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Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural

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1 Instituto de Ingeniería, UNAM 2 TGC Geotecnia

RESTAURACIÓN DEL TEMPLO DE CORPUS CHRISTI. ASPECTOS ESTRUCTURALES Y GEOTÉCNICOS

Roberto Meli Piralla1, Enrique Santoyo Villa2 Abraham Roberto Sánchez-Ramírez1 y Efraín Ovando Shelley1,

RESUMEN

La rehabilitación de este inmueble virreinal implicó un desafío particularmente interesante, por el grado de daño que había alcanzado y por las condiciones severas y cambiantes de asentamientos diferenciales que presentaba como consecuencia de la interacción con edificaciones vecinas. El proyecto se basó en un diagnóstico detallado de los origines de los problemas que se presentaban y de las condiciones de seguridad, así como en la aplicación de medidas de intervención originales, de tipo geotécnico y estructural para lograr un desempeño adecuado a largo plazo.

ABSTRACT

Rehabilitation of this important colonial building constituted an interesting challenge, because of the level of damage it had reached, and of severe conditions of differential settlements generated by a complex and changing interaction with nearby constructions. The project was based on a detailed diagnosis of the origins of the problems and of the safety conditions, as well as on the implementation of original rehabilitation measures aiming at attaining adequate long term performance.

ANTECEDENTES ASPECTOS HISTÓRICOS El inmueble se encuentra ubicado en la recién inaugurada Plaza Juárez, en el Centro Histórico de la ciudad de México; la plaza alberga dos grandes edificios, el de la Secretaría de Relaciones Exteriores y el del Tribunal Superior de Justicia del Distrito Federal. Se trata del templo del antiguo convento de monjas clarisas franciscanas indígenas, erigido por Pedro de Arrieta entre 1720 y 1724. El convento y en particular su templo sufrieron hundimientos severos desde sus primeros años, por lo que fueron objeto de reparaciones y reconstrucciones; ya en 1750 el templo tuvo que se reedificado por fray Juan de Dios Rivera y declarado monumento nacional el 19 de febrero de 1931. En el año de 1861 las monjas fueron exclaustradas, pero durante el Imperio regresaron, para volver a salir en 1867. A finales del siglo XIX el conjunto pasó a ser propiedad de José Ives Limantour, ministro de Porfirio Díaz, quien echó por tierra el convento y también una parte de la nave lateral oriente del templo, para hacer su casa. Después de la revolución el templo fue destinado a diversos usos, el último de los cuales fue como Museo Nacional de Artes Populares. En la parte faltante de la crujía oriente se construyó, en 1954 con proyecto del Arq. José Villagrán, un edificio de concreto de cuatro pisos. Actualmente, el templo, formado en su origen por tres naves, dos laterales y una central, conserva únicamente la primera crujía de la nave oriente. Su fachada antes de la restauración aparece en la Fig. 1. En la Fig. 2 aparece la planta del templo y en la Fig. 3 se muestra un corte; ambos tomados de los planos arquitectónicos. El Templo de Corpus Christi, al igual que la mayoría de las construcciones ubicadas en el Centro Histórico de la ciudad de México, ha sufrido a lo largo de sus casi tres siglos de existencia, severos daños estructurales a consecuencia del hundimiento que afecta de manera intensa a esa zona de la ciudad; dichos daños se acentuaron a consecuencia de otros factores como las alteraciones que ha tenido la estructura en varias ocasiones, la influencia del comportamiento de las cimentaciones de las construcciones vecinas, un incendio

XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006

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que afectó esencialmente los elementos de madera de la nave lateral poniente, y la falta de mantenimiento y el estado de abandono en que se dejó en inmueble por muchos años.

Figura 1 Fachada del templo antes de la restauración

Figura 2 Plano arquitectónico de la planta baja

Figura 3 Corte transversal


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PROYECTO DE REHABILITACIÓN En 2004 el templo fue sometido a un ambicioso y delicado proceso de restauración para que fuera sede del Acervo Histórico del Archivo de Notarías de la Ciudad de México. La obra fue realizada por el Gobierno del Distrito Federal, a través del Fideicomiso del Centro Histórico de la ciudad de México, y con la participación del instituto Nacional de Antropología e Historia. Como base para el proyecto, se realizó el diagnóstico de la seguridad estructural y de la situación geotécnica del templo, y posteriormente se desarrolló el proyecto para su rehabilitación respectivo. Para el diagnóstico se identificaron las características de los principales elementos estructurales y los daños que los afectaban, así como las intervenciones de carácter estructural efectuadas en el pasado. Asimismo, se midió la inclinación de los elementos de soporte para estudiar la configuración deformada de la construcción. Para conocer la cimentación y su estado de daño se efectuaron calas en diversos puntos. Con el responsable del proyecto arquitectónico de la rehabilitación, Dr. Francisco Pérez de Salazar, se analizaron diversas opciones para la intervención en el subsuelo y la cimentación, y para el refuerzo estructura, y se acordaron las que resultaron más congruentes con el proyecto general de restauración. En este trabajo se describe la problemática que enfrenta el inmueble, las deficiencias estructurales de origen y los mecanismos de falla detectados. También se presentan los criterios generales de rehabilitación, así como los detalles de las principales acciones, tanto geotécnicas como estructurales, realizadas para restituir la integridad de tan importante construcción.

