sociedad mexicana de ingeniería estructural, a.c.los puentes de mampostería no escapan a estos...

Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, A.C.

CONSERVACIÓN DE PUENTES CON VALOR PATRIMONIAL, UN CASO DE RESTAURACION

Rafael Ángel Torres Belandria 1

RESUMEN Puentes de mampostería antiguos, han sido afectados en su integridad por algunos factores externos, naturales y humanos, que han hecho que solo una pequeña parte de estas construcciones haya sobrevivido, para minimizar los efectos de estos factores externos se requiere un cambio de actitud orientado al mantenimiento y conservación de estas estructuras. En este artículo se presenta como un ejemplo ilustrativo el proceso de restauración hecho en el puente “Libertador” en Venezuela, una estructura tipo arco de mampostería, que desde su construcción en 1922, hasta nuestros días, fue afectado por sismos y asentamientos diferenciales del suelo.

ABSTRACT Old masonry bridges are affected in their integrity by some externals factors, natural and human, which have caused that only a small part of these constructions have survived, to minimize the effects of these external factors it is required a change of attitude towards the maintenance and conservation of these structures. In this paper the restoration process of the “Libertador” Bridge in Venezuela is presented as an illustrative example. The structure is a masonry arch constructed in 1922 which has been affected by the seismic activity and the differential settlements of the soil.

INTRODUCCIÓN Se considera patrimonio cultural, los monumentos, las obras arquitectónicas, las estructuras, que tengan valor universal desde el punto de vista de la historia, del arte o de la ciencia. Una gran parte de las construcciones con valor patrimonial que ha logrado llegar hasta nuestros días ha sido objeto de múltiples intervenciones motivadas éstas por continuos eventos que han causado daño y la consiguiente reparación; en muchos casos las intervenciones han modificado sustancialmente las estructuras sin respetar las características y la estética original, lo peor aún, no ha quedado registro de como era y cual fue el alcance de cada una de las intervenciones. La conservación y restauración de edificios y monumentos arquitectónicos exigen, primeramente, un estudio del valor histórico de los mismos, de su estructura, de la estabilidad de los cimientos y grado de deterioro de los materiales primitivos empleados en su construcción. Una definición amplia de restauración (Enciclopedia Hispánica, 1997): “La restauración de una obra es la continuación de la anterior, al añadir a la obra materias ajenas que sustituyen las degradadas, reconstruyendo más o menos la apariencia original de la pieza según se disponga de datos para hacerlo. En el pasado, restaurar suponía muchas veces modificar o añadir sin criterio de rigor histórico, sino de mero gusto subjetivo de la época. La restauración permite preservar el legado artístico de las culturas del pasado”.

1 Profesor, Universidad de los Andes, Avenida Don Tulio, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Civil, Departamento de Estructuras, Mérida, Venezuela. Teléfono (00 58 74) 266.19.33 : [email protected]

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mailto:[email protected]

XIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puebla, Pue., México 2002

En este sentido en los últimos años se han desarrollado técnicas de acondicionamiento y de refuerzo, que mejoran la condición de estabilidad, seguridad e integridad estructural, estas técnicas han sido aplicadas con éxito en diferentes lugares del mundo, disminuyendo la vulnerabilidad ante diferentes eventos que pudieran afectar a este tipo de edificaciones. Muchas de estas técnicas consideran la incorporación de materiales modernos que proporcionan ventajas si son utilizados adecuadamente, materiales con alta resistencia a la tracción como lo es el acero y fibras de carbono, con alta resistencia a la compresión como el concreto, materiales con características especiales como los morteros que en combinación con aditivos permiten mejorar la condición de los materiales originales, entre otros. La utilización de estos materiales, encuentra un rechazo de los restauradores que tratan de preservar las características iniciales evitando su utilización ya que son ajenos a los originales, sin embargo la necesidad de preservar la edificación, el daño presente causado por los agentes externos, la falta de registro de las continuas intervenciones, los cambios de uso, debe sensibilizar a los restauradores y a los ingenieros para que puedan llegar a acuerdos comunes, de tal manera que se pueda resolver el problema de la restauración de la edificación de la manera mas adecuada y conveniente. Los puentes de mampostería no escapan a estos problemas, generalmente son estructuras tipo arco, hechos con piedra o ladrillos de arcilla unidos con mortero, estos puentes pueden ser afectados por agentes naturales como los hundimientos del terreno de fundación, los sismos, la humedad, las filtraciones, la agresividad del medio (cauces de los ríos y drenajes); estos agentes hacen que aparezca deterioro y una serie de daños en la estructura que deben ser corregidos. En otros casos se requiere realizar adaptaciones de estos puentes a las condiciones de tráfico actual, en consecuencia, es necesario realizar transformaciones que cambian las condiciones del puente inicial. Para resolver estos problemas es necesario evaluar y conocer a fondo el estado del puente y proceder a intervenir cuando se requiera, y de esta manera poder evitar o detener el deterioro progresivo que puede llevar el puente a la ruina o colapso. Este tipo de puentes es un patrimonio histórico y artístico, muchos de ellos han sido intervenidos, sin embargo, es necesario reconocer que las intervenciones en muchas ocasiones han conseguido mantener la integridad como puente. Al efectuarse una reparación o reconstrucción de un puente antiguo debe buscarse la máxima aproximación a la obra original en todas sus características; proporcionando suficiente resistencia adicional, resistencia que se logra utilizando materiales modernos ajenos a los originales, que han permitido proporcionar resistencia e integridad a la estructura según han sido los requerimientos externos. Los Ingenieros deben tener presentes dos aspectos que son fundamentales en el conocimiento de las obras con valor patrimonial e histórico, en primer lugar el conocimiento histórico, y en segundo lugar es el conocimiento profesional; los ingenieros nos encontramos en muchas ocasiones con este tipo de obras en las que deberemos tomar decisiones que las pueden transformar, en este sentido es muy importante la formación para contribuir con la solución. Se estudia en este trabajo el caso del puente Libertador, patrimonio histórico de la Ciudad de Santa Cruz de Mora del Estado Mérida, Venezuela, que desde su construcción en el año 1922 hasta nuestros días, ha sido afectado por sismos y por asentamientos diferenciales del suelo. El puente ha sido utilizado con muy poco mantenimiento, presentando un deterioro progresivo que hizo que el puente se encontrara severamente afectado por lo que fue necesario intervenirlo, se indica la manera como fue reforzado y se hace un seguimiento al proceso de rehabilitación. La conservación de estructuras históricas permitirá que las generaciones futuras aprecien las culturas de quienes les han precedido.

HISTORIA DE LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTES DE MAMPOSTERÍA En la historia los puentes de mampostería se pueden considerar como un sistema estructural durable desde los romanos hasta finales del siglo XVIII, inicialmente prevalecieron las reglas de proporción, sin utilizar ninguna formulación ni coeficientes de seguridad, los proyectistas de la antigüedad y de épocas posteriores

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como la medieval tuvieron presente que la estructura podía fallar, y establecieron proporciones sobre la base de ensayo de prueba y error, donde la estabilidad era el principal factor que se consideraba, la estabilidad se basaba en las grandes dimensiones de los elementos estructurales, los cual originaba esfuerzos de compresión bastante bajos. Las reglas de proporción se fueron trasmitiendo de generación en generación y lograron sobrevivir durante muchos siglos, esas reglas de proporción eran resultado de la comprensión correcta del comportamiento estructural, fue Galileo en el siglo XVII quién introduce por primera vez conceptos de resistencia de materiales descartando las reglas anteriores de proporción. Posteriormente se desarrolló la mecánica racional y se incluyeren criterios estructurales como la resistencia, rigidez y la estabilidad, y en épocas modernas se ha comenzado a consideran los estado límites en el diseño de las estructuras. En la época actual la mampostería de piedra y de ladrillos de arcilla ha desaparecido como material para construir puentes, en el caso de la rehabilitación y manteniendo de puentes de este tipo, se usa frecuentemente el concreto y el acero en sus diferentes modalidades. El puente metálico se inicia en Inglaterra a finales del siglo XVIII y adquiere un rápido desarrollo en toda Europa. En esta época se desarrollan todos los sistemas estructurales que se utilizan en nuestros días: cerchas, vigas, puentes colgantes, puentes atirantados, etc. La construcción de puentes y su evolución en cuanto a técnica está caracterizada por cinco períodos: 1. Comprende desde los tiempos más remotos hasta la época de los romanos. Sus principales

características fueron la construcción de arcos propiamente dichos, arcos de medio punto, la sobriedad de su construcción con la rasante del puente horizontal, de abertura pequeña y no pasaba de 25 m, pilas de gran espesor, no conocían métodos para construir las fundaciones y apoyaban las pilas directamente, haciéndolas muy grandes para disminuir el coeficiente de trabajo del suelo.

2. El período siguiente es el medieval. Innovaron el arco ojival. Las rasantes eran inclinadas. Sus ventajas principales fueron: nuevos procedimientos para construir las pilas, adelantándose en el empleo de pilotes y disminución de espesor de las mismas. Se aumento la abertura de los arcos y las bóvedas se construyeron mas altas.

