Las ciudades son testigos silenciosos de la historia, reflejando el paso del tiempo a través de sus construcciones y estilos arquitectónicos, verdaderos monumentos que narran épocas pasadas, tradiciones y estilos de vida. Son un legado histórico y cultural, que en ocasiones desafían los nuevos tiempos y permanecen con la frente en alto ante los cambios del entorno. Aquellos, son catalogados como edificios patrimoniales o de valor histórico, los cuales se convierten en un interesante campo de estudio que involucra una variedad de disciplinas que buscan comprender y conservar este legado, incluida entre ellas la ingeniería estructural.

En términos generales, la ingeniería estructural está enfocada en el desarrollo de infraestructura que resuelve las necesidades de la sociedad, mediante tecnologías y procesos constructivos regulados según las normativas vigentes de cálculo y construcción. Sin embargo, la ingeniería estructural especializada en preservación y restauración de edificios patrimoniales, colabora estrechamente con otras disciplinas, tales como la arquitectura, arqueología, historia, entre otras, con el objetivo de conservar los edificios antiguos respetando las técnicas y materialidades de construcción de épocas pasadas.

En este reportaje, conmemoramos el mes del Patrimonio en Chile junto a Cristián Sandoval, académico del Departamento de Ingeniería Estructural y Geotécnica UC, y miembro del Centro de Innovación del Hormigón UC, y a sus estudiantes de postgrado María Ignacia Valenzuela y Rolando Alvarado, quienes están inmersos en dos proyectos emblemáticos en Santiago de Chile: El Palacio Pereira, y la Iglesia Recoleta Domínica, respectivamente.

Multidisciplina: factor clave

Desde el ámbito de la ingeniería civil estructural, es fundamental para la preservación y restauración de edificios antiguos, obtener la mayor cantidad de datos posibles. Esto debido a que la información existente es limitada y es necesario reconstruir la historia del edificio en cuestión, incluyendo su comportamiento en terremotos pasados, reparaciones previas, adiciones, entre otras. Para conseguir estos datos, se requiere un trabajo colaborativo y multidisciplinario que permita obtener una mirada integral.

Para definir este trabajo de investigación, el académico Cristián Sandoval menciona el concepto de “ingeniería forense”, debido a que se trabaja con edificaciones antiguas, las cuales muchas veces tienen carácter patrimonial y carecen de planos o especificaciones técnicas. Por lo tanto, además de reconstruir su historia mediante la multidisciplina, se necesita realizar diversos ensayos, tanto experimentales como numéricos para evaluar el estado actual del edificio, valorar posibles refuerzos, así como también analizar el desempeño posterior a la restauración.

“Generalmente yo trabajo con profesionales de arquitectura, arqueología e historia, porque el objetivo es tratar de conocer lo que más se pueda de la estructura, entonces hay que recurrir a muchos campos y justamente el tema de la información se puede rescatar de la periódicos, revistas, documentos antiguos, fotografías, los cuales te aportan mucha información.

Se requiere construir una línea de tiempo de la construcción, identificando sus distintas etapas, usos, y también los principales eventos a los que ha estado sometida a lo largo de su vida útil”.

Cristián Sandoval

Académico UC

Si bien esta metodología se aplica para casos de edificios patrimoniales, que es mucho más restrictivo, es bastante útil para todo tipo de estructuras existentes, ya sea de los años 80’ como de los años 20’ que tienen una situación similar.

Palacio Pereira

Fotografía: Dibujo del Palacio Pereira año 1874 - Colección Museo Histórico Nacional de Chile [autor desconocido]

Uno de los trabajos más destacables que el académico Cristián Sandoval ha trabajado, fue en la consultoría del Palacio Pereira entre los años 2013-2015, aproximadamente. El Palacio se construyó entre los años 1870-1874 por el arquitecto francés Lucien Ambroise Henault -quien también construyó otros palacios emblemáticos del siglo XIX, como el Teatro Municipal de Santiago, la Casa Central de la Universidad de Chile, entre otros-, y está emplazado en pleno casco histórico de Santiago.

Dentro de sus atributos más importantes está la yuxtaposición de infraestructuras nuevas y antiguas, con presencia de reparaciones a lo largo del tiempo, por lo que convergen diversos materiales, técnicas y épocas en un mismo espacio. Pero no es el único dato de relevancia, ya que, durante su restauración, se descubrieron restos arqueológicos que datan del año 1.505 d.C., convirtiéndose en un espacio de gran valor patrimonial.

