Evaluación sistemática de iglesias y conjuntos religiosos afectados por los terremotos de septiembre del 2017 y análisis de los resultados. Aplicación en 10 iglesias del estado de Morelos, México

Daniela Díaz Fuentes¹
Luis Carlos Bustos²
Riccardo Caffarella³
Michelangelo Laterza⁴
Michele D’Amato⁵

Introducción

Recientemente, en México se produjeron tres sismos, el primero, 133 km al suroeste de Pijijiapan, Chiapas, de magnitud 8.2; el segundo, 12 km al sureste de Axochiapan de magnitud 7.1, en el estado de Morelos, y el último, 9 km al noreste de Salina Cruz, Oaxaca, de magnitud 6.1. Estos terremotos generaron un daño importante en las construcciones tanto modernas como patrimoniales: más de 2 000 de estas últimas hasta el momento, según se calcula. En este contexto, varias instituciones propusieron y aplicaron diversas fichas con el fin de registrar los daños y proponer las primeras medidas de emergencia en los edificios históricos con base en juicios cualitativos, por lo que la diversidad de fichas levantadas ha dificultado tanto el proceso de sistematización de la información como, a escala territorial, la definición de políticas públicas para planificar la emergencia y la intervención eficiente y puntual de los inmuebles.

El levantamiento de los daños en una emergencia sísmica es una fuente de información y una oportunidad para aprender sobre la vulnerabilidad de las estructuras históricas y las amenazas a las que están expuestas. Esta actividad, coordinada por las instituciones encargadas de la tutela del patrimonio cultural, puede ser útil para: verificar la habitabilidad; identificar las intervenciones provisionales necesarias y urgentes para evitar mayores daños producto de las réplicas, y realizar un diagnóstico preliminar que oriente la intervención. Además, el análisis de un conjunto de edificios permite estudiar a escala territorial la fenomenología de los daños y relacionarlos con las condiciones geográficas, con las tipologías arquitectónicas y constructivas, con la influencia de algunos sistemas constructivos y con la eficacia de las intervenciones de mejoramiento sísmico más comunes. Estos análisis podrían constituir una primera etapa para la elaboración de mapas de riesgo sísmico.

La evaluación de la vulnerabilidad sísmica del patrimonio cultural, específicamente, de las iglesias, se ha desarrollado extensamente en Italia debido a que el registro de los daños en más de 4 000 inmuebles religiosos, luego de los recientes terremotos (Friuli-1976, Irpinia-1980, Umbria y Marche-1997, Lacio-1999, Toscana-1995, Piamonte-2000, Molise-2002, Aquila-2009, Emilia Romagna-2012 y 2016-Centro Italia), ha permitido analizar estadísticamente los mecanismos de daño asociados con determinadas intensidades sísmicas, y proponer metodologías para evaluar su vulnerabilidad y predecir escenarios de daño útiles para la planificación de la conservación preventiva. Estas metodologías de análisis del daño y vulnerabilidad actualmente forman parte del marco regulatorio del patrimonio italiano (DPCM 2011).

Con el propósito de factibilizar la protección y conservación preventiva del patrimonio religioso ante las amenazas sísmicas en tres contextos geográficos diferentes: Italia, Chile y México, hoy se encuentra en desarrollo la investigación de doctorado de la maestra arquitecta Daniela Díaz en la Università degli Studi della Basilicata-Unibas, en Matera, Italia. Esta investigación propone la identificación y caracterización de grupos de iglesias, la selección de casos representativos y su análisis mediante la aplicación de un prototipo de evaluación del riesgo sísmico en etapas sucesivas y complementarias. Plantea, posteriormente, la comparación de los resultados analizando las distintas problemáticas, condiciones de vulnerabilidad y amenaza, con la finalidad de enriquecer y calibrar el prototipo para su utilización en diversos contextos territoriales, y proponer medidas de conservación preventiva en los casos analizados. Por otra parte, con la evaluación de los daños es factible obtener un análisis crítico de las relaciones entre éstos y las alteraciones previas del edificio, lo que a su vez posibilita mejorar las técnicas de intervención.