3. Siglo XV, del Renacimiento. En está época tuvo su mayor auge la construcción de puentes en Italia y por medio de Ingenieros italianos y mano de obra calificada, se construyó muchos puentes en otros países.

4. Siglo XVIII. En este período la construcción de puentes ya está caracterizada porque los procedimientos empíricos se combinaban con los métodos, principios de la resistencia de materiales y de las teorías de las estructuras.

5. Siglo XIX y XX. Se caracteriza esta última etapa de la construcción de puentes por el conocimiento más avanzado de la Resistencia de Materiales y de la Teoría Racional de las Estructuras. A principios del siglo XIX se empezó por construir con frecuencia puentes de arco de concreto macizo o de concreto sin armadura. La estructura se estudiaba de tal manera que el concreto trabajara solo a compresión y no a tensión.

Hoy día se han desarrollado métodos muy refinados para el análisis estructural desde el punto de vista estático y dinámico, el empleo del método de los elementos finitos permite modelar estructuras muy complejas, la aplicabilidad de estos métodos en este tipo de estructuras de mampostería debe manejarse con mucho cuidado, teniendo especial atención en las características de los materiales y las cargas estáticas y dinámicas que son aplicadas. La interpretación de los resultados correctamente puede servir de mucha utilidad en el contesto general del comportamiento estructural, permitiendo localizar zonas de esfuerzos críticos, donde el ingeniero debe tener un especial interés y un cuidado particular. LOS ARCOS Los arcos han sido utilizados por el hombre desde la antigüedad, son estructuras eficientes para trasmitir las cargas a los apoyos mediante esfuerzos de compresión, aprovechando su forma se pueden cubrir luces con separación entre apoyos relativamente distantes, desde sus orígenes para su construcción se utilizaron

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materiales como la piedra, ladrillos de arcilla, posteriormente en épocas recientes se utiliza el concreto y el acero. Los arcos son estructuras antifuniculares, cuya característica es la de no estar sometidas a flexión, la trasmisión de fuerzas a los vínculos la realizan solo por compresión, en algunos casos pueden aparecer los momentos flectores, pero estos son mucho menores que en el caso de las vigas (para la misma longitud), es por esta razón, que estas estructuras pueden soportar cargas, en luces considerables, estando construidos con materiales no continuos (dovelas), como la mampostería de piedra o de ladrillos de arcilla, que se auto soportan por la fricción generada entre las caras por las fuerzas de compresión. Una estructura construida con estos materiales no puede resistir tracción. Las formas de arco más comunes en puentes son el semicircular o el de medio punto, el de más fácil construcción, y el rebajado, que permite mayor espacio bajo el puente. El arco de medio punto tiene una directriz muy poco adecuada desde el punto de vista resistente para las cargas que actúan en los puentes, pues la línea de empujes ó presiones se aparta considerablemente de ella. Los puentes en arco de mampostería se pueden considerar como sistemas estructurales durables, existen desde la época de los romanos. Los primeros puentes de mampostería fueron construidos utilizando las reglas de proporción que se establecieron sobre la base de observaciones cuidadosas y detalladas de estructuras construidas que colapsaban, siendo esta una forma efectiva de entender el comportamiento estructural y sus debilidades. La estabilidad era el principal factor que se consideraba, la estabilidad se basaba en las grandes dimensiones de los elementos estructurales, los cuales originaba esfuerzos de compresión bastante bajos comparados con la resistencia, en general la estabilidad global de la estructura se debía básicamente a la gravedad con esfuerzos de compresión bajos. Las reglas de proporción se fueron trasmitiendo de generación en generación y lograron sobrevivir durante muchos siglos. Hooke en el siglo XVII propuso un teorema que no demostró analíticamente, en el que se establece que de la misma forma que cuelga un hilo flexible, así pero invertido se sostiene el arco rígido. Posteriormente se desarrolla la Mecánica Racional, se introducen conceptos de resistencia, de rigidez y de estabilidad. La línea de empujes ó el arco ideal depende del tipo de carga, de la longitud del arco, de la distancia entre apoyos y del tipo de material, existen infinitas formas en que el arco puede soportar su propio peso y las cargas adicionales que le son impuestas. En el caso de las fábricas, los empujes deben actuar dentro de los límites de la construcción (Heyman, 1995), pudiéndose dibujar muchas líneas de empujes ó de presiones entre el extradós y el intradós del arco, si la línea de empujes toca el borde de la fábrica o se sale de los límites de la construcción, aparecen esfuerzos de tracción en el arco, formándose articulaciones, cuatro de ellas son suficientes para transformar el arco en una estructura inestable. Los arcos son estructuras sensibles al movimiento de los apoyos que introducen en el arco agrietamiento en diferentes secciones donde aparezcan tracciones. Si los apoyos ceden, se produce un desajuste geométrico, al adaptarse el arco a la nueva condición se produce agrietamiento inevitable, que de alguna manera es señal de un colapso incipiente, las grietas son una señal indicativa que la estructura está respondiendo a un cambio de las condiciones de su entorno, en general las características principales de este tipo de estructuras son: 1. No tienen resistencia a la tracción, por ésta razón son sensibles a los movimientos de apoyos. 2. Alta resistencia a la compresión, con esfuerzos de compresión bajos como consecuencia de las