CARACTERÍSTICAS DEL TEMPLO CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES

La estructura de soporte está resuelta mediante muros construidos con mampostería de piedras de tezontle, aglutinada con mortero de cal y arena (Fig. 4). La mayoría de los muros tiene espesores que oscilan entre 80 y 100 cm, excepto el muro de la fachada principal cuyo espesor no excede 70 cm. Este último muro, además, se caracteriza por sus grandes vanos (ver Fig. 1), los cuales reducen la capacidad estructural del muro.

Figura 4 Mampostería de tezontle típica de los elementos estructurales

La cubierta de la nave principal consiste en una bóveda de cañón corrido, prácticamente sin rellenos, lo cual es poco común en este tipo de construcciones (Fig. 5). La nave lateral poniente cuenta con sistemas de piso y techo de viguería de madera con pesados terrados.


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Figura 5 Bóveda de cañón corrido sin relleno

La cimentación del recinto fue resuelta mediante zapatas corridas de mampostería de piedra braza combinada con tezontle. Una muestra de las calas realizadas para conocer las características de la cimentación se aprecia en la Fig. 6; se encontró que las zapatas son una prolongación de los muros, ya que su sección no se ensancha sino que prácticamente respeta el mismo paramento de los muros; el peralte de la zapata de la fachada principal es de 120 cm y el correspondiente a la del lado poniente es de 190 cm; asimismo, se observó que el paramento de la zapata poniente es recto mientras que el la zapata norte tiene un ligero talud.

Figura 6 Cimiento de la esquina surponiente

DAÑOS ESTRUCTURALES

En términos generales, los daños que presentaba la estructura antes de su rehabilitación pueden agruparse de la siguiente manera: Nave principal. Debajo del arranque de la bóveda, el muro oriente presentaba grietas horizontales (Fig. 7); además podían apreciarse grietas con trayectoria cercana a la vertical, tanto en el muro testero como en el extremo norte de los muros longitudinales. En el intradós de la bóveda principal se observaban grietas longitudinales en la clave. Otro aspecto que llama la atención son las grietas transversales en esta misma bóveda y en la del coro, las cuales se localizaban cerca de la fachada principal (Fig. 8).


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Figura 7 Grieta horizontal en al muro oriente, debajo de la bóveda de la nave principal

Figura 8 Agrietamiento transversal de la bóveda por separación de la fachada

Nave lateral poniente. En los muros divisorios se habían abierto grandes vanos al modificar el uso del inmueble; estos vanos revelaban distorsiones angulares notables a simple vista (Fig. 9); a causa de esta deformación varios segmentos de los muros que aún permanecen presentaban grietas. Los sistemas de piso y cubierta de esta misma nave mostraban un estado de degradación avanzado, haciendo que las condiciones de estabilidad resultasen precarias.

Figura 9 Vanos abiertos en los muros divisorios de la nave poniente


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Fachada principal. La fachada principal tenía grietas con trayectorias inclinadas; las grietas surgían en la base, cerca de las esquinas, y se extendían hacia el centro afectando mampostería y sillería de piedra (Fig. 10 y 11).

Figura 10 Agrietamiento de la fachada principal

Figura 11 Detalle de agrietamiento de la fachada principal

Fachada poniente. El muro que define esta fachada tenía diversas aberturas y presentaba deformaciones en la dirección perpendicular a su plano, además de diversos agrietamientos (Fig. 12).

Figura 12 Deformación hacia fuera del muro oriente, y agrietamiento de uno de botarel de la nave principal


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Arcos botareles. Estos elementos estaban agrietados, principalmente en su unión con el muro poniente de la nave principal (Fig. 12). Deterioro de la mampostería. La mampostería aparenta ser, en general, de baja calidad y presentaba un estado de degradación avanzado, prácticamente en toda la construcción. Algunos muros carecían totalmente de piedras sólidas y otros tenían oquedades importantes; en diversas partes hay resanes con pedacería de piedra y ladrillo; la calidad del mortero luce más bien pobre. En ciertas zonas se habían desprendido piedras de la mampostería (Fig. 13).