Fotografía: Palacio Pereira - aplicación de refuerzos en la estructura.

"Destaco de la restauración del Palacio Pereira la combinación de cuatro tipos de materiales. Se trabajó con muros de albañilería nueva y antigua, y se incorporó refuerzos de acero en los marcos de puertas y ventanas. Además, en la zona de la cruceta, se mantuvieron las cerchas antiguas y se añadieron vigas de acero para reforzar esa área. El sistema de piso, que antes era de madera, se reemplazó por un sistema compuesto por vigas de madera sobre las que descansa una losa de hormigón armado.

Es muy interesante observar cómo interactúan estos materiales, cada uno con diferentes resistencias y comportamientos ante un sismo".

María Ignacia Valenzuela

Tesista UC

Actualmente la estudiante de Magister, María Ignacia Valenzuela, junto al académico Cristián Sandoval, se encuentran analizando el efecto de las estrategias de refuerzo implementadas en la reciente restauración del Palacio Pereira (años 2016-2019). La metodología incluye mediciones experimentales llevadas a cabo en la estructura y un modelo computacional que permite evaluar su comportamiento actual y su eventual respuesta ante algún evento sísmico futuro.

“Tenemos el trabajo de consultorías en estructuras antiguas y por otro lado está la investigación. Generalmente van por dos carriles aparte. Cuando se trabaja en consultoría hay plazos restrictivos que tienes que cumplir, y luego desde el punto de vista científico, más de investigación, tomas el caso y lo sigues investigando con más pausa, con más tranquilidad, que es lo que estamos haciendo ahora con el Palacio Pereira”.

Cristián Sandoval

Académico UC

Iglesia Recoleta Domínica

Fotografía: Iglesia Recoleta Domínica - Fachada

El candidato a doctor, Rolando Alvarado, está a cargo de investigar la Iglesia Recoleta Domínica, edificación que inició su construcción en el año 1853 en la comuna de Recoleta, sector La Chimba, la cual fue diseñada por Eusebio Chelli y construida por el arquitecto chileno Manuel Aldunate. Tardaron unos 30 años en terminar la obra, y fue inaugurada en 1882 con 3 naves y 60 columnas de mármol de Carrara que fueron traídas desde Italia.

El trabajo de investigación que se está realizando en la Iglesia Recoleta Domínica tiene como objetivo analizar el desempeño sísmico de todo el edificio y comprender el efecto que han tenido - y tienen - unos refuerzos de hormigón armado que se incorporaron al edificio entre los años 1930-1950.

“Observando la Iglesia en su totalidad, digamos que un 87% de su volumen es de albañilería simple -de ladrillo artesanal de arcilla cocida-. Años más tarde se insertó hormigón en columnas, vigas y cadenas en la parte superior de los muros, lo que representa el 13% del volumen de la Iglesia. Entonces, es relativamente poca la intervención, y al parecer ha sido bastante efectiva para todos los sismos que han habido a lo largo de este periodo histórico”.

Rolando Alvarado

PhD(C) UC

Fotografía: Iglesia Recoleta Domínica - Uso de refuerzos pared lateral.

Un dato importante sobre el uso de hormigón armado en estas construcciones, es que los principios modernos de conservación no admiten su uso como material de refuerzo, ya que es un material que no se ha podido adaptar completamente a los requerimientos de la restauración y conservación de edificios antiguos (esto debido a que se debe mantener cierto respeto por la estructura original). Sin embargo, “por ahí podemos preguntarnos si vale la pena o no respetar al 100% esos principios, ya que usando el hormigón en una intervención puede garantizar que la estructura se mantenga en pie luego de sismos severos”, explica Rolando Alvarado y añade que “en cierta forma, un ingeniero involucrado en un proyecto de restauración puede encontrar dificultades en mantener un respeto total a los principios modernos de conservación y garantizar la seguridad de la estructura en entornos de alta sismicidad, como es el caso de Chile”, por lo que se requiere sopesar ciertos criterios, lo que se evalúa caso a caso.

