Uploaded by Ricardo Proaño Tataje

Proaño - Zavala - Igarashi - Iglesia Soledad

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CENTRO PERUANO JAPONES DE INVESTIGACIONES
SISMICAS Y MITIGACION DE DESASTRES
ESTUDIO DE EVALUACION ESTRUCUTRAL
DE LA CAPILLA DE LA SOLEDAD
Ricardo Proaño(1) Carlos Zavala(2) Lucia Igarashi(3)
(1)
Asistente de Investigación – Ing. Civil - CISMID/FIC/UNI
(2) Profesor Asociado - CISMID/FIC/UNI
(3) Bachiller en Ing. Civil - CISMID/FIC/UNI
ANTECEDENTES
Mediante un convenio tripartito firmado el año 2000, entre la ONG-Perú,
representada por el Dr. Masami Fujisawa, el Instituto Nacional de Cultura –
INC, representado por la Dra. Bertha Estela y el CISMIC/FIC/UNI
representada por el Ing. Luis González Cacho, se acordó el desarrollo de
un estudio de vulnerabilidad sísmica de la Capilla de Nuestra Señora de la
Soledad, sito en el Jr. Ancash cuadra 3 esquina con el Jr. Lampa cuadra 1,
la misma que forma parte del complejo histórico de San Francisco.
El presente informe muestra los resultados de la parte concerniente a
CISMID/FIC/UNI en el desarrollo de una investigación que involucre los
aspectos de vulnerabilidad estructural y solicitación sísmica.
RESEÑA HISTORICA DE LA IGLESIA DE LA SOLEDAD
La Iglesia de la Soledad fue construida por Pedro Fernández de Valdés y se dice
que su construcción se inicio entre 1569 y 1574. La Capilla forma un todo
conjuntamente con el convento y la Iglesia de San Francisco. Ubicada en la
esquina de la plazuela da un aire místico a la construcción colonial.
Se cree que se levanto en el último tercio del siglo XVI siendo guardián de San
Francisco el Padre Fray Juan de la Cava. En un rotulo existente en la capilla se
menciona lo siguiente:” que reinando la Católica Majestad de Fillipo tercero, se
acabo esta capilla de los hermanos de Nuestra Señora de la Soledad, siendo
Mayordomos Francisco Martín de Reyna u Hernando Sánchez”. Debido al sismo
que azoto Lima el 19 de Octubre de 1609, las bóvedas de la catedral tuvieron que
ser demolidas, y durante este tiempo la Iglesia de la Soledad sirvió de templo
catedralicio. Se dice que la capilla que perduro hasta 1670 no tenía gran valor
arquitectónico ni artístico. Se dice que su situación topográfica la hacia antiestética
y molesta ya que le robaba simetría al templo principal. Se cuenta que la primera
piedra de la construcción que conocemos hasta nuestros días fue colocada por el
Virrey Don Pedro Fernández de Castro, Conde de Lemus, Virrey del Perú. De
acuerdo al testimonio del Padre Jesuita Rodrigo de Valdés, se sabe que la capilla
de la Soledad a raíz de su reedificación era el templo preferido del Virrey Don
Baltazar de la Cava, Conde de Castellar.
VISTA GENERAL DE LA IGLESIA
DE LA SOLEDAD
Planta general de la edificación
Vista exterior
VISTAS INTERIORES DE LA IGLESIA
VISTAS INTERIOR
DE LAS CATACUMBAS
EVALUACION DE DAÑOS
Separacion de muros y bobeda de techo
Separacion de muro y bobeda de techo
Daño en muro – desprendimiento de tarrajeo
Separación entre muros
Separación entre muros
Separacion entre muro y bobeda de techo
Agrietamiento en arco
Agrietamiento de bobeda central
Agrietamiento de bobeda
Agrietamiento en arco
Separacion de muro y bobeda de techo
Agrietamiento en muros de albañilería – 2do piso
CONFIGURACION ESTRUCTURAL
• En planta la estructura es regular, la iglesia actual posee una distribución de
cruz interior con pequeñas alas.
• En altura la estructura es basicamente regular, con 2 torres en la parte
delantera.
• La estructura de la Iglesia de la Soledad esta compuesta básicamente por un
sistema de muros de corte de mampostería que sirven de sujeción al techo. Los
techos estan conformados por arcos y bobedas. Los arcos son de mamposteria.
Las bobedas son livianas y estan hechas de madera, caña y yeso + torta de
barro.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
El material preponderante en la iglesia es la albañilería de bloques de ladrillo de
arcilla. Esta albañilería ha sido asentada con una mezcla de cal y arena.
Para conocer el comportamiento de esta albañilería se tomaron bloques como
muestra para ser ensayados bajo compresión axial.
Después del terremoto de 1687 las cubiertas de cal y ladrillo sufrieron daños,
motivo por el cual fueron reemplazadas por las bóvedas de madera, caña y yeso
con torta de barro, que permanece hasta la actualidad. No se ha podido obtener
muestras del material del techo abobedado.
