzas con las cosas que iban apareciendo, junto con la sorpresa
de comprobar que la flexotorsión nunca fue incluida en esos métodos
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
208
en los textos más conocidos que nos han llegado, o en las publicaciones
actuales en la internet. Al aplicar la Elipse de Culmann, esta vez
utilizando un proceso que comienza por la aplicación de cargas rotantes
en los centros de rigidez de las plantas, y por elaboraciones de elipses
sucesivas para llegar hasta la elipse de Culmann y hasta la
determinación de “núcleos centrales” dentro de los cuales encajarían
los “dominios de desplazabilidad sísmica” de los centros de masa, tal
como los propone una tesis doctoral del ETH (Sömmer, Zürich, 2000).
Dicho excelente trabajo demuestra una vez más que se ha invertido
más esfuerzo en saber lo que le llega al edificio que en saber cómo y
por qué puede resistir mejor eso que le llega. Quizá los resultados de
ese esfuerzo (ocuparse de lo que llega) encaje dentro de este otro que
aquí tratamos (lo que podamos hacer para que lo que llegue no se
desborde, o para racionalizar las configuraciones estructurales).
Otra línea de acción fue la de apelar al estudio de las fuentes originales
del Análisis Estructural, el Álgebra Lineal y la Geometría, en especial
las transformaciones de espacios, y dentro de estas, las
transformaciones afines, líneas éstas de estudio que son muy laboriosas
de entender pero muy fructíferas. De esta tarea surgieron cosas
interesantes, en especial el que toda relación entre funciones de carga
y funciones de deformaciones o de solicitaciones entre dos puntos
distintos de una estructura es producto de una transformación afin.
Este aspecto también explica el por qué los análisis estructurales
lineales que normalmente usamos no pueden detectar por sí mismos
inestabilidades potenciales en las configuraciones estructurales.
Estas relaciones aparecen en una forma tímida y sólo descriptiva en el
texto “Scienza delle Costruzioni” (Belluzzi, 1956) en uno de los
problemas explicativos sobre la Elipse de Elasticidad, mostrando
también la aplicabilidad a este caso de la Ley de Maxwell. Belluzzi no
explica el por qué, sino el qué ocurre, que es la posibilidad de generar
incontables “elipses de elasticidad” en una estructura, en donde
podamos necesitarlas o utilizarlas, justamente aplicando fuerzas
rotantes. Sin embargo, no menciona aplicaciones posibles de esas
elipses.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
209
También podemos decir que estas mismas fuentes nos dicen que esas
relaciones aparecen más claramente cuando ocurren entre formas
cuadráticas, pues se trata de relaciones entre energías elásticas
(funciones de segundo grado). Por ejemplo, que una fuerza rotante
(circunferencia) genere una elipse, o una fuerza lineal puede generar
otra fuerza o bien un desplazamiento, con magnitud o dirección
distintas de las de la fuerza originalmente aplicada. (podría hablarse de
elipses degeneradas)
Si analizamos otros TEG (Jiménez 2004, Miralles 2005, Osteicoechea,
2006) también encontramos la justificación de que las matrices de
rigidez y de flexibilidad de una estructura contienen, embebidas en
ellas, cónicas y conicoides que representan las rigideces o
flexibilidades nodales de una estructura.
Otro aspecto que se deriva de esta búsqueda es que el proceso que
seguimos en este trabajo para llegar a la elipse de Culmann comienza
por generalizar el concepto de Matriz de Flexibilidad lateral reducida
aplicada en los análisis modales al espacio tridimensional. Pues cada
elipse de deflexiones de plantas en un edificio se deriva de dos
matrices de flexibilidad correspondientes a las dos direcciones
principales horizontales de la estructura, o a dos direcciones
conjugadas si la escogencia de las direcciones de análisis ha sido
arbitraria. Las figuras resultantes, convenientemente dibujadas se
parecen a torbellinos. Es decir, la matriz de flexibilidad lateral de un
edificio puede representarse con una figura geométrica con tres
dimensiones con formas razonablemente simples
En resumen, el propósito no ha estado sólo en este trabajo, sino
también en los que antes lo precedieron.
III).-Alcance:
Aquí nos limitaremos a explicar los resultados más recientes de esta
línea de investigación, en particular los que se derivan de los tres
trabajos (TEG) más nuevos, (Gonçalves, 2008, Carmona y Acosta,
2009, y Peña y Paz, 2010.) No hablaremos mucho de los detalles de lo
encontrado, pues las cosas siguen en marcha y pueden cambiar con la
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
210
marcha. Podemos decir que ya pisamos terreno firme, se han aclarado
puntos dudosos de resultados anteriores y han aparecido, como es de
esperar, más preguntas nuevas. Los números han confirmado
paulatinamente que todo lo que se podía afirmar en base a
conocimientos del pasado, y ello ha sido corroborado con experimentos
numéricos basados en las técnicas de hoy. En especial los factores de
amplificación torsional, logrando graficar sobre la planta sus dominios
de influencia y cuantificarlos allí mismo. (Carmona y Acosta, 2009).
(Peña y Paz, 2010)
IV).- Metodologías utilizadas:
Se ha seguido fundamentalmente el esquema desarrollado en esos dos
últimos TEG, en donde se han generado configuraciones estructurales
(esqueletos) de edificios genéricos, de uno o más niveles, tales que
reflejen o casos que ya existen o casos muy simples que son buenos
para explorar nuevos terrenos, o bien configuraciones extremas
potencialmente problemáticas.
Esos esqueletos son analizados con los programas SAP o ETABS, los
cuales en algunos casos nos dan informaciones sobre las posiciones de
los centros de rigidez, planta a planta, si no, hay que determinarlos por
geometría en base a las deflexiones provocadas por momentos puros.
Esas plantas se han diafragmado, es decir, se ha supuesto que cada
planta es rígida en su plano y flexible en dirección normal a ella, lo
cual equivale a decir que cada planta se supone ser una lámina rígida
que obliga a todos los nodos que en ella estén a tener los mismos
desplazamientos traslacionales horizontales, dejando libres los
desplazamientos verticales. Obviamente los desplazamientos
torsionales no generan traslaciones de nodos paralelas entre sí, como
ocurre con las traslaciones.
A los edificios modelados se les aplican cargas rotantes de magnitudes
constantes, sea solamente en el tope, sea en cada planta, una a la vez, o
bien en todas las plantas a la vez y se miden las deflexiones que
producen esas fuerzas en los centros de rigidez.. Con estas fuerzas
aplicadas se obtiene una elipse de deflexiones, para cada planta, de
esas elipses de deflexiones se deducen las demás, a través de
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
211
operaciones que basta realizar sobre sus semiejes principales, lo cual
simplifica el tratamiento numérico.
Se verifican algunos resultados numéricos construyendo la matriz de
flexibilidad rotacional y las matrices de flexibilidad flexional referidas
a los centros de rigidez plantares. Se verifican de este modo las
simetrías y la igualdad los valores transpuestos (Ley de Maxwell), con
objeto de ganar confianza en los resultados numéricos. (Esto no es
indispensable, sino recomendable)
Luego se determinan, con los desplazamientos horizontales que
conformen la elipse de deflexiones, las direcciones principales de
cada planta o sólo de algunas de ellas. Esto se puede lograr a través
de la misma elipse de deflexiones. Las rigideces lineales principales
se determinan aplicando cargas en los centros de rigidez con las
direcciones principales encontradas y midiendo los desplazamientos,
los cocientes entre las cargas y los desplazamientos nos dan las
rigideces principales de planta. Para determinar las direcciones
principales se utilizan las simetrías existentes o graficaciones de
deflexiones vs. ángulos de aplicación de las fuerzas (Hueso de perro),
que nos determinan esas direcciones. Es también posible hacerlo
analíticamente, con una de las tantas formulaciones de la ecuación de
una elipse.
