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1. INTRODUCCIÓN
El presente trabajo surge de una intervención realizada en la actual Iglesia de la localidad de Salsipuedes, provincia de Córdoba, Argentina.
La Capilla fue construida en el periodo 1875-1885. Al derrumbe del techo original se lo rehace en 1894 tal como hoy se conserva.
La estructura de madera del techo de la iglesia está conformada por 22 vigas denominadas de par y nudillo apoyadas sobre muros de mampostería de ladrillo de 70 cm de espesor. Ver “Figuras 1 y 2”.
Luego del relevamiento geométrico de la estructura se procedió a la tipificación de la madera utilizada en el Laboratorio de Dendrología y Xilología de la Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Nacional de Santiago del Estero. Simultáneamente se realizaron ensayos para conocer las características físico-mecánicas de las maderas en el laboratorio del Taller de Investigación de Diseño Estructural de la Universidad Nacional de Córdoba.
Una vez conocida la conformación de la estructura, el tipo de madera y sus características físico mecánicas se resuelve la misma con modernos procedimientos de análisis, realizando la verificación seccional siguiendo los lineamientos de la Norma Brasilera NBR 7190, determinando su grado de seguridad.
En el momento de esta intervención la iglesia se encuentra inhabilitada por signos externos de manifestaciones patológicas de algunos elementos estructurales de madera y de sus apoyos.
Del estudio del comportamiento estructural de las vigas de madera se proyectan refuerzos y se recomiendan terapias para las barras dañadas, orientadas a su conservación y mantenimiento.
2. INVESTIGACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LA ESTRUCTURA ACTUAL
2.1 Determinación de la conformación de cubierta y análisis de carga
Alfajías ------------------- 7,42 kg/m2
Bovedillas --------------- 42,0 kg/m2
Carpeta 3 cm ------------ 66,0 kg /m2
Teja española ------------100,0 kg/m2
Total ----------------------215,42 kg/m2
Análisis de Cargas de Cubierta.
Carga Permanente por metro lineal incluido el peso propio g = 215,42 + 10.8= 226,2 kg/m. Carga variable de uso p= 18 kg/m. Se han impactado las cargas para cubrirse de las incertidumbres de los valores de las mismas (1).
(1)
2.2 Resultados de la Identificación de la madera y determinación de las características físico mecánicas
Las muestras fueron analizadas macro y microscópicamente y los resultados indican que corresponden a Gimnosperma, familia Pinaceae, Ge Pinus, especie: Pinus taeda.
El mismo es conocido vulgarmente como Pinotea, proviene de EE UU, del área de dispersión natural donde el crecimiento es muy inferior al que actualmente se obtiene de plantaciones comerciales de Argentina. Ver “Figura 5”
En el laboratorio del Taller de Investigación de Diseño Estructural de la Facultad de Arquitectura de la Facultad de Arquitectura de la UNC se determinaron las características físico-mecánicas de la Pinotea resultando:
Densidad básica:
Resistencia característica de compresión paralela a la fibra:
Módulo de Elasticidad Medio
2.3 Verificación Seccional de los pares y nudillo
Se determina la resistencia de cálculo a compresión de la madera según la siguiente expresión (2)
(2)
El Módulo de elasticidad efectivo para calcular deformaciones será (3):
(3)
En sección 1-1 se hallan las solicitaciones máximas M=0,73 tnm, N=1,913 t ver “Figura 6”.
Dimensiones de la sección b = 7 cm, d = 15 cm por la tanto A = 105 cm2 y Módulo resistente W = 262.5 cm3. La tensión de trabajo en la sección será: (4)
(4)
Se puede apreciar que la tensión de trabajo es muy superior a la resistencia de cálculo (296 kg/cm2 >> 136 kg/cm2) hecho que queda evidenciado en los deterioros sufridos por este tipo de estructuras en dicha sección. Ver fotografías “Figura 7”
3. PROYECTO DE MODIFICACIÓN DE LA ESTRUCTURA Y SU RESOLUCIÓN
Se proyecta adicionar una barra metálica que vincule los dos apoyos, para lo cual se emplea una barra de acero de 14mm de diámetro de modo de no perturbar demasiado la calidad espacial interior original. Ver “Figura 8”.