Figura 13 Deterioro de la mampostería de los muros estructurales

Desplomes de muros. En la Fig. 14 se muestran las inclinaciones de los muros y otros elementos verticales de la estructura. Se aprecia una fuerte inclinación hacia el sur, que es máxima en la fachada y disminuye hacia el interior del templo; la fachada tiene una inclinación media, hacia afuera del templo, de 1 por ciento. En dirección transversal, la fachada poniente tiene una fuerte inclinación hacia afuera, cercana a 2 por ciento; el extremo oriente de la nave principal muestra también una fuerte inclinación hacia afuera, superior a 1 por ciento. Lo anterior revela tres problemas serios para la estabilidad de la estructura: la tendencia de la fachada principal a separarse del resto del templo y a voltearse hacia afuera (Fig. 15); lo mismo, aunque en menor grado para la fachada poniente; y, finalmente, la tendencia de la nave principal a abrirse, ocasionando la inestabilidad de la bóveda.

Figura 14 Desplomos de los muros del templo


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Figura 15 Mecanismo de falla por volteo hacia fuera de fachada

INTERVENCIONES PREVIAS Los daños que afectan al inmueble han venido evolucionando con el tiempo, prácticamente desde el inicio de su construcción. Esta situación obligó a que en diversas épocas se hicieran intervenciones de carácter estructural para poder preservar la integridad de la construcción. A continuación y de manera sucinta se comentan algunas de las principales intervenciones. Grapas de concreto. Estos elementos fueron insertados para unir el muro de la fachada poniente con las bases de los arcos botareles. Se trata de seis escuadras de sección rectangular de concreto reforzado, de aproximadamente 35 cm de peralte y 75 cm de longitud; estas piezas están embebidas en de la mampostería y se encuentran dispuestas a ambos lados de la bases de los arcos. Tensores. Por el extradós de la nave procesional poniente existen tensores realizados con perfiles tipo I de acero estructural. Al parecer estos elementos fueron colocados para tratar de evitar la separación de la fachada poniente respecto al resto de la estructura. Lamentablemente, los anclajes de estos elementos resultaron insuficientes para lograr dicho propósito, ya que la longitud de anclaje por adherencia de los perfiles en ciertos casos es del orden de 25 cm, lo que es escaso, en especial porque la mampostería en la que se encuentran embebidos no es de alta calidad. Esta situación resultaba evidente en uno de los anclajes que se estaba desprendiendo de muro. Cerchas de madera. Estos elementos fueron colocados debajo de la bóveda de la nave principal (Fig. 16) con la intención de mejorar las condiciones de estabilidad de la misma; sin embargo, se considera que su contribución es marginal, ya que la geometría de la bóveda de cañón no ha sufrido modificaciones importantes que pongan en riesgo su estabilidad.

Figura 16 Cerchas de madera colocadas a principios del siglo XX para evitar colapso de la bóveda


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DIAGNÓSTICO ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICO

Los daños en la estructura son el resultado de la combinación de varios factores, entre los principales pueden mencionarse los siguientes: Hundimientos diferenciales. Los hundimientos diferenciales que se han producido en la base del templo constituyen la principal causa de los daños que lo afectan, sobre todo debido a la irregularidad con la que éstos han progresado. Los factores principales que han contribuido a dichos hundimientos son: la extracción de agua del subsuelo para abastecer a la ciudad; los distintos grados de consolidación del suelo, debido a la presencia de construcciones anteriores debajo de los cimientos; la distribución irregular del peso de la estructura, ya que los muros que definen la nave principal transmiten mayores esfuerzos al suelo que los muros de las naves laterales; y la interacción con las cimentaciones de las construcciones vecinas, tanto las realizadas en el siglo XX como las anteriores. Agrietamientos en bóvedas de la nave principal y del coro. Uno de los problemas que con mayor frecuencia ocurren en este tipo de cubiertas es la separación de sus apoyos; sin embargo, en este caso la geometría de ambas bóvedas no parece haber sufrido deformaciones importantes, y los agrietamientos que por este efecto se presentan son leves. La separación de la fachada principal que se constata en las mediciones de desplomes que aparecen en la Fig. 14, y que es la causa del patrón de agrietamientos verticales en los muros longitudinales en los extremos próximos a la fachada, así como de las grietas transversales a la nave que afectan a las dos bóvedas. En la Fig. 14 puede apreciarse que la inclinación es mucho mayor en la fachada que en los apoyos de la bóveda, por lo que puede asumirse que por el momento no se presentan condiciones de riesgo significativo para la estabilidad de la bóveda. Agrietamientos en fachada principal y distorsión angular en nave poniente. Las cimentaciones mediante pilotes de punta realizadas para las construcciones vecinas, causaron alteraciones importantes en el patrón de hundimientos del recinto; por ello, a la inclinación que había acumulado el templo, antes de la construcción de dichas cimentaciones, se le sumó una configuración de deformaciones cóncava, misma que modificó las condiciones de apoyo de la cimentación; a esta situación se le atribuyen las grietas que afectan a la fachada principal del templo, así como buena parte de la distorsión angular de las crujías de la nave lateral poniente; también ha ocasionado un incremento de carga sobre los arcos botareles, con el consiguiente agrietamiento de la zona de contacto entre la parte superior de estos elementos y el muro poniente de la nave principal; otra evidencia de esta distorsión el desprendimiento del anclaje de uno de los tensores colocados sobre la azotea, entre el muro de la fachada poniente y el que soporta la bóveda principal. Por lo anterior, la fachada principal se consideró en condiciones de riesgo severo, principalmente en cuanto a su volteo hacia fuera, y también para la falla por cortante en su plano. Deterioro de la mampostería. El deterioro de la mampostería esencialmente se debe a la falta de mantenimiento, aunque también han contribuido otros factores como la falta de un sistema de drenaje pluvial eficiente y la presencia de oquedades que facilitan la captación de agua de lluvia saturando las mamposterías. Problemática geotécnica del sitio. El Templo de Corpus Christi y la ampliación del Arq. José Villagrán, al igual que muchas otras estructuras del Centro Histórico, presentan daños estructurales provocados por el hundimiento regional que le ha generado asentamientos diferenciales y que reducen su estabilidad estructural. La cimentación piloteada de los edificios que integraban el Conjunto Alameda impidió que el subsuelo colindante del templo siguiera libremente el hundimiento regional, lo cual ocasionó que sus muros oriente y poniente se asentaran menos que la parte central del Templo y quedó evidenciado por la inclinación que presentaban las grietas de su fachada principal. Los dos grandes edificios recién construidos en las inmediaciones, cuya cimentación se resolvió con pilas apoyadas en los depósitos profundos causarán un cambio en el patrón de asentamientos; el hundimiento regional que afecta esta zona provocará asentamientos diferenciales con las estructuras colindantes, en particular en el templo y en una fuente que ocupa una superficie aproximada de 1660 m2 que se construyó al sur del anexo de Corpus Christi, la cual es muy sensible a los asentamientos diferenciales.


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ANÁLISIS DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL

Se estudiaron las condiciones esfuerzos que se presentan en la estructura del templo ante distintas condiciones: para el efecto del peso propio de la edificación, para el de algunas configuraciones de hundimientos diferenciales y el de sismo. Para los análisis se elaboró un modelo detallado de elementos finitos de todo el templo. El modelo reproduce la geometría ideal del templo sin considerar daños, desplomes o hundimientos. Una limitación de estos análisis es que suponen un comportamiento elástico lineal de los materiales, lo cual no es representativo de un material con baja capacidad para resistir esfuerzos de tensión, como la mampostería, la que además se encuentra en un estado de agrietamiento avanzado por los hundimientos diferenciales. A pesar de ello, se considera que dichos análisis proporcionan resultados indicativos que son de mucha utilidad. Por una parte, efectos como el peso propio se transmiten esencialmente por fuerzas de compresión; por otra los análisis revelan las zonas donde son de esperarse agrietamientos a causa de los esfuerzos de tensión. Los análisis de elementos finitos se han complementado con otros basados esencialmente en condiciones de equilibrio. Algunos de los aspectos más relevantes de estos análisis se resumen a continuación. Topología del modelo. En la Fig. 17 puede apreciarse la configuración del modelo, así como los elementos que lo componen, los que son de distintos tipos: elementos sólidos tridimensionales para muros, y elementos placa para bóveda y sistemas de piso. El modelo contiene 2519 elementos sólidos, 481 elementos placa y 4747 nudos. Se asumieron pesos volumétricos medios iguales para tolos los elementos del mismo material; los valores fueron tomados de estudios anteriores sobre construcciones similares (Ref. 3); el peso volumétrico para la mampostería de tezontle se consideró de 1600 kg/m3, y el del concreto de 2400 kg/m3. Análisis ante cargas gravitacionales. En la Fig. 17 aparece la distribución de esfuerzos en la dirección vertical; en la mayor parte de la estructura estos esfuerzos no exceden 3 kg/cm2, lo cual resulta adecuado para una mampostería sana cuya capacidad varía entre 20 y 30 kg/cm2. También se aprecian concentraciones de esfuerzos en las mochetas que enmarcan la puerta principal y los vanos de las ventanas laterales; en esos casos los esfuerzos axiales en la dirección vertical alcanzan valores de 6 kg/cm 2. De este análisis también se obtuvo un peso total de la superestructura de 3500 t. También, se determinó que sobre los muros ubicados en los ejes B y C actúan las cargas mayores, debido a que además de su propio peso, estos muros soportan la bóveda de la nave principal. En los ejes B y C la carga media por unidad de longitud es de 35 y 36.5 t/m, respectivamente. Con estos valores, y asumiendo que el espesor de las zapatas de cimentación es del orden de 1.5 m, se estima que los esfuerzos en la zona de contacto entre la cimentación y el suelo exceden de 20 t/m2, lo cual resulta superior a lo que el suelo puede admitir para mantener los hundimientos dentro de límites razonables. En la bóveda los esfuerzos axiales son bajos y no exceden de 2.5 kg/cm2. La configuración deformada del modelo muestra que el muro del eje B se desplaza hacia el oriente más de lo que el muro del eje C se mueve hacia el poniente; esto esencialmente se atribuye a la falta del sistema de contrarresto del lado oriente, que hace más crítico el coceo de la bóveda. En resumen, los análisis muestran que ante cargas gravitacionales la estructura original debe tener un comportamiento satisfactorio; sin embargo, estos análisis corresponden a la geometría y propiedades teóricas de la estructura y no toman en cuenta las distorsiones, desplomos y daños que ha sufrido. Estos factores se consideran a continuación.