La rigidez rotacional de cada planta se determina aplicando un
momento (o un par de fuerzas iguales y opuestas) en cada planta y
determinando sus giros. Al dividir cada momento plantar entre cada
giro plantar se obtiene cada rigidez torsional plantar. Se han resuelto
modelos donde se comparan los resultados de una sola solicitación
rotante cimera con los resultados de las solicitaciones planta a planta,
esto para ver si se puede simplificar o acortar válidamente el
procedimiento de obtención de datos iniciales, es decir si vale la pena
obtener datos planta por planta o se pueden usar sólo cargas cimeras.
Este procedimiento permite también determinar los centros de rigidez
(esos puntos no se desplazan)
Una vez determinados estos parámetros pasamos a la determinación de
una serie de elipses que son útiles para nuestros fines.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
212
IV.1) Las elipses que van apareciendo sucesivamente son las
siguientes:
1) La elipse de deflexiones, determinada con una carga rotante de
magnitud constante y azimut variable y graficando las deflexiones que
se producen. Hay que recordar que, en general, las deflexiones del
centro de rigidez no son colineales con las direcciones de la fuerza
rotante, Si se grafican las deflexiones en función de los ángulos de las
sucesivas fuerzas rotantes se obtiene una figura que se suele llamar
“hueso de perro” (dogbone). Esa figura permite determinar las
direcciones y las magnitudes de los ejes principales de las elipses de
deflexiones de cada planta. Estas elipses permiten también determinar
los centros de rigidez de cada planta. La forma de la elipse de
deflexiones se obtiene graficando ∂x vs. ∂y como sus coordenadas
cartesianas x e y.
2) Si se dividen las deflexiones según los ejes principales entre los
valores de la fuerza aplicada en esas mismas direcciones se obtienen
los semiejes de la elipse de flexibilidad,
3) Si se calculan los inversos de las longitudes de los semiejes
principales de la elipse de flexibilidad se obtienen los semiejes de la
elipse de rigidez.
4) Si se divide la rigidez torsional de cada planta entre las rigideces
lineales de los semiejes de las elipses de rigidez se obtienen los valores
de los semiejes de la elipse de radios de giro al cuadrado. Las elipses
de la (1) a la (4) no se pueden dibujar a la misma escala utilizada en
los planos y superponerlas a esa misma escala sobre ellos, pues no son
ni dimensionalmente ni escalarmente coherentes entre sí.
5) Si calculamos las raíces cuadradas de las magnitudes de los
semiejes de la elipse de radios de giro al cuadrado se obtiene la elipse
de radios de giro. Si transponemos sus ejes se obtiene la Elipse de
Culmann, la cual se puede dibujar a la misma escala que la de los
planos del edificio. La transposición permite interpretar esa elipse
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
213
como un conjunto de excentricidades torsionales posibles cuyas
orientaciones no son obvias, y es por ello que se continúa con el
Núcleo Central Torsional, más fácil de interpretar y que nos da las
magnitudes de esas excentricidades más fácilmente.
IV.2) La elipse de Culmann goza de las siguientes propiedades:
a) Cualquier fuerza (polar) aplicada a la planta que sea tangencial a esa
elipse produce una rotación de la planta cuyo centro instantáneo
(antipolo) está en la elipse (frontera) y es diametralmente opuesto al
punto de tangencia de la fuerza (polo).
b) todas las fuerzas cuyas trazas sean secantes a la elipse producen
centros de rotación instantáneos (antipolos) de la planta que están fuera
de la elipse.
c) todas las fuerzas externas a la elipse producen centros de rotación
internos a la elipse.
d) toda fuerza que pase por el centro de la elipse produce sólo
traslaciones (centro de rotación en el infinito), en ese caso, las
deflexiones siguen la dirección de la normal a la dirección del diámetro
de la elipse que sea conjugado con el diámetro que tenga la dirección
de la fuerza aplicada
e) Si tenemos una planta que posea pórticos que estén situados fuera
de la elipse, se puede determinar el núcleo central de torsión tomando
como polo el punto que esté situado al final de una normal trazada
desde el centro de la elipse hasta la traza de cada pórtico externo, y
buscando la polar de ese polo respecto a la elipse. el dominio interior
formado por las sucesivas polares secantes a la elipse, junto con las
porciones de la elipse que no sean “mordidas” por las polares, es el
lugar geométrico de las posiciones puntuales del centro de masa que
no generan factores de amplificación mayores de dos. Para los
pórticos interiores es más fácil escalar sucesivamente la elipse de
Culmann para obtener los valores de los factores de amplificación a
través de algo parecido a las “curvas de nivel” usuales. (punto 7)
Se define como factor de amplificación torsional, para un
determinado pórtico y nivel, al cociente entre la suma de la fuerza
torsional más la fuerza traslacional dividida entre la fuerza
traslacional.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
214
6) es posible obtener otras elipses de la elipse de Culmann, las de
torsión, pero es preferible utilizar la Elipse de Culmann y construir, a
través de relaciones de polaridad, los núcleos centrales torsionales, los
cuales indican cuál es el dominio de posiciones del centro de masas
que produzca factores de amplificación torsional menores de 2.
7) Es posible construir elipses de Culmann internas a la original
interpolando linealmente las distancias entre el centro de la elipse
(factor de amplificación=1) y la elipse misma. (factor de
amplificación=2). Es también posible extrapolarlas más allá de su
frontera inicial.
V).Cualidades de una planta que pueden ser indicadas o medidas
por la Elipse de Culmann:
1) Mientras más parecidos en longitud sean los semiejes, mejor será
la planta. Cuando los dos ejes de la elipse sean iguales tendremos una
estructura isótropa, la de mejor comportamiento absoluto.
2) Elipses muy alargadas indican diferencias de rigideces principales
que producen varios efectos indeseables, que pueden llevar a
condiciones de inestabilidad, como es p. ej. la posición metastable de
los centros de rigidez en este caso.
3) Mientras más área de planta cubran las elipses, mejor es la planta.
Hay plantas isótropas que tienen elipses de Culmann externas a ellas,
son en general estructuraciones situadas sobre plantas poligonales
regulares o sobre plantas circulares. Las estructuraciones prismáticas
sobre plantas cuadradas tienen en general elipses de Culmann
(circunferencias) que pasan muy cerca de sus 4 esquinas. Este es quizá
el mejor argumento para poder decir que no importa tanto la forma de
la planta como la estructuración de los pórticos.
4) El proceso de optimización torsional de una planta puede consistir
en tratar de colocar el centro de masa dentro del núcleo torsional y lo
más cerca posible del centro de rigidez. Debemos recordar que el
centro de masa es muy difícil de cambiar de posición, lo que tenemos
que mover es el centro de rigidez, o más precisamente hablando, la
Elipse de Culmann misma. Ello se logra actuando sobre las rigideces
relativas de los pórticos de la estructura.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
215
5) En general, si la elipse ocupa una porción notable de la planta (si la
elipse de Culmann es grande), menos sensible es la planta a los efectos
de la torsión.
Nota: Hay que recordar que la Elipse de Culmann ha sido transpuesta
si queremos relacionar su orientación con las de las elipses anteriores.
VI). Discusión de resultados:
Se muestran en los anexos varios resultados anteriores a este escrito,
con su interpretación y comentarios. Se muestran también los
resultados más recientes obtenidos, una vez eliminados los falsos
caminos que fueron apareciendo, inevitables en toda investigación de
exploración.
• Podemos resumirlos al decir que la Elipse de Culmann, con todas sus
propiedades, es también aplicable a estructuras tridimensionales de
edificios, específicamente a plantas diafragmadas (láminas
cinemáticas). Los ejemplos presentados en el último trabajo (Peña y
Paz, 2010) han confirmado numéricamente que el procedimiento
seguido, es decir el uso de programas de computación para generar
toda la información necesaria para determinar la Elipse de Culmann
aplicable a flexotorsiones plantares es posible, es válido y es aplicable
con relativa facilidad.