dimensiones generosas suministradas por quienes los construyeron. 3. Las fuerzas de rozamiento originadas por la compresión impiden el deslizamiento de los elementos que

los constituyen. Muchos puentes en arco tienen o han tenido una vida limitada por el deterioro de los materiales constitutivos que puede producirse por muchas causas: por meteorización, disgregación, eflorescencia, exudación, siendo el agua el causante principal. Las filtraciones de agua en el interior del puente, es uno de

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los problemas más generalizados que producen deterioro de la piedra y los ladrillos, cuyo efecto se puede apreciar en la cara visible del arco ó intradós. ADAPTACIONES ESTRUCTURALES DE LOS PUENTES HISTÓRICOS Los procedimientos que normalmente se han utilizado para transformar los puentes, adaptándolos a las nuevas necesidades del tráfico son los siguientes (Torroja, 1985): 1. Destrucción del puente antiguo para construir uno nuevo en el mismo lugar: es la solución más ilógica

que se pudiera pensar; ya que el puente antiguo desaparece y con él, el valor histórico que posea. 2. Sustitución del antiguo puente por uno nuevo en distinta posición: es la solución más usada. Para dicha

sustitución es necesario realizar una variante de trazado, cruzando el río en distinto lugar con un nuevo puente. En la mayoría de los casos no se toma en cuenta el puente antiguo; se construye el nuevo puente muy cercano a él, lo cual lo deja sin ninguna utilidad, el puente desaparecerá al pasar el tiempo. Es necesario retomarlo dándole alguna utilidad, puede ser uso peatonal.

3. Transformación del puente para adaptarlo a las exigencias actuales del tráfico: las exigencias de tráfico de vehículos actualmente son totalmente diferentes a las existentes en la época de construcción del puente.

A continuación se presentan varios tipos de transformaciones de uso común para ampliar los puentes en arco: 1. Ampliación mediante vigas adosadas al Puente Original: Las vigas nuevas se apoyan en los tajamares

del puente o en nuevas pilas de concreto armado adosadas a las originales. 2. Ampliación de los arcos mediante una bóveda de concreto adosada: antes de realizar dicha ampliación

siempre se toma en cuenta el puente existente; este tipo de transformación modifica considerablemente el puente histórico.

3. Ampliación de los arcos realizando una nueva bóveda de concreto armado con el intradós por encima del extradós del puente original: de esta forma el arco antiguo queda sin modificación, existe en esta solución un intento de conservación y respeto del puente primitivo.

4. Ampliación mediante voladizos laterales: es el procedimiento más generalizado; los voladizos están formados por losa de concreto armado en toda la plataforma y ménsulas aisladas.

5. Ampliación mediante traslación paralela de uno de los paramentos: este procedimiento supone el desmontaje de uno de los paramentos, la ampliación de la cimentación y el nuevo montaje del paramento con el ancho requerido; las bóvedas se ensanchan interiormente. Esta técnica suele ser la más costosa.

PUENTE LIBERTADOR

El puente Libertador también conocido como puente El Arco, se encuentra ubicado en la Avenida Bolívar de la población de Santa Cruz de Mora a escasos metros de la Plaza Bolívar, Municipio Antonio Pinto Salinas del Estado Mérida, Venezuela. Se trata de un puente en arco de medio punto, tipo Romano, de mampostería y tímpanos de piedra con mortero de cal, la abertura del arco es de 10,40 m, la flecha 5,10 m y ancho de calzada total de 5,50 m, con rasante prácticamente horizontal y capa de rodamiento de asfalto (colocado sobre el empedrado original), posee dos barandas de mampostería de 1,17 m de altura libre (ver Fig. 1). El material de relleno colocado sobre los arcos y entre los tímpanos, era arena arcillosa, compactada manualmente. Bajo el puente, hay una calle de servicio de uso peatonal con pendiente fuerte, también hay un canal abierto de recolección de aguas de lluvia bastante deteriorado, sobre este canal se observa disposición de aguas negras.