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Figura 17 Modelo de elementos finitos con distribución de esfuerzos por peso propio

Análisis ante hundimientos diferenciales. Se realizó el análisis de la estructura ante un escenario idealizado de hundimientos diferenciales; dicho escenario consintió en hacer descender la parte central de la estructura, manteniendo sin desplazamiento los apoyos de los muros laterales. Los resultados, mostrados gráficamente en la Fig. 18, indican una alta concentración de esfuerzos en el muro de la portada principal sobre todo del lado oriente; esto es debido, por una parte, a la presencia del gran vano de la ventana y, por otra, a que la nave lateral oriente carece de los muros de contrarresto. Esta situación, aunque es hipotética, trata de ilustrar el efecto que sobre la estructura causa la deformación cóncava de la base de la estructura.

Figura 18 Esfuerzos en la fachada principal por una configuración cóncava de asentamientos

Análisis sísmico. A partir del mismo modelo, y mediante un análisis dinámico, se determinaron las propiedades dinámicas de la estructura; los principales modos de vibración aparecen resumidos en la Fig. 19, donde puede apreciarse que el primer modo de vibrar es de traslación en la dirección oriente poniente y tiene un periodo de 0.27 segundos; este valor indica que se trata de una estructura rígida, lo cual resulta especialmente benéfico en este caso, debido a los movimientos del terreno en esa zona de suelo blando tienen períodos dominantes muchos más largos, superiores a 2 segundos, por lo que la estructura tiende a moverse junto con el terreno sin que haya amplificaciones importantes. Un estudio detallado de los efectos sísmicos de este tipo de monumento se realizó para la Catedral de México, sustentado en los resultados de los registros de la red de acelerógrafos colocada en dicho edificio (Meli et al 2001). Se obtuvo en ese trabajo un espectro de diseño específico para las condiciones de suelo del sitio y para


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las características de esa estructura. Se consideró que el edifico debería ser capaz de resistir un evento con una intensidad 50 por ciento superior a la del sismo del 19 de septiembre de 1985, y se estimó el espectro correspondiente escalando el registro obtenido en la base de la catedral para un sismo de intensidad menor. El espectro obtenido resulta con ordenadas muy bajas para el intervalo de períodos de interés, debido al efecto favorable de la interacción suelo-estructura y al alejamiento de los períodos fundamentales de la estructura y del subsuelo. Para esta estructura se optó por adoptar un espectro simplificado y conservador; por ello se consideró un espectro plano con una ordenada de 10 por ciento, el cual cubre holgadamente lo calculado para la Catedral.

Figura 19 Principales modos de vibración del templo

Se realizó un análisis modal espectral, considerando el espectro de diseño antes mencionado. Los resultados indican que los esfuerzos cortantes no exceden de 2 kg/cm2 en la mayoría de los casos, excepto en la zona de la fachada en donde se alcanza valores de 3 kg/cm2, sobre todo en las mochetas que flanquean vanos de puertas y ventanas. De estos análisis se concluyó que los sismos no constituyen una condición crítica para la estructura si se eliminan los problemas de volteo de la fachada y de la falla de esta por cortante en su plano. Los análisis anteriores y otros más específicos sirvieron de base para el diseño de las soluciones de refuerzo que a continuación se proponen.