• Tal parece que esta extensión del uso de la Elipse de Culmann a estos
casos es original y nueva, pues una exploración en la internet no ha
revelado la existencia de algo parecido. En la bibliografía allí
presentada.
• Se localizó un libro cuya autor es el Prof. Vincenzo Franciosi, de la
Universidad Federico II en Nápoles, Italia, destinado a la aplicación de
la Elipse de Culmann a árboles de transmisión mecánicos, con apoyos
intermedios y no se ocupa de edificios tridimensionales. Además dice
que la elipse de Culmann tampoco se había aplicado a los casos
tratados por él.
• Este libro nunca fue consultado alß detalle por nosotros a lo largo de
nuestras investigaciones, pero es sabido que dicho libro se ocupa de
casos muy distintos a los aquí tratados, pero confirma la novedad de la
aplicación de la Elipse de Culmann a la flexotorsión. Es por ello que lo
citamos.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
216
VII). Conclusiones Alcanzadas:
Podemos clasificarlas en dos grupos, el primero se refiere a las nuevas
metodologías de evaluación de estructuraciones generadas a través de
esta investigación; el segundo se refiere a las partes más matemáticas
que ingenieriles del problema, que se centra en la posible utilidad de
pensar en los análisis estructurales más en términos de
transformaciones de espacios que en términos estructurales, dada la
general aplicabilidad del concepto de transformaciones de espacios.
Hay un resto de comentarios o conclusiones (Los Anexos) que contiene
material que puede parecer como una colcha de retazos, pero en donde
cada retazo contiene consideraciones ingenieriles que, en el peor de los
casos, simplemente nos hacen pensar si hemos seguido vías
equivocadas o no convenientes al no habernos fijado en una serie de
cosas que en inglés son llamadas “food for thought”. El Autor pensó en
suprimirlos totalmente para hacer este trabajo más fácilmente juzgable,
pero luego llegó a la conclusión de que vale la pena considerarlos,
digamos, como “alimento del pensar”. El hecho de ser retazos se debe a
que fueron escritos en lugares lejanos entre sí en el espacio y en el
tiempo, y no con la intención de seguir un esquema de unificación.
También porque puede ser interesante darse cuenta de que hay
“antiguallas ingenieriles” que pueden aún dar nuevos frutos. Además,
no es fácil hacer cosas nuevas o romper paradigmas, pues para
encontrarlas hay que abrir caminos que no se conocen con antelación y
hay que tener espíritu de aventura.
Finalmente, hay o habrá un anexo final, el cual contiene algunos
gráficos tomados de los TEG que sirvieron de base a esta investigación,
en ellos es fácil percibir la validez de la ley de afinidad entre cargas y
deformaciones, o bien, los efectos de éstas.
Conclusiones obtenidas de los experimentos numéricos realizados:
VII.1) Extender la utilidad de la Elipse de Culmann, aparentemente no
usada ni antes ni ahora para “compactar” toda la información
necesaria para describir el comportamiento de una planta de edificio
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
217
que esté sujeta a cargas horizontales, tales que pasen o no por el
centro de rigidez. (o según Paulay, por el centro de resistencia que la
plastificación de la estructura genere)
VII.2) Al ser ella una figura dibujable directamente sobre la planta
que analicemos nos permite juzgar visualmente qué tenemos, donde
estamos y qué tenemos que hacer para mejorar la conducta
flexotorsional de esa planta.
VII.3) Esa elipse permite generar el “núcleo central de resistencia de
cada planta, trazando polos y polares respecto a ella. Ello es mucho
más fácil por la vía geométrica que por la vía analítica.
VII.4) Cuando esa elipse se hace muy alargada estamos, sin duda
alguna, frente a una estructura o parte de ella, que presenta o puede
presentar comportamientos anómalos, por ejemplo, se puede mostrar
cómo los desplazamientos de la planta tienden a concentrarse sobre la
dirección de menor rigidez (además de lo ya dicho sobre los centros de
rigidez que se hacen mucho menos estables). Esto se logra a través de
construcciones geométricas sencillas. Para evitar confusiones de uso,
es preferible trabajar para esto con la elipse de deflexiones o la elipse
de flexibilidad directamente, para así trabajar con variables directas.
Sabemos que en los terremotos el sismo se “ensaña” con la dirección
menos rígida (y casi siempre también la más débil). La metodología
que manejamos predice que esto va a ocurrir.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
218
ANEXOS:
A.1) ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS RELACIONADOS
CON EL TRABAJO EXPERIMENTAL REALIZADO:
En esta sección se trata acerca del conocimiento que pudimos recoger
sobre el tema antes o durante la realización del trabajo experimental.
ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE EL ORIGEN DE LA
CLÁSICA ELIPSE DE CULMANN-RICHTER Y SU
JUSTIFICACIÓN COMO INSTRUMENTO MODERNO DEL
ANÁLISIS DE COMPORTAMIENTOS ESTRUCTURALES.
(Mario Paparoni).
(16/07/2009)
• Recuento Histórico: La Elipse de Culmann-Richter fue y en ciertos
medios europeos es aún parte de la enseñanza de la ingeniería
estructural. Fue por mucho tiempo un instrumento de análisis para toda
clase de estructuras. En casi todos los textos italianos todavía se la
menciona.
Si hoy tratásemos de demostrar la pertinencia de esa elipse de Culmann
o Elipse de Elasticidad utilizando los argumentos originales de
Culmann o Richter, nos encontraríamos con que un 99% de los
posibles lectores actuales no podría entender los argumentos de
Estática Gráfica y de Geometría Proyectiva que la originaron, por la
sencilla razón de que hablaríamos unas “lenguas muertas” con términos
de “disciplinas fósiles”. Trataremos entonces de ilustrar su origen en
experimentos mentales con principios físicos o, simplemente, en el
manejo de resultados de análisis estructurales realizados por métodos
matriciales implementados en programas modernos de aceptación
general. Esta vía ha sido la seguida por el autor durante el último
decenio.
En lo que sigue se presenta el panorama clásico que se daba en el
texto de Belluzzi (1956) a la Elipse de Elasticidad. Este fue nuestro
punto de partida. Es bueno ver cómo se la veía cuando todavía se la
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
219
usaba profusamente, hace ya varios decenios (Traducción glosada
del Autor).
• Propiedades de la Elipse de Culmann: Meditemos entonces sobre
las siguientes afirmaciones, todas ellas comprobables a través de la
resolución de casos-modelo o a través de lo aprendido en los cursos
iniciales de Mecánica Racional.
1) “Si suponemos un miembro o una estructura cuya sección terminal
(o cimera) se considere Rígida y Plana y a la cual le aplicamos un
momento puro, materializado por ejemplo en dos fuerzas paralelas
iguales y contrarias situadas a una cierta distancia mutua (un par puro),
dicha sección rotará un cierto ángulo alrededor de un punto situado en
esa sección plana o fuera de ella, sin que en ese punto ocurran
desplazamientos. A ese punto lo llamaremos Centro de Rigidez (o
Centro de Torsión). Al cociente entre el valor del par aplicado y el
ángulo de giro de la sección lo llamaremos Rigidez Torsional seccional
o plantar. (Existencia de un Centro de Rigidez) Al cociente entre una
Fuerza y un desplazamiento lo llamamos Rigidez Lineal seccional o
plantar.(Es una propiedad direccional)
2) Si aplicamos una fuerza pura contenida en el plano de esa sección
terminal, tal que su recta de acción pase por el centro de rigidez
anteriormente definido, ese punto (y toda la sección o la planta) se
desplazarán sin rotar según una dirección que no necesariamente
coincidirá con la dirección de la fuerza aplicada. Ello sólo puede
ocurrir cuando la fuerza posea una de dos direcciones que llamamos
principales (las de los diámetros de las elipses que se nombran a
continuación).”