En el marco del desarrollo de esta investigación surgió la iniciativa de un proyecto de colaboración científica internacional entre la Unibas de Italia, la Escuela Nacional de Conservación, Restauración y Museografía “Manuel del Castillo Negrete” (ENCRyM), de México, y la Coordinación Nacional de Monumentos Históricos, también de México, como respuesta a la emergencia de los terremotos de septiembre del 2017. Fue así como se concretó el curso teórico-práctico “Introducción al comportamiento de mamposterías en edificios religiosos patrimoniales ante eventos sísmicos. Evaluación sistemática de templos y conjuntos religiosos afectados por los terremotos de septiembre del 2017 y análisis de los resultados”, el cual se llevó a cabo entre el viernes 10 y el miércoles 15 de noviembre en la ENCRyM. El objeto general del curso fue actualizar y capacitar a personal técnico especializado mediante la entrega de una visión sistémica del riesgo del patrimonio cultural inmueble con enfoque territorial, dando a conocer conceptos básicos para la evaluación del daño sísmico de las iglesias de mampostería de piedra, ladrillo y adobe. Además, en este curso se transmitieron los conocimientos necesarios para comprender y aplicar una ficha para la evaluación del daño sísmico de las iglesias, la que propone un sistemático “proceso de conocimiento” del edificio fundado en la observación de los daños mediante una aproximación constructiva empírica, que permite tanto comprender el comportamiento de las estructuras como, por lo mismo, proponer intervenciones más apropiadas. Finalmente, se realizaron talleres prácticos con técnicos especializados en los que se aplicó la ficha de evaluación del daño en 10 iglesias del estado de Morelos.

La evaluación del daño se llevó a cabo a través de una ficha basada en la ficha italiana A-DC de levantamiento de daños de nivel II para lasiglesias (MiBACT 2006), instrumento reiteradamente probado y perfeccionado para la evaluación de este tipo de edificios (Lagomarsino y Podestà 2004a, b y c, 2005; Lagomarsino 2012; Indirli et al. 2012; Sorrentino et al. 2014; Casapulla et al. 2017; Carbonari 2017; Laterza et al. 2016, 2017), gracias a su aplicación sistemática luego de los recientes terremotos italianos, a través de la gestión colaborativa entre el consorcio de universidades italianas ReLUIS, coordinado por el Departamento de Protección Civil, en conjunto con el Ministerio de los Bienes y de la Actividad Cultural y del Turismo (MiBACT).

 

Ficha de evaluación de daños de la tipología de iglesias Unibas/ELARCH-ENCRyM

El comportamiento de las iglesias de mampostería ante la acción sísmica puede representarse a través de una serie de mecanismos predefinidos que están presentes no obstante las diferencias de las cualidades constructivas en cuanto a épocas, tipologías, tecnologías, tamaños y formas. La primera ficha de levantamiento de los daños en iglesias se desarrolló en Italia (GNDT-Modelo S3) luego de observar los daños del terremoto de Parma en 1986 y de Emilia Romagna en 1987, donde se identificaron las diversas formas de daño de las iglesias a través de una serie de mecanismos de colapso. Esta ficha se mejoró y utilizó después, en el terremoto de 1996 en Emilia Romagna, en 1997 en Umbria y Marche, en 1998 en Pollino, en el 2002 en Molise y Puglia, en el 2004 en la provincia de Brescia, en Aquila en el 2009, nuevamente en Emilia Romagna en el 2012 y en Centro Italia en el 2016.

Las operaciones de identificación de los daños en las iglesias tienen el propósito de evaluar las condiciones de habitabilidad de la estructura y la necesidad de obras de protección provisional o de seguridad pública en los macroelementos más vulnerables, para evitar más daños a las estructuras y bienes que contienen, además de que permiten priorizar las intervenciones en etapa de emergencia.

La ficha de evaluación de daños, basada, según se ha dicho, en la ficha vigente en la normativa italiana,⁶ evalúa 28 mecanismos de colapso característicos de las iglesias, representados en un ábaco, que permiten describir el daño sufrido por todo el conjunto a través de la subdivisión de la iglesia en macroelementos (figura 1). Un macroelemento se entiende como una parte de la iglesia (en general, un elemento arquitectónico reconocible, como la fachada, el ábside-presbiterio, capillas, bóvedas, cúpulas, etc.) caracterizada por una respuesta sísmica en cierta medida autónoma del resto del edificio (Lagomarsino y Podestà 2005: 57).

Por su parte, un mecanismo de daño o de colapso se entiende como la situación inestable de un macroelemento que se manifiesta por la aparición de bielas o bisagras que dan cuenta de un cinematismo (figura 2). Es importante enfatizar que para que se produzca un mecanismo de colapso como los descritos en el ábaco es necesario que la mampostería sea de buena calidad, de manera que el muro funcione como un cuerpo rígido sin colapsar previamente por desintegración.