Se procesa la nueva estructura con el mismo estado de cargas de la anterior obteniendo las nuevas solicitaciones. Ver “Figura 9”
3.1 Verificación Seccional de los pares y nudillo
Verificación de pares. Solicitaciones en Barra 1, M = 0.058 tnm, N = 1,86 t
La tensión de trabajo en B1 de la estructura modificada será (5)
(5)
Solicitaciones en Barra 2, M = 0,125 tm, N = 0,79 t
La tensión de trabajo en B2 será (6)
(6)
Ambas tensiones de trabajo son menores que la resistencia de cálculo.-
Verificación de nudillo. La Barra 5 que en la estructura original trabajaba a tracción, en el nuevo esquema proyectado está solicitada a compresión con un valor N = 1,008 t con una esbeltez importante determinada a partir de su longitud=380 cm y radio de giro i min =4,08cm (7)
(7)
Por este motivo se diseña la incorporación de una barra apareada de igual sección vinculada mediante separadores discontinuos para asegurar su correcto comportamiento a compresión. Ver detalle del nuevo nudillo en “Figuras 10 - 11”
4. RECOMENDACIONES DE ACTUACIÓN EN BARRAS DAÑADAS
En la capilla se relevaron distintos tipos de daños que se podrían clasificar en los siguientes, por un lado pudrición del par en las zonas de los apoyos y por otro, fisuras paralelas a las fibras tanto en pares como en nudillo y barras quebradas en la unión par y nudillo.
Al comenzar los trabajos de colocación de la caja metálica receptora del tensor se encontró una nueva manifestación patológica, la pudrición del par en la zona de contacto con la mampostería. Ver “Figura 12”. La terapéutica curativa adoptada para este caso fue la transformación de la sección dañada por otra mixta de madera y resina epoxi. Se eligió esta solución ya que la sustitución de las piezas dañadas era muy compleja y difícil de conseguir el mismo tipo de madera en el mercado actual.
El proceso de recuperación consiste en una limpieza profunda de la zona afectada, la unión entre el mortero epoxídico y la madera sana es reforzada insertando varillas de acero en perforaciones de un diámetro 2 mm mayor que el de la varilla para que la resina epoxi penetre en dicha cavidad y por último se procede a la reconstrucción de la sección mixta rellenando con mortero epoxi hasta recuperar las dimensiones originales.
Por otro lado para las otras manifestaciones se descartó una incremento de las características físico mecánicas con escuadras de madera o acero mediante operaciones de grapado o cocido ya que por tratarse de una estructura a la vista de una edificación de valor patrimonial se debía mantener la calidad espacial interior y la intervención debía tener un impacto visual mínimo.
En los pares con fisuras paralelas a las fibras y muy profundas se procedió luego de su limpieza a la colocación de resina epoxi asegurándose su ubicación mediante varilla roscada perpendicular a las fibras ajustadas con arandela y tuerca fresadas para mejorar su terminación.
Para los casos de vigas quebradas pero madera sin pudrición se utiliza el cocido interno con varillas de acero y resina epoxi. Se recuerda que estos daños, fisuras y quebraduras se han producido por las solicitaciones del Sistema estructural anterior y que en la propuesta estructural actual las mismas disminuyen notablemente. Ver “Figura 13”.
Así mismo cabe aclarar que durante el proceso de ejecución de la recuperación por tratarse de un edificio patrimonial las cargas del techo no fueron retiradas sino que se implementó un sistema de puntales telescópicos a ambos lados de cada cabriada produciendo presión interior sobre las correas, para alivianar las cargas que luego de realizar el pretensado del tensor de refuerzo se retiraron para garantizar el cambio de sistema estructural.
5. CONCLUSIONES
El análisis estructural, la verificación del sistema estructural original explican el motivo de los daños ocurridos en los pares y en el apoyo de los mismos que motivaron la inhabilitación de la iglesia.
El proyecto de recuperación que se está actualmente concluido, modificó el comportamiento de los elementos estructurales haciendo que los mismos trabajen con un grado de seguridad adecuado logrando una intervención respetuosa del valor patrimonial de la obra. “Figura 14”.
5. AGRADECIMIENTOS
Los autores desean agradecer a la Comisión Directiva de la Parroquia Nuestra Señora del Rosario de Salsipuedes que confió en nuestro servicio y brindó toda la colaboración para el relevamiento, diseño y ejecución de los trabajos de recuperación de la Iglesia.