3) “Si aplicamos una fuerza contenida en el plano de la sección
terminal y dicha fuerza no pasa por el centro de rigidez, la sección o la
planta se trasladará y rotará a la vez, como si hubiese la superposición
de los casos (1) y (2). Como sabemos de la cinemática, esa traslación y
rotación simultáneas equivalen a un giro alredor de un centro de
rotación instantáneo que no puede estar situado sobre la línea de acción
de la fuerza aplicada, pues si ello ocurriese, la fuerza aplicada no
realizaría trabajo al desplazarse la sección.”
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
220
4) “Si repetimos la operación anterior pero esta vez girando un vector
fuerza alrededor de un punto fijo cualquiera situado en la línea de
acción de esa fuerza inicial, veremos que los centros de giro
correspondientes a cada dirección angular se irán alineando sobre una
recta, que tendrá una posición y una orientación única para cada ángulo
de giro y que esas rectas van cambiando posición y orientación según
donde esté cada punto de giro de la fuerza. Esto equivale a decir que
hay una relación biunívoca entre las rectas que contienen los centros de
giro de la sección y los puntos de aplicación de las fuerzas giratorias.
Esa relación es una Antipolaridad, hablando en el idioma de la
geometría Proyectiva. La recta donde están los centros de giro es la
Antipolar del punto donde se aplica la fuerza rotante. Esa relación es
independiente de la magnitud de las fuerzas aplicadas y se asocia a una
elipse (de Culmann), la cual depende de la estructura. (Fin de las
glosas).”
Veamos ahora qué se sigue de lo dicho más arriba:
5) Es lógico pensar que esa relación biunívoca irá cambiando de
acuerdo a las propiedades de cada estructura o viga que estemos
analizando u observando. Es también lógico pensar que cuando esas
relaciones presenten semejanzas geométricas de algún tipo, estaremos
también ante una situación de semejanza estructural de algún tipo.
6) Los textos clásicos de Estructuras que manejaron esta teoría de la
Elipse de Elasticidad (o elipse de Culmann-Richter) utilizaron
argumentos tomados de la Geometría Proyectiva para indicar que la
relación entre la recta que contiene los puntos de giro de la sección
terminal de la estructura o viga y el punto en donde aplicamos la fuerza
constante giratoria mantienen una relación de antipolaridad que ocurre
entre una recta, un punto y una elipse propia de cada caso analizado, y
que esa relación se da con una Elipse Real y que esa Elipse es una
Elipse de Radios de Giro, la cual puede existir para relaciones entre
Áreas Seccionales y Momentos de Inercia Seccionales o entre
Momentos de Inercia Polares de Rigideces de Plantas Aporticadas y
Rigideces Globales Direccionales de Plantas Aporticadas. (estos
últimos son sistemas seccionales que pueden considerarse como
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
221
reglados y no como areales y no se trataron entonces en los textos de
enseñanza). Esto quiere decir que los conceptos que se aplican a
secciones planas de vigas son trasladables a las plantas de edificios, las
cuales sólo difieren de las secciones clásicas de vigas en el hecho de
manejar en lugar de diferenciales de áreas, segmentos de líneas
(superficies areales vs. superficies regladas). Esos argumentos, para un
ingeniero que no haya recibido conocimientos de geometría Proyectiva,
una materia muerta en la mayoría de los pensa actuales no europeos,
les resultan incomprensibles.
7) Si no queremos utilizar esos argumentos podemos apelar a otros,
tomados de trabajos recientes, pertenecientes a esta línea de
investigación del autor.
7.1) La existencia de un paraboloide elíptico como superficie
de energía del caso de una planta aporticada estable, en lugar de un
cilindro parabólico o un paraboloide hiperbólico en el caso de arreglos
inestables en la orientación de los pórticos. (Paparoni y Hummelgens,
“Un Tratamiento Matemático de la Rigidez Torsional de una Planta de
Edificio con Pórticos en Direcciones Arbitrarias” Revista Tekné
Número 4, Año 2000, páginas 79 a 85). Esas conicoides representan la
cantidad de energía que es necesaria para producir un giro unitario si
cambiamos las posiciones de los centros de giro, dejando el resto igual,
pues el tradicionalmente llamado centro de rigidez es el punto de
energía mínima al girar la planta, es decir el vértice inferior de un
paraboloide elíptico, o de una recta basal de un cilindro parabólico o un
punto de “silla” de un paraboloide hiperbólico (superficies de energía).
Esas figuras contienen todos los casos posibles de fuerzas horizontales
aplicables a una planta de edificio, variando sus posiciones y
orientaciones. Obviamente, en ingeniería estructural deberíamos
trabajar sólo con el caso del paraboloide elíptico, los demás casos son
inestables. El caso del Cilindro Parabólico corresponde a una estructura
muy larga (en teoría de longitud infinita y con rigideces marcadamente
diferentes entre las dos direcciones constructivas).
7.2) Dos TEG de la Unimet (Pedro Jiménez, 2004) y Ucab
(Antonio Osteicoechea, 2005) demostraron que las Matrices de Rigidez
de una estructura contienen Elipsoides como expresiones matemáticas
embebidas dentro de los resultados de las operaciones matriciales que
realizamos con las matrices estructurales. Eso era de esperarse, pero no
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
222
suele mencionarse, o no se menciona en absoluto en los textos de
Análisis Matricial de Estructuras que hemos analizado, los cuales se
han ocupado cada vez más del cómo hacerlo en lugar del por qué esto
ocurre y cómo lo describimos.
7.3) Si buscamos las respuestas de las deflexiones en un punto
de un sistema estructural dado, sea continuo o discreto y ante fuerzas
de magnitudes constantes y direcciones variables, situadas en un plano,
encontraremos que el lugar geométrico de esas deflexiones es una
elipse, la elipse de deflexiones, de la cual se pueden deducir elipses de
rigidez y elipses de flexibilidad, y de las elipses de rigidez se pueden
deducir las elipses de radios de giro al cuadrado, y de éstas, las elipses
de radios de giro, que son las únicas que se pueden dibujar con la
misma escala sobre la planta de un edificio o sobre la superficie de una
sección. Estas transformaciones geométricas son Afines entre sí.
7.4) Un sistema estructural es direccionalmente isótropo en un
plano horizontal si la elipse de deflexiones es una circunferencia y
ortótropo si es una elipse. No son posibles formas cuadráticas abiertas,
como las parábolas y las hipérbolas si manejamos estructuras estables.
La transición de una elipse alargada a una parábola o a una hipérbola
indicaría que manejamos una estructura que ya no es estable, su elipse
de deflexiones ya no es una figura cerrada.
7.5) Las formas cuadráticas en las estructuras provienen de la
capacidad de absorber o almacenar trabajo, si las estructuras son
lineales esas formas son forzosamente cuadráticas. La energía es una
función cuadrática en las estructuras lineales.
8) Una relación de polaridad definida geométricamente implica
analíticamente que hay tres distancias cuyas magnitudes están
relacionadas por la siguiente relación: “El producto de dos de ellas es
igual al cuadrado de la tercera” por ejemplo, para una sección de una
viga, esa relación se suele escribir como 2=ec siendo 2
=I/A
(Momento de Inercia Seccional / área seccional); e= la excentricidad de
la fuerza y c la distancia del eje baricéntrico al borde de la sección
(usualmente el más alejado), 2 es una propiedad del sistema, su
expresión es P/A(1+ec/2) para una sección de viga
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
223
En el caso de una circunferencia, las relaciones polo-polar serían
siempre las siguientes: = radio del círculo; e=distancia desde la recta
polar al centro del círculo (también vale para una relación antipolar);
c=distancia del polo (o antipolo) del centro de la circunferencia. es
una tensión en un punto dado. (1+ec/2) es un parámetro adimensional
que podemos llamar Factor de Amplificación de Tensiones. En el caso
de una elipse, esas relaciones se mantienen pero referidas a diámetros
conjugados de elipses.