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REHABILITACIÓN GEOTÉCNICA

De acuerdo con las condiciones que imponen los edificios vecinos al Templo aunadas al hundimiento regional, se plantearon dos acciones para protegerlo: a) Inducción un plano vertical de baja resistencia al corte. Para mitigar los efectos del asentamiento

diferencial que inducirán las cimentaciones de los edificios vecinos al Templo de Corpus Christi y la fuente, se realizó un corte vertical hasta 30 m de profundidad, para lo cual se construyeron pozos de inyección de agua o polímero, separados entre sí 2.0 m. La creación del plano de baja resistencia al esfuerzo cortante no pudo llevarse a cabo antes de la construcción de la fuente y por ello el lado oriente de dicho plano también envuelve a la fuente. El uso de planos de debilidad permite aislar los campos de desplazamientos de la estructura confinada por ellos, de los que existen en su entorno. Así, el templo podrá hundirse independientemente de las estructuras que existen a su alrededor, sin que la afecten, o bien logrando que esos efectos se mitiguen. Este concepto se utilizó por primera vez en la ciudad de México para aislar a la Capilla de las Ánimas, contigua al ábside de la Catedral Metropolitana, de los desplazamientos inducidos en esta última durante los trabajos de subexcavación que ahí se realizaron entre 1993 y 1998; también se creó un plano de baja resistencia al esfuerzo cortante entre la Casa de los Azulejos y el Edificio Guardiola, en la Av. Madero, con lo cual ambas estructuras se hunden ahora independientemente (Ovando et al, 2005).

b) Instalación de micropilotes ligados a la cimentación. Se instalaron 87 micropilotes como refuerzo de la

cimentación del templo, los cuales funcionarán como reductores de deformabilidad, trabajando fundamentalmente por fricción, ya que su punta no se apoya en ningún estrato resistente. Su nivel de desplante está a 25.0 m respecto al nivel de banqueta. Por el espesor de suelo deformable que tendrán debajo de su punta no se espera un cambio brusco en el comportamiento del edificio sino sólo una reducción en su velocidad de hundimiento. Los micropilotes empleados se desarrollaron especialmente para las condiciones geotécnicas de la ciudad de México. Se trata de elementos colados en el sitio, cubiertos por una tela geotextil que confina la lechada inyectada para formarlo. Ese geotextil se evita la migración de morteros inducida por el fracturamiento hidráulico de las arcillas.

Los trabajos para la instalación de los micropilotes y para la creación del plano de baja resistencia al esfuerzo cortante terminaron exitosamente en marzo de 2005. En la Fig. 20 se ilustra la posición de los nuevos edificios respecto al templo restaurado, y en la Fig. 21 la solución empleada; como ahí se ve en los sondeos de cono eléctrico que se presentan, las características geotécnicas son típicas de la zona precargada del Centro Histórico de la ciudad. La efectividad de la recimentación con micropilotes y del aislamiento con el plano de baja resistencia se deberá verificar mediante observaciones instrumentales periódicas. En lo que se refiere al plano de baja resistencia, se ha previsto reinyectarlo con polímeros, conforme se requiera, de acuerdo con los resultados dichas observaciones.


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Figura 20 Vista del templo restaurado; atrás los dos nuevos edificios sobre pilotes de punta

Figura 21 Esquema de las medidas geotécnicas de protección


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REHABILITACIÓN ESTRUCTURAL

Se describen a continuación de manera sucinta las principales medidas de refuerzo tomadas en las distintas partes de la estructura. Consolidación de mamposterías. Uno de los aspectos al que se prestó atención especial dentro del proceso de rehabilitación del templo es la consolidación de todas las mamposterías, debido a que ésta, desde la cimentación hasta la cubierta, incluyendo elementos decorativos y arcos botareles, muestra un estado de degradación avanzado. Para ello, se emplearon morteros y lechadas de buena calidad que mejorasen la cohesión entre las piedras y rellenasen los vacíos tan abundantes en estas mamposterías. La consolidación se complementó con la inyección de grietas y el remamposteo de las zonas más afectadas. Para la consolidación, las grietas se sellaron con mortero de buena calidad y se inyectaron con lechadas fluidas sin problemas de contracción. La inyección de las lechadas se realizó a una presión que no excedió 3 kg/cm2 mediante una bomba manual. Para lograr una mayor efectividad de las inyecciones se emplearon puertos de inyección formados con tubo flexible de cobre de ½” de diámetro, provisto de conectores tipo campana. En varias partes de la construcción a la mampostería le hacían falta piedras, o éstas se encontraban fracturadas; se restituyeron con piedras semejantes, aglutinadas con mortero con estabilizador de volumen; posteriormente, los huecos se inyectaron con lechadas similares a las empleadas en el caso de las grietas. Restitución de la parte oriente de la construcción. Los análisis realizados indicaron, como era de esperarse, que el templo tendría un mejor comportamiento estructural si contara con la porción oriente que le fue eliminada y que era parte del sistema de contrarresto, o sea tenía la función era tomar el coceo de la bóveda y los empujes que se generan durante un sismo. Para restituir la capacidad que tenía el edificio para tomar los empujes laterales, se estudió la posibilidad de hacer que el edificio de concreto adyacente tomara dichas acciones; sin embargo, desde el punto de vista conceptual se consideró que sería erróneo que la estabilidad de un monumento histórico tan importante dependiese de una construcción moderna, la cual además sería necesario reforzar tanto en su estructura como en su cimentación para cumplir con esa función. Por consiguiente, se optó por restituir la integridad del inmueble por sí solo, esencialmente mediante sistemas de tensores, como se describirá más adelante. Refuerzo de la cimentación. Se colocó un juego de trabes adosadas a las zapatas de mampostería, con el objetivo de crear una retícula continua que confinara la base de la construcción e diera rigidez a la cimentación para que los hundimientos tiendan a ser más uniformes. Esta solución, ilustrada en la Fig. 22, es complementaria al refuerzo mediante micropilotes.