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En los extremos del arco y en dirección perpendicular él, existen muros de piedra que sirven de contrafuertes y que proporcionan estabilidad lateral, uno de estos muros fue construido posterior al sismo del 14 de marzo de 1932, cuyo epicentro fue en las proximidades de la población de la Grita, estado Táchira, Venezuela (Centeno, 1969). Para mejorar el comportamiento estructural se acostumbraba colocar contrafuertes con el fin de restringir y proporcionar rigidez en la dirección perpendicular, en muchos casos estos contrafuertes no han sido eficientes debido a que los mismos no se conectaban adecuadamente, y al asentarse el suelo de fundación el contrafuerte se separa rotando, desconectándose de la estructura que se pretendía rigidizar. HISTORIA DEL PUENTE Y CARÁCTER PATRIMONIAL El puente Libertador se comenzó a construir por iniciativa de la colonia italiana residente en Santa Cruz de Mora, con aportes del Presidente del Estado Mérida (40%) y de la colonia italiana (60%). En Febrero del año 1920 se firmó un documento-contrato que comprometía a los italianos en la ejecución del puente. El puente Libertador fue inaugurado el 07 de Mayo de 1922. Este puente es una obra de Ingeniería donde las fuerzas de la naturaleza y el incremento de las cargas en el tiempo, han ocasionado deterioro con escaso mantenimiento. Según Paparoni (2001), el movimiento sísmico del año 1.932, originó en el puente Libertador una grieta longitudinal, visible en el intradós del arco, a la que le puso reparo su padre, Francisco Paparoni, con su dinero costeó la construcción del contrafuerte izquierdo de aguas abajo (observando el puente desde aguas arriba), para proporcionar estabilidad transversal al puente, desde la fecha del sismo hasta nuestros días, el mantenimiento del puente fue escaso y se limitó a elevar la altura de las barandas con bloques de cemento que nada tienen que ver con los materiales originales utilizados en el puente, y a cubrir con al menos tres capas de asfalto el empedrado original. Las necesidades de tráfico en la época de su construcción, en nada se parecen a las actuales, precisamente la idea de construir el puente nace a raíz de la adquisición en el año 1.919, de un vehículo denominado Modelo Tablita que pesaba menos de una tonelada, éste vehículo debió ser empujado por las personas en el callejón donde actualmente existe el puente. En los últimos años circulaban con frecuencia por el puente Libertador vehículos de mas de treinta toneladas. EVALUACIÓN GENERAL DEL PUENTE LIBERTADOR La evaluación de puentes tiene como objetivo determinar las condiciones de funcionamiento y de capacidad resistente de los elementos estructurales que lo conforman, para soportar las solicitaciones originadas por las cargas verticales más importantes como son el peso propio y las sobrecargas vehiculares, y cargas horizontales tales como las sísmicas. Una vez realizada la evaluación se podrá implementar las correspondientes medidas correctivas. El mantenimiento que se le dio al puente Libertador durante muchos años fue prácticamente nulo, no importó el valor histórico del mismo, fue necesario un cambio de actitud en años recientes para detener el proceso de degradación que pudo acabar con gran parte de él. En la evaluación general del puente libertador se pudo observar en forma global, las patologías existentes en él, también se pudo observar algunas intervenciones realizadas en el puente: 1. El arco de mampostería presentaba fuerte agrietamiento, el patrón de las grietas era longitudinal, de tal

manera que el arco estaba separado formando tres dovelas longitudinalmente (ver Fig. 2). Estas grietas eran de mayor espesor en la zona de la clave (más de una pulgada) y desaparecían en las proximidades de las bases del arco, el tipo de grietas fue un claro indicador de asentamientos diferenciales del suelo en la base del arco, estos asentamientos fueron de mayor magnitud del lado aguas abajo e indujeron a que las grietas que se formaron con el sismo del año 1932 continuaran abriéndose, este proceso se aceleró en los últimos diez años (década de los noventa). El contrafuerte existente aguas abajo no fue eficiente para impedir el movimiento porque su base también rotó y no logró impedir que las grietas del arco continuaran abriéndose.

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2. Bajo el Puente, existía un canal de drenaje de aguas de lluvia, con descargas de aguas negras del sector, con el fondo completamente colapsado, originándose infiltraciones que afectaron la base del puente del lado izquierdo, contribuyendo con el proceso de asentamiento del suelo en ese sector. La humedad existente en el suelo hizo que el mismo perdiera capacidad portante, produciéndose hundimientos diferenciales que originaron el aumento de agrietamiento en el arco.