9) Es interesante notar que las relaciones de polaridad también se
mantienen al aplicar transformaciones afines sobre las figuras que se
manejen, y una elipse se obtiene de una transformación afín de una
circunferencia. Por ello es posible trabajar con circunferencias y luego
pasar a una elipse aplicando esas transformaciones, que son ejecutables
en muchos programas de dibujo.
10) Si tenemos una circunferencia y desde un punto externo a ella
trazamos dos tangentes a la misma, la recta polar pasa por los puntos
de tangencia y el polo es el punto escogido. Si el polo es externo, la
polar es secante a la circunferencia, si el polo es interno, la polar es
externa, si la polar es tangente a la circunferencia el polo está en el
punto de tangencia. El Antipolo es el punto simétricamente opuesto al
polo con respecto al centro de la circunferencia. La Antipolar es a su
vez, la simétrica central de la Polar.
11) En toda estructura de comportamiento lineal hay relaciones entre
las elipses aquí mencionadas que siguen la ley de Maxwell, al
comparar las que se generen en puntos recíprocos (Punto de aplicación
de la fuerza vs, punto de medición de un desplazamiento). Todas las
reacciones estructurales de este tipo son relaciones de afinidad entre las
elipses que resulten.
12) Cerramos estas notas definiendo de la manera clásica a la elipse de
Culmann: si tenemos una cierta elipse de radios de giro (propia de
cada estructuración), o asociada a un cierto miembro o a una sección
estructural o a una estructura dada, y dibujable a la misma escala del
referente, y trazamos una secante a esa elipse, esa secante está
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
224
asociada al antipolo correspondiente, el antipolo es el centro de
rotación del movimiento que la fuerza induzca sobre la sección o
estructura correspondiente y estará fuera de la elipse. Si la recta es
tangente, el antipolo está del lado opuesto al punto de tangencia, en el
contorno de la elipse. Si la recta está fuera de la elipse, el antipolo
estará dentro de la elipse y del lado opuesto al de la recta. Si la recta
(fuerza) está en el infinito, el polo estará en el centro de la elipse.
Según la visión clásica esa elipse quedaba determinada por unos “pesos
elásticos”, los cuales fijaban un “centro de gravedad de los mismos” y
unas direcciones principales. Esas elipses casi siempre se determinaban
utilizando las rigideces flexionales solamente. Algo parecido “La
analogía de columna” se utilizó mucho en los años 50 para diseñar
puentes aporticados monovanos con miembros de sección variable,
muy utilizados en los cruces a dos niveles en autopistas. Actualmente
este método tampoco se encuentra más en la literatura.
Es obvio que al utilizar los modernos programas de
computación, todos esos cálculos los realiza hoy día el computador,
tomando en cuenta todas las rigideces y todas las regularidades o
irregularidades.
13) la única diferencia entre esta visión clásica y la versión moderna
que hemos considerado antes aquí, es que la Elipse de Culmann ya
no es un instrumento de cálculo, como lo era en su época, sino que,
al poder ser determinable con el uso de los modernos programas de
computación, se convierte en un instrumento de caracterización, es
decir en un descriptor sistémico de la estructura o sección que
estudiemos. Ello permite el manejo de los “puntos” resultantes de los
“casos de carga estudiados” como pertenecientes a unas funciones
conocibles y no a un conjunto nebuloso de datos individuales.
14) No es aceptable la tendencia dominante en el mercado del diseño
estructural actual el “ver” la estructura como un simple conjunto de
resultados buscados y no como unas ciertas “formas” impuestas por la
misma naturaleza de los problemas, las hipótesis y las técnicas de
resolución que utilicemos. De esta última manera, el ingeniero crea y
no sólo analiza y diseña con rutinas particularizadas para los miembros
y las secciones, no para el sistema total.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
225
A). Resultados obtenidos hasta ahora:
Comenzaremos con los resultados más recientes, los cuales se refieren
a la creación de una metodología de diagnóstico, caracterización y
optimización de plantas diafragmadas de edificios irregulares,
partiendo del análisis directo de la flexotorsión de plantas de edificios.
El capítulo del diseño de edificios ante solicitaciones sísmicas
torsionales concomitantes con las traslacionales ha sido hasta ahora
uno de los aspectos menos claros, más sujetos a correcciones en las
normas y, también debemos decirlo, poco convincentes, pues no
siempre se han manejado en las metodologías propuestas, que vienen y
se van, todas las variables que influyen marcadamente en el problema.
Si queremos decirlo de otra manera, se tiende a suponer que el
problema del sismo traslacional se sabe resolver satisfactoriamente, y
luego se intenta, a través de alguna variable geométrica sencilla de
definir, tal como una excentricidad, la caracterización de la Torsión.
En otras palabras, se suele suponer que la Torsión y la Flexión son
dos cosas superponibles y no el resultado de una combinación de
factores, el más olvidado siendo la rigidez torsional de la planta, la
cual está íntimamente ligada a las rigideces traslacionales (La
configuración del esqueleto estructural). También a veces se ha
tomado la posición de suponer que es sólo la forma de la planta, sin
tomar en cuenta la estructuración, la que determina la vía de ataque,
Mario Paparoni 16/07/2009
A.2) DESCRIPCIÓN DE LAS TRANSFORMACIONES
RÍGIDAS, AFINES, PROYECTIVAS Y PERSPECTIVAS
A causa de los movimientos como figuras rígidas que aplica la
geometría euclídea al demostrar sus teoremas, podríamos decir que las
transformaciones que induce en sus figuras no existen. Si hay una
relación de congruencia, todo punto o está relacionado con sí mismo o
con otro punto equivalente desplazado, se preservan además las
intersecciones, las colinealidades, las relaciones métricas entre
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
226
segmentos y los ángulos. Es decir, una figura simplemente se desplaza
o rota, y no cambia en absoluto su forma o dimensiones.
Cuando pasamos a las transformaciones Afines puede haber cambios
de escala diversos entre los ejes coordenados, y éstos pueden dejar de
ser ortogonales y tomar cualquier angulación. También puede haber
rotaciones y deformaciones de “cortante” (Un rectángulo pasa a ser un
paralelogramo con ángulos no rectos) Las relaciones métricas cambian,
pero hay correspondencias punto a punto, se preservan las
intersecciones de rectas, las colinealidades de puntos y las relaciones
entre las partes de un segmento que contenga un punto que lo divida en
dos partes. No necesariamente se preservan los ángulos. El paralelismo
sí se preserva.
Las transformaciones perspectivas difieren de las simplemente afines
en que no se preservan ni las relaciones métricas, ni las angulaciones,
ni los paralelismos, sí se preservan las intersecciones, las
colinealidades y las “relaciones de relaciones” métricas entre los
segmentos que se forman sobre una recta transformada al colocar
cuatro puntos alineados a lo largo de esa recta. Esas relaciones de
relaciones permiten reconstruir lo ya transformado. (A veces llamadas
las relaciones dobles)
Las transformaciones conformes sólo preservan los ángulos de
intersección entre dos rectas o dos curvas al operar una transformación
que haga pasar una primera imagen a una segunda que sólo se le parece
por la preservación de las conectividades. La teoría de la elasticidad
avanzada utiliza transformaciones conformes,
Las operaciones matriciales que realizamos con las estructuras
estables con fines puramente estructurales (análisis estructural) no
van más allá de aplicar una afinidad entre fuerzas y deformaciones.
Esto lo que quiere decir es que el grafo original de la estructura sin
deformar es isomorfo con el grafo de la estructura deformada, es decir
que se preservan las conectividades de la red total, y además, que
cualquier grupo o función de los desplazamientos nodales es afín con la
función de carga. Por ejemplo, un vector fuerza genera un vector
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
227
desplazamiento (no necesariamente en la misma dirección) y, por
ejemplo, una carga rotante con magnitud constante o variable genera
una trayectoria de desplazamientos que es afín a la trayectoria de la
carga. Si la trayectoria de la carga es circular, la trayectoria de los
desplazamientos es también circular o elíptica.