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Figura 22 Esquema del refuerzo de la cimentación

Refuerzo de bóvedas. Para mejorar las capacidad estructural de la bóveda de cañón que cubre la nave principal, se consideró necesario añadir un sistema de tensores que tomara de manera efectiva el coceo que ésta genera. De esta manera el sistema de contrarresto sólo tendrá que tomar una fracción de esta acción más los empujes que se generen por los efectos de los sismos o de los hundimientos diferenciales. Para el diseño de los tensores se supuso que la bóveda se encuentra triarticulada, con una articulación en la clave y dos más en los riñones. La posición de los tensores en los riñones obedeció a dos propósitos principales: el primero es recibir de manera eficiente el empuje horizontal que genera la bóveda, y el segundo es evitar que el anclaje de los tensores del lado oriente interactúe con el edificio adyacente. El sistema de refuerzo correspondiente se ilustra en la Fig. 23. La colocación de los tensores permitió retirar las cerchas de madera colocadas debajo de la bóveda. Primero debió retirarse una cercha y después se pudo colocar un juego de tensores en esa posición; se repitió el proceso de manera secuencial hasta retirar la totalidad de las cerchas. Por el extradós de la bóveda se colocó una capa de concreto reforzado que abarcó la primera crujía en la dirección longitudinal; esta capa tiene dos propósitos: el primero es mejorar la continuidad en la dirección longitudinal, la cual se ha visto afectada por el desplomo hacia el norte que ha experimentado la fachada principal; el segundo, y más importante, es servir de apoyo a un juego de tensores que se requieren para sujetar el muro de la fachada principal.


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Figura 23 Esquema de los sistemas de tensores para la restricción al volteo de los muros longitudinales

Refuerzo del piso del coro. Para lograr un comportamiento más uniforme del templo se ha colocado una armadura horizontal de acero sobre la bóveda del coro; dicho elemento queda anclado tanto a los muros laterales como al muro que forma la fachada norte (Fig. 24). De esta manera el refuerzo en este diafragma horizontal contribuye a restringir la separación tanto de los muros longitudinales como la de la fachada principal.

Figura 24 Armadura horizontal en el piso del coro para anclar tensores de la fachada principal

Refuerzo de pisos de la nave lateral. Los sistemas de piso de la nave lateral poniente presentaban un estado de deterioro tan avanzado que impidió considerar su preservación. Se decidió reconstruirlos para que, además de su función de piso, constituyeran un diafragma capaz de transmitir de manera eficiente las fuerzas de inercia hacia los muros de soporte y alojar tensores para anclar el muro poniente que está muy desplomado. Se empleó el sistema estructural denominado losacero, apoyado sobre vigas de acero paralelas.