Desafíos de la ingeniería

La preservación del patrimonio enfrenta desafíos únicos, especialmente en estructuras antiguas con condiciones de borde restrictivas, tales como la falta de información detallada, la necesidad de adaptar técnicas de refuerzo respetando los valores patrimoniales a través de la conciliación entre la seguridad estructural y la preservación del patrimonio cultural, entre otros desafíos.

Si bien existen normativas de construcción que permiten estandarizar las edificaciones para asegurar un adecuado desempeño, en los casos donde prima su valor histórico o patrimonial, no basta con conocer las técnicas modernas de la ingeniería, sino también conocer cómo funcionaban las edificaciones de la época, cuáles fueron las tecnologías empleadas y qué elementos no deben ser eliminados. En estructuras patrimoniales “generalmente no puedes hacer ensayos destructivos, ni tampoco puedes incorporar algún refuerzo que esté en contradicción con los valores que han hecho que el edificio sea declarado patrimonio. Por ejemplo, si la estructura a base de piedra es algo valioso, no puedes poner un refuerzo que la tape”, explica el profesor Cristián Sandoval.

“En general, en Chile la formación de los ingenieros civiles está enfocada en el diseño de obras nuevas. Se cuenta con poca información sobre cómo enfrentarse a los problemas y desafíos que tienen los edificios existentes. Un ingeniero que no esté formado en intervención del patrimonio, principalmente en edificaciones de albañilería simple, probablemente usará refuerzos de hormigón o acero, por estar más familiarizado con ellos, pero en estos casos esas soluciones suelen ser la última opción a evaluar.

El balance entre los valores y atributos de la construcción y la seguridad estructural es difícil de lograr, y el equipo profesional a cargo, más las autoridades que están detrás para autorizar este tipo de proyectos, tienen que estar sensibilizadas respecto a que en este tipo de proyectos se pueden requerir diversas soluciones, que se deben evaluar en un proceso iterativo hasta alcanzar el nivel de seguridad requerido”.

Cristián Sandoval

Académico UC

Valor patrimonial

El valor de las estructuras históricas radica en su significado cultural e histórico, lo que implica un enfoque integral y multidisciplinario para su preservación. Esto considera una valorización arquitectónica, social, del barrio, lo que incluye sus valores y atributos, su entorno urbano, la cuestión social, y en definitiva cuál es el rol que cumple dicha estructura. Una vez que se tengan en cuenta estos aspectos, es posible llegar a la solución que resguarde dicho patrimonio.

“Al restaurar un edificio o bien patrimonial, en lo personal, me gusta que se vea el paso del tiempo por el inmueble, es decir, que las nuevas restauraciones no oculten la estructura original o restauraciones previas, y así, que se pueda observar la historia y cultura, donde se aprecie lo que fue pasando, y cómo pensaban en cada época.

Es una forma de enriquecer la arquitectura y la ingeniería”.

María Ignacia Valenzuela

Tesista UC

“Si nos remontamos al período  entre 1930-1950  durante el cual se agregó el hormigón armado en la Iglesia Recoleta Domínica, dicho material se encontraba en auge debido a sus propiedades mecánicas y moldeabilidad, que se consideraban superiores a las de la albañilería. Esto propició una amplia aplicación como estrategia de refuerzo en estructuras de valor patrimonial. Considerando que, en dicha época, los especialistas no contaban  con normativas o lineamientos de aplicación ni programas de cálculo como hoy en día, es destacable que algunas de las aplicaciones de hormigón armado hayan resultado tan efectivas a lo largo de múltiples sismos de magnitud considerable.

En este sentido, los proyectos de restauración van formando parte de la historia del edificio. Evidentemente, algunas intervenciones pueden considerarse perjudiciales a la estructura, sin embargo, también forman parte la historia de la misma”.

Rolando Alvarado

PhD(C) UC

El campo de la ingeniería civil orientado a la preservación del patrimonio ofrece nuevas oportunidades, especialmente en un contexto donde las estructuras existentes están envejeciendo y requieren una evaluación y eventuales refuerzos. El uso de herramientas como los análisis experimentales, los elementos finitos y modelos computacionales avanzados, permiten un acercamiento al análisis y refuerzo de las estructuras históricas, pero también es fundamental infundir un conocimiento integral hacia una sensibilidad histórica y cultural para que los ingenieros civiles no solo construyan el futuro, sino que también puedan proteger el legado de generaciones pasadas para las generaciones venideras.

Autora: Valeria F. Moraga D.