3. Las grietas en la clave del arco eran bastante profundas y en ciertos sectores los ladrillos de arcilla se habían desprendido o estaban a punto de hacerlo.

4. En la base del arco se observó fuerte deterioro de la mampostería y del mortero, el principal agente causante de este deterioro era la humedad. En esta zona existía disgregación, eflorescencia, exudación y enmohecimiento (ver Fig. 4). Las filtraciones era la causa del deterioro de la mampostería y ocurrían por falta de drenaje adecuado. El agua se infiltraba por los rellenos colocados detrás de los contrafuertes, manteniéndose la humedad permanentemente.

5. En los tímpanos del arco y en los contrafuertes, se observó vegetación que nace entre las ranuras de las piedras, la vegetación contribuye con el deterioro del mortero y sus raíces aumentan el agrietamiento.

6. La superficie de rodamiento estaba compuesta por sucesivas capas de asfalto colocadas sobre el empedrado original, al menos tres capas con un espesor superior a los 30 cm.

7. Las barandas se encontraban en malas condiciones, se requería restaurarlas tal como eran inicialmente. 8. En las caras laterales del arco (tímpanos del arco), se encontraban tuberías de servicios, que dañaban la

imagen de la estructura, los soportes de estas tuberías fueron anclados directamente sobre el arco. El puente Libertador presentaba fuerte deterioro, las acciones inmediatas que se indicaron fueron: control de carga y restauración del puente sin introducir transformaciones en su fisonomía. REHABILITACIÓN DEL PUENTE LIBERTADOR Dos razones fundamentales motivaron la intervención del puente Libertador, la primera fue el fuerte agrietamiento longitudinal que presentaba el arco de mampostería y el debilitamiento estructural, la segunda el cambio de uso, los vehículos actuales pesan mucho mas que los vehículos de hace ochenta años, en tal sentido se requería incrementar la resistencia de la estructura, utilizando materiales modernos más resistentes. Para proceder a rehabilitar el puente Libertador se propuso realizar los siguientes trabajos (Torres, 1999): 1. Control total de las aguas servidas de la zona mediante la construcción de un colector de aguas negras

con sus respectivas tanquillas, reconstrucción del canal de aguas de lluvia. 2. Control del tráfico y señalización. 3. Recalzado del basamento de piedra del arco por el lado de intradós y del basamento de piedra de los

contrafuertes, con concreto ciclópeo, con el objetivo de confinar, impermeabilizar y aumentar la capacidad portante de las bases. El recalzado se propuso hacerlo por tramos longitud máxima 1,50 m, para evitar desestabilizar la estructura, la excavación se indicó con una profundidad no menor a 1,20 m o hasta la profundidad del basamento de piedra del arco y contrafuertes, un ancho de 70 cm, en su lugar colocar concreto ciclópeo con una resistencia de 150 Kg/cm², vaciado contra el basamento de piedra.

4. Apuntalamiento general del arco, con puntales metálicos adecuadamente amarrados y arriostrados, para soportar el peso del arco mientras se realizaron los trabajos de refuerzo estructural.

5. Refuerzo del arco de mampostería, realizando una nueva bóveda de concreto armado con el intradós del nuevo arco por encima del extradós del arco original (ver Fig. 5), de esta forma el arco antiguo no se modificaba y no quedaba a la vista ningún refuerzo visible, para poder construir este nuevo arco de concreto armado se indicaron las siguientes actividades: Demoler la capa de rodamiento de asfalto de más de 30 cm de espesor, bajo la cual se encontraba el empedrado original del puente. Excavar a mano hasta el nivel de basamento de piedra, todo el material de relleno areno-arcilloso, colocado sobre el arco, proteger el material excavado cubriéndolo con mantos, evitando modificar su humedad original con el agua de lluvia.