Izquierda: Bloques de muestras de muros de albañileria. Derecha: Ensayo de compresion axial.
Utilizando una maquina de compresión Ele se sometieron los ladrillos a compresión
uniaxial. En la muestra M-1se observo que el fisuramiento se inicia para un nivel de
carga de 5000kg, llegándose a la rotura de la muestra en una carga de 13870kg. En
esta muestra se tiene que la fisurasión se inicia bajo un esfuerzo axial de
20.16kg/cm2 y la rotura se alcanza a 55.93kg/cm2. En la muestra M-2 se aplico la
carga axial encontrándose que la fisuración se inicio a los 9000kg y la rotura del
espécimen se dio a los 25350kg. Para este espécimen los valores de esfuerzo en
fisuramiento corresponden a 37.47kg/cm2 y la rotura a un esfuerzo de 105kg/cm2.
De estos ensayos se puede deducir que el esfuerzo de compresión axial promedio
en rotura es del orden de 80.73kg/cm2. Bajo esta consideración y de acuerdo a la
norma técnica NTE-E070 de albañilería la unidad estudiada clasifica como un
ladrillo artesanal en cuyo caso es posible asumir un valor de esfuerzo de rotura en
pilas f’m = 35kg/cm2. Para este valor de f’m corresponde un modulo de elasticidad
(E) del orden de E = 500 f’m= 17500kg/cm2. Este valor del modulo de elasticidad
será considerado en el análisis del modelo matemático idealizado para esta
estructura.
MODELOS MATEMATICOS
Modelo 1:
superestructura
Modelo 2:
superestructura + suelo
CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DE
Modelo 1:
LA ESTRUCTURA
Modo 1: T=0.37s.
Modo 2: T=0.26s.
Modelo 1:
Factores de participación de masa
TABLE: Modal Participating Mass Ratios
OutputCase StepType StepNum Period
Text
Text
Unitless
Sec
modos
Mode
1
0.326
modos
Mode
2
0.261
modos
Mode
3
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modos
Mode
4
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modos
Mode
5
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modos
Mode
6
0.213
modos
Mode
7
0.200
modos
Mode
8
0.192
modos
Mode
9
0.185
modos
Mode
10
0.183
modos
Mode
11
0.174
modos
Mode
12
0.169
modos
Mode
13
0.166
modos
Mode
14
0.161
modos
Mode
15
0.152
modos
Mode
16
0.149
modos
Mode
17
0.147
modos
Mode
18
0.144
modos
Mode
19
0.139
modos
Mode
20
0.136
modos
Mode
21
0.133
modos
Mode
22
0.131
modos
Mode
23
0.130
modos
Mode
24
0.127
modos
Mode
25
0.125
modos
Mode
26
0.120
modos
Mode
27
0.118
modos
Mode
28
0.116
modos
Mode
29
0.112
modos
Mode
30
0.111
modos
Mode
31
0.110
modos
Mode
32
0.108
modos
Mode
33
0.104
modos
Mode
34
0.103
modos
Mode
35
0.103
modos
Mode
36
0.102
modos
Mode
37
0.101
modos
Mode
38
0.099
UX
Unitless
0.40
0.11
0.00
0.00
0.04
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0.00
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0.00
0.00
0.01
0.00
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0.00
0.00
0.01
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0.00
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0.00
0.00
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0.00
0.00
0.00
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UY
Unitless
0.00
0.01
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0.00
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0.01
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UZ
Unitless
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SumUX
SumUY
SumUZ
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Unitless
Unitless
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0.549
0.21
0.094
0.549
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0.549
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0.417
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0.559
0.418
0.121
0.56
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0.132
0.56
0.444
0.135
0.569
0.469
0.136
0.569
0.472
0.136
0.587
0.48
0.137
0.587
0.482
0.143
0.587
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0.144
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0.504
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0.68
0.509
0.148
0.681
0.51
0.163
0.681
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0.683
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0.538
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0.704
0.553
0.191
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0.553
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0.192
RX
Unitless
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RY
Unitless
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0.000003336
RZ
SumRX
SumRY
Unitless
Unitless
Unitless
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0.528
0.012
0.113
0.528
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0.58
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0.61
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0.621
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0.276
0.626
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0.297
0.626
0.014
0.299
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0.015
0.299
0.649
0.02
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0.654
0.017
0.305
0.654
0.002989
0.308
0.654
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0.326
0.655
0.0004843
0.328
0.655
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0.328
0.657
0.006087
0.329
0.662
0.001979
0.339
0.662
0.004159
0.341
0.662
0.0004813
0.342
0.667
0.011
0.342
0.667
0.01
0.344
0.667
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0.346
0.667
0.004343
0.346
0.67
0.0007398
0.346
0.67
0.00003866
0.351
0.67
ESTUDIO DE
MICROTEPIDACIONES
DEFORMADAS DE LA ESTRUCTURA
Direccion X:
Los desplazamientos se pueden apreciar en la Figura, donde en la dirección X-X
en las torres son del orden de 2.61 cm. En la primera nave se encontraron
desplazamientos del orden de 3.33cm. En la segunda nave los desplazamientos
son del orden de 3.48 cm.