A.3) ALGUNAS PECULIARIDADES ALGEBRAICAS DE LAS
FORMAS CUADRÁTICAS:
Las afirmaciones siguientes provienen del estudio de los libros Applied
Analysis de Cornelius Lanczos (1956, reimpresión 1988) y Linear
Algebra and Projective Geometry de Reinhold Baer (1952,
reimpresión 2005), ambos de la Editorial Dover, New York
A3.1) El álgebra lineal que utilizamos en los análisis estructurales sólo
produce transformaciones afines. A esta conclusión se puede llegar
observando los sistemas de ecuaciones lineales del cálculo matricial de
estructuras con los sistemas de ecuaciones lineales de las
transformaciones afines. Son totalmente semejantes. Las
transformaciones Proyectivas y Perspectivas son semilineales (las
dualidades de los teoremas de geometría Proyectiva). Las colineaciones
son también parte de las Afinidades. El paralelismo es preservado en
las afinidades.
A3.2) Un par de matrices tales que sus “ejes principales¨ (obtenidos
con un proceso de diagonalización) sean paralelos, tienen la
conmutabilidad de su mutua multiplicación. (Ello explica por qué
algunas de las sucesivas elipses obtenidas en este trabajo se pueden
obtener por la inversión directa de sus ejes principales o por otras
operaciones tales como la radicación o la transposición.)
A3.3) Todo sistema de ecuaciones lineales tiene una cónica, una
conicoide o un hiperconicoide asociado. En el caso de estructuras
estables, esas formas cuadráticas son Elípticas cerradas. Lo laborioso
es cómo diagonalizar sus matrices.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
228
A3.4) Ningún libro de estructuras se preocupa de estas cosas. Son
fundamentalmente destinados a enseñar destrezas, no bases de partida.
Queda mucho por hacer tratando de aplicar razonamientos matemáticos
nuevos al Análisos Estructural.
A3.5) Queda por ver si las transformaciones proyectivas o perspectivas
o conformes tienen alguna contrapartida en los cálculos estructurales.
En la Teoría clásica de la Elasticidad sí hay casos que podrían entrar
dentro de estas categorías. No sabemos con certeza si algún tratamiento
de los fenómenos de inestabilidad elástica pueda hacerse equivaler a
alguna de estas transformaciones no afines. Lo que sí sabemos es que
en estructuras inestables hay casos de conicoides abiertas tales como
cilindros parabólicos, paraboloides elípticos y paraboloides
Hiperbólicos (Ver Paparoni y Hummelgens, 2000), Sabemos que en
Geometría Proyectiva es posible pasar con continuidad de una elipse a
una parábola, o a una hipérbola sólo cambiando ligeramente algún
parámetro singular (Betty’s Bay. S. África. Diciembre 2009. M.
Paparoni)
BIBLIOGRAFÍA
Además de referirnos a los trabajos ajenos que sirvieron de camino en
este tema y de comentar los libros consultados, mencionaremos
algunos de los frutos ya existentes de estas investigaciones, y para ello
nos vamos a limitar primero a los Trabajos Especiales de Grado más
recientes producidos personalmente o bajo nuestra dirección.
B.1) 2004: Quadratic Forms as Functional Representations of
Loading Cases for Seismic Design. 13 Congreso Mundial de
Ingeniería Sísmica, Vancouver, Canada, August 1-4 2004, Paper N°
3053 . Publicado en Proceedings del Congreso. M.Paparoni y Daniela
Chacón. Trabajo basado en un TEG de la UNIMET. Tutor M.Paparoni.
Este Trabajo muestra cómo unos procedimientos numéricos
sumamente laboriosos y difíciles de visualizar, los cuales forman parte
de cualquier proyecto moderno de edificios, pueden ser manejados
exclusivamente con elipses (una forma cuadrática). De este modo, 65
casos de carga se pueden representar con una sola elipse determinada
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
229
por sólo 5 de ellos para el caso sísmico más dos vectores que
representan las cargas verticales y la Torsión. *** Este trabajo
también contiene gráficos de la conducta de las axiales de columnas
bajo solicitaciones rotantes. Son también formas cuadráticas.
B.2) Formas Cuadráticas en el Análisis Estructural TEG dirigido por M. Paparoni. Autor: Antonio Osteicoechea, UCAB.
Junio del 2006.
Este TEG confirma y perfecciona los resultados obtenidos por un TEG
anterior realizado en la UNIMET por Pedro Jiménez, Tutor: M.
Paparoni, 2004, titulado Extensión del Método Matricial Simplificado
en Tres Dimensiones (Miembros Prismáticos rectilíneos).
En el Trabajo de Osteicoechea, 2006, se logró demostrar, a través de
procedimientos algebraicos, manejando en forma simbólica y no en
forma numérica las matrices, que TODA matriz de Rigidez (y sus
inversas, las Matrices de Flexibilidad) contienen embebidas en sus
formulaciones formas cuadráticas cerradas. Específicamente,
elipsoides. De acuerdo a comentarios recibidos de colegas italianos en
congresos a los cuales he asistido, esta afirmación no parece haber
aparecido en publicaciones, en otras palabras, es ORIGINAL y es
ÚTIL, pues cada nodo de una estructura, por compleja que sea tiene
una relación Fuerza-desplazamiento representable por un Elipsoide
orientado de cierta forma en el espacio. La ELIPSE O ELIPSOIDE DE
DEFORMACIONES NO ES SÓLO UNA PROPIEDAD DE CADA
SISTEMA, SINO QUE APARECE TAMBIÉN EN CADA NODO. ***
B.3) Empleo de Formas Cuadráticas y del Círculo de Mohr para
Cuantificar y Comprender los Efectos de la Distribución Irregular
de rigideces en Plantas de Edificios.
Conferencia Magistral dictada por invitación en el 2° Encuentro
Latinoamericano de Estructuras Prefabricadas. 1er Congreso
Internacional. Veracruz, México, 11 al 13 de Octubre del 2006.
Este trabajo, hasta ahora, parece ser quizá el único que se ha ocupado
de este tema y en esta forma y ha sido publicado en la Internet por la
Universidad de Veracruz y por Annipac. He dedicado varias horas a
explorar Internet, junto con mis tesistas de la Católica y tal parece que
no hay más artículos publicados en la red sobre este tema. Se deduce
de esto que el tratamiento es ORIGINAL, y no se tomó de trabajos
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
230
ajenos. Contiene referencias a varios trabajos anteriores nuestros y
constituye una prueba de la originalidad de las relaciones
encontradas. ***
B.4) Volúmenes de Interacción para Secciones Diseñadas con
Tensiones admisibles. Aplicación: Estructuras de Acero. TEG de
Alejandra Ortiz Guerra (Febrero del 2008). Tutor: Mario Paparoni.
Este TEG generaliza al espacio lo conocido y todavía enseñado en los
textos europeos de Resistencia de materiales sobre el concepto de
núcleo central de una sección cualquiera (plana)de una viga de
material homogéneo, es decir la posibilidad de derivar la forma de
dicho núcleo utilizando la elipse de radios de giro y las antipolares de
los vértices salientes del contorno de esa sección, y de allí luego
derivar el Volumen de interacción tridimensional que nos indique las
capacidades admisibles de dicha sección ante solicitaciones Axiales y
Momentos orientados en cualquier azimut relativo a la sección. Este
proceso permite prescindir de los tediosos cálculos necesarios para
determinar esas capacidades en secciones de Acero. También define a
los diagramas de interacción como objetos descriptibles por las
propiedades geométricas que deben poseer, con independencia de las
metodologías de obtención. ***
B.5) Flexo-Torsión en Edificios Monoplantares y sus Elipses de
Elasticidad.
TEG de la Universidad Metropolitana, Autor: Elizabeth Gonçalves.