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Construir la base del nuevo arco de concreto armado por el lado de extradós, justo al lado del basamento de piedra del arco de mampostería, en dos etapas para no desestabilizar la base del arco (ver Fig. 7). Colocación del acero de refuerzo. El acero de refuerzo del arco fue calculado sobre la base de modelos estructurales, donde se superpuso las cargas verticales, la sobrecarga variable equivalente al camión HS20 de la norma AASHTO, el empuje de tierra y las fuerzas sísmicas. Los modelos se realizaron utilizando un programa de elementos finitos, que considera elementos tipo viga columna y elementos tipo placa. Según los requerimientos del análisis estructural se indicó doble malla de acero de refuerzo, el acero principal longitudinal conformado por una combinación de cabillas de φ 5/8” y φ 3/8” a cada 12,5 cm, según las solicitaciones de flexión obtenidas con las cargas implementadas en el análisis estructural. Transversalmente, perpendicular al principal se indicó doble capa de cabilla de φ 3/8” para repartir carga y hacer costura a las grietas (ver Fig. 6 y 8). Anclar el nuevo arco de concreto armado mecánicamente en el arco de mampostería existente, para impedir que las grietas de éste último se sigan abriendo. El anclaje indicado fue de cabillas de φ 1/2” con longitud de 60 cm, colocados cada 0,50 m2, los anclajes se colocan realizando perforaciones con brocas de φ 1” y se fijan con mortero especial, estos anclajes funcionan como conectores de corte entre el arco de mampostería y el nuevo arco de concreto armado. Encofrar la cara de extradós del nuevo arco hasta 1/3 de la altura por ambos lados, para evitar el derramamiento del concreto, vaciar el concreto del nuevo arco (ver Fig. 9). Esperar tres semanas después del vaciado para colocar el material de relleno que se retiró durante las excavaciones, durante las tres semanas se debe realizar un curado continuo del concreto con agua por la cara de extradós. Impermeabilizar el nuevo arco con asfalto por la cara de extradós. Compactar el material de relleno con equipo liviano y manualmente en capas no mayores de 10 cm de espesor, simultáneamente en ambos lados del arco, hasta alcanzar el nivel de sub-rasante.

6. Reconstrucción del pavimento de empedrado tal como era originalmente, utilizando la piedra recuperada durante el proceso de excavación, el espesor mínimo indicado fue de 20 cm, teniendo cuidado con el sistema de drenaje de la calzada, conformado por bombeo transversal del 2% y pendiente longitudinal mayor del 1%.

7. Limitar en ancho de circulación de vehículos a un canal de 3,60 m, colocando dos aceras peatonales de 25 cm de altura.

8. Eliminar la vegetación existente en los tímpanos y contrafuertes del arco. 9. Desmantelar las tuberías de servicio, colocándolas sobre el puente utilizando las aceras, permitiendo el

embellecimiento del puente y el restablecimiento de los escritos que inicialmente existieron. 10. Restaurar las molduras del puente, deterioradas por el tiempo y existentes originalmente aguas arriba,

las cuales deben decir: PUENTE LIBERTADOR, CONSTRUIDO POR LA MUNICIPALIDAD EL AÑO 1921, INAUGURADO EL 07 DE MAYO DE 1922.

11. Construir un sistema de subdrenaje detrás del contrafuerte izquierdo de aguas arriba, se observó que la humedad presente en el arco provenía del relleno colocado detrás de ese contrafuerte.

RESTAURACIÓN DE LA MAMPOSTERÍA Sobre los elementos de mampostería de ladrillos de arcilla se observaron cuatro tipos de daños: 1. Pérdida de unidades de arcilla por agrietamiento y vibraciones. 2. Desplazamiento de unidades de arcilla por pérdida de mortero adherente y agrietamiento. 3. Ruptura de unidades de arcilla por el agrietamiento longitudinal del arco. 4. Disgregación, exudación, eflorescencia, de las unidades de arcilla debido a alta humedad existente. Para mejorar la condición del arco de mampostería se debe proceder a: 1. Restituir la posición original con empuje mecánico los ladrillos desplazados en arco de mampostería. 2. Colocar nuevos ladrillos en los sitios donde se han desprendido o caído. 3. Reparar los ladrillos y las juntas deterioradas por la humedad y el tiempo. 4. Inyectar las grietas para restablecer o mejorar la adherencia y continuidad del arco de mampostería.

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El mortero indicado para ser utilizado en las inyecciones y en el resanado se sugirió con la siguiente composición: por cada parte de cemento, cuatro partes de arena cernida, media parte de cal hidratada, media parte de arcilla ó ladrillo molido. La cantidad de agua fue diferente tanto para las inyecciones (mortero fluido) como para el mortero de resanado (mortero de consistencia pastosa), colocando la conveniente y necesaria para garantizar la trabajabilidad en ambos casos. Los trabajos de rehabilitación del puente Libertador se realizaron en julio del 2.001 siguiendo todas las indicaciones dadas anteriormente. Durante la rehabilitación, una vez retirado todo el material de relleno colocado sobre el arco de mampostería, quedaron a la vista dos grietas longitudinales, que dividían el arco en tres sectores, la primera grieta (la más grande) que separaba el sector central del sector aguas abajo presentó una abertura de 3” (7,5 cm) en las proximidades de la clave (ver Fig. 3), la segunda grieta (la más pequeña) que separaba el sector central del sector aguas arriba presentó una abertura en las proximidades de la clave de 1” (2,5 cm), ambas grietas se cerraban a medida que se acercaban a la base del arco.