En la tercera nave se llegaron a desplazamientos de 3.63 cm. En la 4ta nave (la
que contiene el domo esférico) los desplazamientos son del orden de 5.37 cm. En
la última nave los desplazamientos son del orden de 1.50cm. Se puede observar
que los desplazamientos son mayores en la nave que contiene el domo
esferoidal, y lo que coincide con el daño, ya que en esa zona se están han
separado las paredes del techo.
Direccion Y:
los desplazamientos en la dirección Y-Y, donde los desplazamientos fueron del
orden de 3cm en las torres delanteras. Para la primera nave se encontraron
desplazamientos
del orden de 0.57cm. En la segunda nave los
desplazamientos máximos fueron del orden de 0.66cm. En la tercera nave se
determinaron valores del orden de 0.57cm. En la 4ta nave (la que contiene el
domo esférico) los desplazamientos máximos llagaron a ser del orden de 2.31
cm. En la ultima nave los desplazamientos son del orden de 1.05 cm. Se puede
observar que en este caso las torres en su parte superior (libre) tienen mas
desplazamientos que el resto y en segundo lugar el domo central.
ESFUERZOS EN MUROS Y TECHOS:
Esfuerzos verticales debido a peso propio
Esfuerzos horizontales – accion : sismo dir Y
Esfuerzos mínimos
Esfuerzos máximos
Esfuerzos horizontales – accion : sismo dir X
Esfuerzos mínimos
Esfuerzos máximos
Esfuerzos de corte – accion : sismo dir X
Esfuerzos de corte maximos y minimos debido a sismo en sirección X
S12-esfuerzos mínimos y máximos, sismo X-X
S12-esfuerzos mínimos y máximos, sismo Y-Y
Los esfuerzos de corte cuando el sismo afecta a la estructura en la dirección X-X.
De acuerdo a la Norma NTE-E070 para el diseño con albañilería el esfuerzo en
corte máximo permisible es del orden de 1.8kg/cm2 para morteros con cal.
Asimismo de la experiencia en laboratorio se puede asegurar que la resistencia
ultima al corte se alcanza con un valor de 3.2kg/cm2.
Para la demanda de 450gals se tienen esfuerzos de corte del orden de 2.5kg/cm2
valor cercano al esfuerzo ultimo.Se puede apreciarse en las cercanías al altar
mayor que el encuentro arco con el muro presenta esfuerzos de corte bastante
altos que incluso llegarían al valor de 3.0kg/cm2. Este análisis justifica el estado
encontrado en los encuentros de arcos con muros en donde se han hallado
esfuerzos bastante altos que se aproximan al valor de rotura.
INTERACCION ENTRE EL SUELO
Y LA ESTRUCTURA:
Después de los analisis sobre la
estructura se ha encontrado que los
esfuerzos en el terreno no sobrepasan
los 2kg/cm2 en caso de cargas de
gravedas y de 3.8kg/cm2 en caso de
sismo, siendo el valor supesto como
admisible para el terreno de lima de
3.5kg/cm2 a 4kg/cm2 . Se observa que
los esfuerzos no afectan de manera
significativa a las catacumbas.
CONCLUSIONES:
 Se desarrollo un estudio de la vulnerabilidad sísmica de la Iglesia de la Soledad.
En este se investigo la calidad de los materiales, las características dinámicas a
través de microtrepidaciones y se desarrollo un modelo matemático en base a
elementos finitos para simular la demanda sísmica frente a un sismo severo.
 Se realizaron simulaciones considerando una demanda sísmica de 450gals como
sismo extremo. Se encontró que la iglesia en la dirección Y-Y se comporta bien
dada la gran cantidad de muros en ambos lados.
 En la simulación sísmica para la dirección X, se encontró que la respuesta no
muestra un buen comportamiento ya que en esta dirección la estructura presenta
poca rigidez debido a la existencia de dos columnas (muros de poco ancho) que
están unidas por un techo de gran masa que se mueve y en los extremos y que
además no posee un empotramiento perfecto a las columnas (o muros)
 En la inspección se comprobó que no existe una buena conexión entre muros y
techo (columnas y techo). Lo normal es que ante los giros que ocurran en el techo
no sean los mismos de la columna. Por esta razón se generan tracciones en el
borde de los muros y arcos que llegan a aproximarse a los esfuerzos de rotura,
razón por la cual los muros en la actualidad se han separado del techo.

En general existe una buena cantidad de muros en el eje Y, mas no en el eje
X, es decir la estructura es vulnerable ante las solicitaciones en este ultimo eje.
Muchas Gracias
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