Tutor: Mario Paparoni. Caracas Julio del 2008.
Este TEG se basó en dos TEG anteriores, el de Alicia Aranda y
Carolina Medina UCAB. (2007) y el de Pedro Jiménez, UNIMET
(2004), ambos tutoreados por M. Paparoni;
Se logró desarrollar una Teoría y un Procedimiento Práctico para
obtener una serie de seis Elipses (formas cuadráticas)
caracterizadoras de una planta de Edificios. La Elipse de Deflexiones,
La Elipse de Rigidez, La Elipse de Flexibilidad, La Elipse de Radios de
Giro al Cuadrado, La Elipse de radios de giro (elipse de Culmann) y la
Elipse de torsión. Además quedó claro que el núcleo central de torsión
de una planta es una elipse con segmentos periféricos excluídos
limitados por las polares del punto de intersección de la recta normal
que va del centro de rigidez de la planta a la traza de cada pórtico que
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
231
sea externo a la elipse de radios de giro. Esto Resuelve de manera
general el problema del manejo de la Torsión Sísmica en el diseño de
edificios. ***
B.6) “Estudio de las Orientaciones de las Máximas Fuerzas
Axiales de Columnas que se Generan en Edificios al Calcularlos
con Fuerzas Horizontales Rotantes”. Se buscan diagramas polares
del tipo dirección de la fuerza horizontal externa vs respuestas de las
columnas, (también son formas cuadráticas, círculos u elipses o rizos,
usando diagramas polares) Isabel Müller y Manuela Sáenz. UNIMET
2008. Trabajo especial de Grado. UNIMET, Enero del 2009. Tutor
M.Paparoni
BIBLIOGRAFÍA EXTRAÍDA DE LA INTERNET,
RELACIONADA CON LOS CONCEPTOS GEOMÉTRICOS
QUE HAN SIDO MANEJADOS EN ESTOS TRABAJOS.
Material pertinente a los conceptos de Geometría Euclidiana,
Proyectiva y Afin que se han manejado en estos trabajos:
INT.1) Riflettendo sulla vita de Karl Culmann. Umberto Bartisan.
Matteo Guardini
http:// www. tecnologos.it/
Articoli/articoli/numero_001b/CULMANN.asp.
(se anexa). ***
Artículo de tipo histórico que nos describe cómo era la ingeniería
estructural en Europa a fines del siglo XIX y cómo se apoyó
inicialmente en los métodos geométricos, en lugar de los métodos
analíticos. Culmann aparece como el inventor de la Elipse de
Elasticidad.
INT.2) http://www.itis meucci.it/html/corradobrogi/VI/VI-071.htm/
L’ellisse d’inerzia pag. 71.Vol 6.. Raggio giratore d’inerzia pág 72. ,
polarità, polare, poli. Ellisse centrale d’inerzia o di Culmann. pàg. 76.
Conica fondamentale, Polare, Autopolarità. Il sistema antipolare.
Interesan las páginas de la 71 hasta la 85. Esta información forma parte
de los manuscritos docentes del prof. Brogi, del Politécnico de Turín,
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
232
los cuales contienen una gran cantidad de informaciones atinentes al
campo estructural, desde el punto de vista Europeo Clásico. ***
http://www.itismeucci.it/html/corradobrogi/indicep.htm
INT.3) Torsion und Duktilitätsbedarf bei Hochbauten unter
Erdbebeneinwirkung (Torsion y demanda de ductilidad en edificios
altos bajo eventos sísmicos)
Alöis Sommer. EidgenössischeTechnische Hochschule, Zürich, 2000.
Es un excelente trabajo sobre Flexotorsión en plantas de edificios. Se
ocupa fundamentalmente de las solicitaciones y de la respuesta global
de edificios con paredes. http://e-
collection.ethbib.ethz.ch/eserv/eth:24136/eth-24136-01.pdf
LIBROS LEÍDOS, CONSULTADOS O ANOTADOS DURANTE
LA ELABORACIÓN DE ESTOS TRABAJOS.
El listado siguiente no contiene casi libros de Estructuras, sólo
material bibliográfico sobre Geometría, Cónicas, Cuádricas, Álgebra
Lineal o temas semejantes. No hemos localizado ningún artículo que
toque estos temas de la manera en que lo hemos hecho. Las
metodologías seguidas son originales, hasta donde sabemos,
ciertamente no son copias o adaptaciones de otros trabajos, son
evoluciones y nuevos conocimientos derivados de los viejos principios
de la Ingeniería.
L.1) Elementary Mathematics from an Advanced Standpoint.
GEOMETRY. Félix Klein. Dover Publications Inc. Mineola. New
York. English versión 1939. Mac Millan NY.
Texto muy bien escrito y muy claro en hacer ver que todas las
operaciones Matriciales que realizamos en Estructuras tienen su
paralelo en las Geometría Afín y limitadamente en la Geometría
Proyectiva
L.2) Geometría, por Sebastià Xambó Descamps. Alfa Omega
Ediciones UPC (Catalunya)
(Enero del 2000). Se Ocupa de los Espacios Métricos, Proyectivos y
Afines. Maneja bien Cuádricas y Cónicas,
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
233
L.3) Geometry, a Comprehensive Course, by Dan Pedoe. Dover
Publications Inc. New York, (1970) Se ocupa igualmente de las
distintas geometrías. Da una visión global de la materia.
L.4) Practical Conic Sections, the Geometric Properties of Ellipses,
Parabolas and Hyperbolas. J.W. Downs., Dover Publications Inc. ,
Mineola New York. 1993
Excelente descripción de algunas aplicaciones de las cónicas en la
vida ordinaria.
L.5) Introduction to Linear Algebra, Gilbert Strang. Wellesley
Cambridge Press. Wellesley Massachussetts. USA. 1998.
Excelente tratado que relaciona el álgebra lineal con los Espacios.
L.6) Linear Algebra and its Applications. David C. Lay, 2nd
edition,
(2000), Addison Wellesley. Reading. Mass, USA.
Igual que el anterior, enlaza el Álgebra Lineal con la Geometría.
L.7) Taschenbuch, Formeln, Regeln, Merksätze. (Fórmulas, Reglas,
Definiciones) Manual para el uso de los estudiantes alemanes de
Secundaria. Una muestra del nivel exigido allí a nivel de Secundaria.
2006
L.8) Mathemathiques Elementaires. L’Ecole. Otra muestra del nivel
de la Secundaria en un país desarrollado. Trata Espacios Métricos,
Afines y Proyectivos. (1963)
L.9) Scienza delle Costruzioni, Volume Secondo. Odone Belluzzi.
La Teoría dell’Ellisse di Elasticità. Capitolo XVII. Zanichelli,
Bologna. Agosto 1942.
Texto clásico, aún utilizado hoy día en Italia en la enseñanza de las
Estructuras, contiene un capítulo entero dedicado a la Elipse de
Elasticidad, Sólo se ocupa de Estructuras planas en este aspecto que
manejamos. Otros textos Italianos, como el de Colonnetti tienen
tratamientos matemáticos más completos pero nunca tan claros como
el Belluzzi. También Scienza delle Costruzioni de Luigi Stabilini.
Tamburimi. Milano. 1956
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
234
L.10) Resistance de Materiaux, Morgan Laredo. Dunod 1970. La
theorie des grandes Charpentes pur Bätiments .
A pesar de ser un libro dedicado al cálculo de Edificios, utiliza la
Elipse de Elasticidad para resolver sólo los mismos problemas
elementales de los textos más comunes de Resistencia de Materiales.
No menciona en absoluto su posible generalización.
L.11) Coordinate Geometry. Luther Pfahler Eisenhart, 1939.
Dover N.Y.
Un excelente texto con el enfoque geométrico clásico de coordenadas,
es decir puntos que generan las demás entidades geométricas.
L.12) Matrices and Transformations. Anthony J. Pettofrezzo.