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Refuerzo de la fachada poniente. Diversos intentos se habían realizado en el pasado para evitar la inclinación hacia afuera de la fachada poniente; los resultados habían sido insuficientes debido principalmente a la falta de efectividad de sus anclajes. Para mejorar la estabilidad de esta fachada se aprovecharon las vigas metálicas que soportan los diafragmas de los sistemas de piso y cubierta de la nave lateral poniente, para colocar un juego de tensores, como se indica esquemáticamente en la Fig. 15. Estos dispositivos se han concebido para que restrinjan la separación tanto de la fachada poniente como de la fachada principal; naturalmente, esto último sólo en la zona en donde la fachada está en contacto con dichos diafragmas. Restitución de los muros de contrarresto de la crujía lateral. La crujía de capillas del lado poniente tuvo en sus orígenes gruesos muros transversales que eran los principales responsables de resistir los empujes laterales de la bóveda; al cambiar el uso del edificio, buena parte de estos muros fue demolida para permitir el paso a través de ellos. Se consideró necesario restituir dichos muros, dejando únicamente pequeños vanos para el paso. Refuerzo de la fachada principal. A diferencia de la fachada poniente, pocas acciones se aprecia que se hayan realizado para evitar el desplazamiento hacia afuera de la fachada principal. Como se ha indicado en los párrafos anteriores, esta fachada se ancló al resto de la construcción mediante tensores colocados a distintos niveles. El anclaje resultó ser una operación bastante compleja debido a las restricciones para colocar los tensores y sus anclas sin afectar los valiosos ornamentos de la fachada. Un primer nivel de tensores se ubicó a nivel del piso del coro, anclado hacia adentro a la armadura horizontal colocada, como se ha dicho, en extremo de ese piso; tensores adicionales se colocaron en el recubrimiento de concreto de la bóveda, siguiendo la curvatura de la superficie exterior de ésta; dos niveles más de anclaje se ubicaron en correspondencia con los sistemas de piso y techo de la nave lateral poniente. Para minimizar el impacto visual de los anclajes de los tensores sobre la fachada, se emplearon barras de pequeño diámetro con placas de anclaje de dimensiones reducidas que se ocultaron como se ilustra en la Fig. 25; se cortó y extrajo cuidadosamente una rodaja circular del recubrimiento de la fachada; después se perforó la mampostería y se insertó el tensor con su pequeña placa de anclaje; finalmente se volvió a colocar en su posición la rodaja de recubrimiento.

Figura 25 Detalle para ocultar el anclaje de los tensores en la fachada

Acciones complementarias. La humedad es otro aspecto muy importante que ha contribuido al debilitamiento de la estructura. Además del propio deterioro de los sistemas de cubierta que facilitan el paso del agua de lluvia hacia el interior del recinto, existían varios detalles arquitectónicos en las azoteas que permitían la acumulación de agua de lluvia. Se hicieron las adecuaciones necesarias para evitar que en el futuro el agua de lluvia se filtre al interior del recinto. En diversos muros existían vanos de puertas y ventanas de amplias dimensiones. Estos debilitan notablemente la capacidad de los muros para resistir los efectos de los sismos y de los asentamientos diferenciales.


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Particularmente crítica resultaba al respecto la situación de la fachada principal en la que se había agrandado con el tiempo el tamaño de las ventanas, lo que contribuyó a los fuertes agrietamientos que la han afectado. Se acordaron con los arquitectos restauradores diversas reducciones en el tamaño de los vanos, así como refuerzos locales en la periferia de los mismos. Se hizo énfasis en la necesidad de implementar un programa de monitoreo en la estructura para conocer la evolución de los hundimientos en la base de la estructura así como los desplomos de sus fachadas y los eventuales agrietamientos. Dicho programa también permitirá conocer la efectividad de las acciones realizadas en la intervención tanto en la estructura como en la cimentación; esto especialmente en relación con la capacidad de la pantalla antifriccionante para reducir los efectos que sobre la estructura tengan las demoliciones hechas de los edificios vecinos, así como la construcción de la nueva fuente y, sobre todo, los dos grandes edificios que integran la plaza.

COMENTARIOS FINALES

Como se ha podido apreciar de la descripción anterior, la conservación de la integridad estructural de edificios virreinales sometidos a las condiciones tan severas de hundimientos diferenciales que se dan en el centro histórico de la ciudad de México constituye un gran desafío. Para este edificio se diseñó cuidadosamente un conjunto de acciones tendientes a reducir los asentamientos diferenciales en la estructura así como la vulnerabilidad de ésta a los mismos, con lo que se puede confiar en un comportamiento adecuado por un buen tiempo; sin embargo, a menos que se tomen medidas drásticas para reducir la extracción de agua del subsuelo de la ciudad, el hundimiento regional seguirá creciendo a tasas semejantes a las actuales, por lo que ninguna solución puede considerar como definitiva.

REFERENCIAS Meli, R., D. Rivera, R. Sánchez y E. Miranda, “Instrumentación sísmica de la Catedral Metropolitana. Resultados 1997-2000” Ingeniería Sísmica, No. 65, jul-dic 2001. pp. 17-48. Ovando Shelley E., Santoyo E. y Hernández V. (2005). “Aspectos geotécnicos para la preservación de cinco monumentos arquitectónicos en la ciudad de México”. Memorias de la reunión conmemorativa Enrique Tamez González, México: Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, 79-98. Sánchez Ramírez A. R., Meli Piralla R. y Luna Arroyo J. L, “Propiedades mecánicas de materiales empleados en la construcción de monumentos históricos de la ciudad de México“. Jornadas SAM 98 - Iberomet V , Rosario de Santa Fe, Argentina, septiembre de1998.

restauraciÓn del templo de corpus christi. …roberto meli piralla1, enrique santoyo villa2 abraham...

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