CONCLUSIONES Es necesario un conocimiento del comportamiento de los materiales utilizados en los puentes de mampostería, para ayudar con mayor apoyo tecnológico a la conservación y rehabilitación de estas estructuras, de manera tal que se pueda postergar la vida útil de este valioso patrimonio histórico. Para intervenir una estructura deben existir razones de peso que permitan tomar esa decisión, dos fundamentales son el debilitamiento estructural y el cambio de uso. La utilización de materiales modernos incorporados de manera adecuada permite mejorar las condiciones de los puentes de mampostería, aumentan la resistencia, la seguridad y la integridad estructural, disminuyen la vulnerabilidad ante los eventos que los pudieran afectar. Estos materiales deben ser utilizados de la manera que mas convenga y en común acuerdo entre restauradores e ingenieros. En el puente Libertador fue reforzado estructuralmente de manera tal que la intervención no es visible, fue posible conservar las características originales del puente proporcionando resistencia adicional, además de corregir los problemas que existían por la presencia de humedad. El puente Libertador forma parte de la historia de la población de Santa Cruz de Mora, con la intervención se logró mantener la integridad estructural de uno de los monumentos históricos más valioso de esta Ciudad y se podrá seguir usando con seguridad.

REFERENCIAS Centeno G. (1969), “Estudios Sismológicos”, segunda edición, Caracas. Enciclopedia Hispánica (1997), volumen 12, p.p. 319 Heyman J. (1995), “The Stone Skeleton”, Structural Engineering of Masonry Architecture, Cambridge University Press. Instituto Eduardo Torroja (1985), “Puentes Históricos”, Informes de la construcción, volumen 37, N° 375, noviembre. Paparoni L. A. (2001), “Puente Libertador, inaugurado el 07 de Mayo de 1.922”, mecanografiado, Santa Cruz de Mora, Edo. Mérida, Venezuela, septiembre. Torres R. A. (1999), “Informe sobre la Restauración del Puente Libertador”, mecanografiado, Santa Cruz de Mora, Edo. Mérida, Venezuela, diciembre.

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Figura 1 Puente Libertador, visto desde aguas arriba. Foto R.T.

Figura 2 Grieta longitudinal en la clave del arco, se observa pérdida de ladrillos, por la cara de intradós. Puente Libertador. Foto R.T.

Figura 3 Grieta longitudinal de 3” en las proximidades de la clave del arco, por la cara de extradós, visible una vez removido el relleno colocado sobre el arco. Puente Libertador. Foto R.T.

Figura 4 Eflorescencia, enmohecimiento, disgregación y deterioro de los ladrillos por la humedad. Se observa inclinación en la zona húmeda proveniente del contrafuerte izquierdo.

Puente Libertador. Foto R.T.

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SECCION TRANSVERSAL

RECALZADO

10.40

5.20

SOLERA

2.000.25 0.42

RECALZADO

ARCO NUEVOCONCRETO

ARCO ACTUALMAMPOSTERIA

SOLERA

2.000.42 0.25

0.25

1.20 1.20

Figura 5 Sección Transversal del puente

0.25

0.20

Ø 5

/8"C

/12.

5;L=

6m

0.20

Ø 3/8"

C/12.5;

L=5m

Ø 3/8"C/12.5;L=5m

Ø 3

/8"C

/12.

5;L=

6m

Ø 5/8"C/12.5;L=8m

0.20

0.20

Ø 3/8"C

/12.5;L=6m

Ø 5/8"C

/12.5;L=6m

Ø 3/8"C/12.5;L=8m

22

CONCRETO: f´c = 250 kg/cmACERO: Fy = 4200 kg/cmRECUBRIMIENTO: r = 4 cm

Figura 6 Refuerzo del arco

1137

151


Figura 7 Excavación, construcción de la base y colocación de la armadura de refuerzo del arco. Puente Libertador. Foto R.T.

Figura 8 Acero de refuerzo y anclaje en la mampostería. Puente Libertador. Foto R.T.

Figura 9 Nuevo arco de concreto armado, construido sobre el arco antiguo de mampostería. Puente Libertador. Foto R.T.

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sociedad mexicana de ingeniería estructural, a.c.los puentes de mampostería no escapan a estos...

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