Dover. NY. 1992
Un libro muy corto que reúne los principios y conocimientos básicos
para las transformaciones de coordenadas utilizando matrices.
L.13) Fundamental Concepts of Geometry. Bruce E. Meserve.
Dover Publications Inc.
New York. (1955 original, 1989 reedición).
Este libro, muy amplio en su temática, tiene los conceptos geométricos
generales muy bien expresados y de él se pueden obtener conclusiones
tales como esta: La Polaridad es una propiedad geométrica que
implica unicidad de soluciones para un dado sistema. El sistema de
ecuaciones lineales que describa un comportamiento estructural tiene
exactamente las mismas propiedades invariantes que un determinado
sistema geométrico. También contiene excelentes indicaciones de cómo
manejar las polaridades de una cónica, sea por vía geométrica, sea
por vía analítica. Páginas 135 a 144.
Mario Paparoni, Nkosi 20 de Septiembre del 2008.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
235
AVANCE DE LOS RESULTADOS HASTA AHORA
OBTENIDOS DEL TEG DE LA UCAB REALIZADO POR
OSCAR PEÑA Y OSDALY PAZ
Hasta el 2 de junio del 2010 hemos alcanzado las siguientes
conclusiones u observaciones
1) Se ha comprobado, a través del empleo del SAP 2000 la
coincidencia numérica de los factores de amplificación
obtenidos a través del empleo de la Elipse de Culmann y
también los determinados con el uso del núcleo central
elaborado a través de método de las polares.
2) Persiste una discrepancia muy pequeña en algunos casos entre
esos factores, cuyo origen está en que la definición del factor
de amplificación corresponde a un pórtico aislado y cuando el
pórtico está asociado a otros a través de la pertenencia común
de alguna o algunas columnas a otros pórticos, especialmente
los no ortogonales, resulta difícil decidir qué tipo de “partición
de pertenencia” hacer y por tanto de “partición de cortantes” se
deba adoptar. Estos errores, en los ejemplos realizados han
sido del orden de un 3% o menos.
3) Las Elipses de Culmann correspondientes a un ejemplo de una
torre cuadrangular sencilla, con pórticos periféricos y vigas de
dimensiones diferentes en cada dirección, presenta un
comportamiento que intuitivamente no se esperaba, pues las
elipses crecen en tamaño con la altura de las plantas. Esto se
debe a que la rigidez torsional decae casi linealmente con la
altura y en cambio la rigidez flexional decae con la altura
según una función curvilínea cóncava hacia adentro, por ello
los ejes principales de las elipses, que resultan de los cocientes
entre las rigideces torsionales y las rigideces lineales, crecen
con la altura. Esto implica que hay una menor influencia de
las excentricidades torsionales en los pisos superiores.
4) Hemos encontrado otro resultado inesperado, en un edificio
rectangular con todos los pórticos ortogonales entre sí y al cual
se le añada un “escalón” lateral igualmente estructurado en uno
solo de sus extremos, se observa un incremento de magnitudes
y un cambio en la orientación de los ejes principales con la
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
236
altura, poniendo entonces en duda la creencia sobre la
coincidencia de las direcciones principales con las direcciones
de los pórticos ortogonales. También los centros de rotación
cambian de lugar, aunque todo ello moderadamente.
5) Hay una tendencia clara a que las elipses de Culmann sean más
cercanas a una circunferencia en el primer piso de una
estructura alta y esbelta que en las plantas superiores. Esto se
debe a la importante influencia de las rigideces de las columnas
basales, las cuales las suponemos como empotradas y suelen
parecerse entre sí (el modelo tiene también vigas diferentes en
cada una de las direcciones)
6) Las relaciones que se originan del empleo de las Elipses de
Culmann se pueden también asociar al empleo de operaciones
matriciales no Cayleanas entre la matriz de rigidez diagonal
torsional del edificio y la matriz de rigidez diagonal lateral.
Como era de Esperarse, las viejas metodologías tienen relación
con los métodos matriciales. Esta parte no se ha estudiado aún
a fondo, pero puede verse que hay una clara relación, como era
de esperarse dada la dualidad entre las metodologías
geométricas y las metodologías analíticas.
7) Queda por delante la realización de un catálogo amplio de
estructuraciones normales y de estructuraciones extremas tal
que nos permita adquirir sensibilidad sobre las cualidades o
debilidades de estructuraciones en uso.
8) Se pudo comprobar que las magnitudes de los ejes principales
de las elipses de Culmann de cada planta se pueden obtener
directamente de los sucesivos cocientes entre los términos de la
Matriz Diagonal de Rigideces torsionales y los términos de la
matriz de rigidez diagonal reducida de rigideces laterales. Si
se ha trabajado siempre con las rigideces principales se
obtienen directamente, por división simple. Si en cambio se
trabaja con direcciones arbitrarias, se obtendrán parejas de ejes
conjugados de cada elipse, de los cuales se pueden deducir
algebraicamente los ejes principales. Esta conclusión muestra
nuevamente el que los caminos geométricos y los caminos
analíticos convergen, sólo que en el caso que manejamos, la
vía gométrica ha sido la mas expedita.
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
237
EPÍLOGO
Como comentario final a este trabajo, el Autor desea remarcar los
conceptos originarios de la elipse de Culmann, los cuales no deben
perderse de vista al tratar de aplicarla al Análisis Estructural
1) La Elipse de Culmann es un ente geométrico, no es un ente
mecánico, aunque pueda relacionarse con otras elipses aplicables a
problemas mecánicos o estructurales.
2) Rigurosamente hablando, ella establece la posibilidad de estudiar los
movimientos de un lámina rígida que pueda actuar como un
cinematismo, si es libre de moverse sin fricción, o bien si esa lámina en
lugar de poder moverse libremente estuviese vinculada a puntos fijos a
través de elementos elásticos, tales como resortes o elementos elásticos
deformables. Tales como pórticos, vigas o columnas.
3) Tal cinematismo, libre o capaz de movimientos elásticamente
controlados, sirve para una sola cosa: poder saber donde está el centro
de giro instantáneo de ese cinematismo (una lámina estructural) si
provocamos un desplazamiento en cualquier punto en cualquier
dirección y ese punto se encuentre dentro de la lámina o ligado
rígidamente a ella.
4) Una vez conocido ese centro de rotación instantáneo, podremos, a
través de métodos puramente geométricos (o sus equivalentes
analíticos), conocer los movimientos (desplazamientos relativos) de
cualesquier punto situado en el plano de la lámina estructural.
5) Sólo a través del conocimiento de esos desplazamientos y del
conocimiento de sus relaciones mecánicas con la estructura podremos
convertir dichos desplazamientos en fuerzas. También con el empleo
de Parámetros Adimensionales, por ejemplo, los Factores de
Amplificación Torsional.
6) La Elipse de Culmann, una vez determinada, se convierte entonces
en un algoritmo de cálculo del método de los desplazamientos, sin
perder su carácter esencialmente geométrico.
7) Sus ventajas de uso están en su visibilidad, su escala coincidente con
la escala de los planos estructurales y el uso posible y conveniente de
los métodos gráficos (polaridades) para resolver cierto tipo de
problemas,
La Elipse de Culmann como Calibradora del Comportamiento de Plantas de Edificios Bajo
Flexotorsión en un Plano Horizontal, Acad. Mario Paparoni
238
8) Todo esto guarda una íntima relación con el hecho de que los
sistemas de ecuaciones lineales que empleamos para analizar las
estructuras de comportamiento lineal, que sean estables, tienen siempre
una cónica cerrada (una elipse) asociada a cada sistema.
9) La Elipse de Culmann no es por tanto, una metodología rara, nueva
o extraña. Es simplemente un método de las deformaciones sistémico
de tipo geométrico, con sus implicaciones propias y sus ventajas o
límites propios.
M. Paparoni, 29 de Junio del 2010. Nkosi