Figura 1. Macroelementos de una iglesia. Simona Papa y Giacomo Di Pasquale 2011: 31.

 

Figura 2. Mecanismos de colapso por macroelemento (Sergio Lagomarsino y Stefano Podestà 2005: 59, traducción de los autores).

 

En la sección de la ficha que corresponde a la evaluación del daño se enumeran los 28 mecanismos de colapso característicos de las iglesias, y para cada uno se describen los modos frecuentes de daño, indicando en cada caso la posibilidad de activar el mecanismo, incluso cuando no existan daños: la presencia del macroelemento (fachada, arco de triunfo, cúpula, campanario, etc.) puede ser suficiente para que se active el mecanismo de colapso asociado. Luego, se otorga un juicio de la magnitud del daño que se gradúa en cinco niveles, análogamente a los presentes en la escala macrosísmica europea EMS98 para identificar el daño global del edificio (Grünthal 1998) (figura 3), pero en esta ficha se califica cada mecanismo de colapso de la iglesia según la siguiente escala:

• 0-daño nulo: ausencia de daño.
• 1-daño leve: primera evidencia de daño, superficial y de extensión limitada.
• 2-daño moderado: daño estructural leve, daño no estructural moderado, lesiones difusas.
• 3-daño grave: daño estructural moderado, el daño se evidencia en todo el macroelemento, fase intermedia.
• 4-daño muy grave: daño estructural grave, daño no estructural muy grave, lesiones en fase cercana al colapso.
• 5-colapso: colapso de parte o de todo el macroelemento.

 

Figura 3. Clasificación del daño de edificios de mampostería según la EMS-98 (Grünthal 1998, ed. española de F. Lorenzo Martín 1998: 15).

 

A partir de esta evaluación se obtiene un índice de daño global (de 0 a 1) según la Ec. (1), que cuantifica el nivel de daño en relación tanto con el número de mecanismos cuya activación era posible como con el daño efectivo por mecanismo. “El índice de daño es un indicador sintético que, si se evalúa correctamente (dentro de los límites de la subjetividad de la indagación ejecutada en campo), permite asimismo evaluar, sobre una base estadística, la capacidad sísmica de cada iglesia en referencia a aquellas de la misma tipología y, por lo tanto, definir una prioridad de intervención para un conjunto de construcciones de tipología análoga” (Casapulla et al. 2017: 2347). También es posible definir el daño medio de la iglesia (µD), que varía en un rango de 0 a 5, según la Ec. (2).

 

Aplicación de la ficha de evaluación de daños en 10 iglesias del estado de Morelos

La parte práctica del curso “Introducción al comportamiento de mamposterías en edificios religiosos patrimoniales ante eventos sísmicos. Evaluación sistemática de templos y conjuntos religiosos afectados por los terremotos de septiembre del 2017 y análisis de los resultados”, se realizó entre el domingo 12 y el miércoles 15 de noviembre. Un grupo de investigadores y académicos de la Unibas de Italia, de la ENCRyM y de la Coordinación Nacional de Monumentos Históricos, ambas de México, aplicaron la ficha de evaluación de daños (figura 4) en 10 templos del estado de Morelos reconocidos por la UNESCO en 1994 como Sitios de Patrimonio Mundial en su calidad de “Primeros monasterios del siglos XVI en las laderas del Popocatépetl”.

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Figura 4. Ficha de evaluación de daños de la tipología de iglesias. Simona Papa y Giacomo Di Pasquale, 2011 (traducción y adaptación de los autores).

 

Los templos evaluados fueron: el de la Concepción, en Zacualpan de Amilpas; de la Natividad, en Tepoztlán; de Santo Domingo de Guzmán, en Oaxtepec; de San Guillermo, en Totolapan; de San Mateo Apóstol, en Atlatlahucan; de San Juan Bautista, en Tlayacapan, Yecapixtla y Tetela del Volcán; de Santo Domingo, en Hueyapan, y de Santiago Apóstol, en Ocuituco (figura 5).

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Figura 5. Evaluación del nivel de daño por mecanismo de colapso de 10 iglesias del estado de Morelos. En gris, los mecanismos que no se presentan en estos templos; en rayado diagonal, los mecanismos que dan cuenta de daños preexistentes, y en rojo, los mecanismos con un nivel de daño 4 o 5, es decir, con riesgo de colapso y ya colapsados respectivamente. Elaboración propia, 2017.

 

En un primer análisis de los resultados, considerando la información recabada en campo, es posible concluir que los siguientes mecanismos de colapso no se presentan en estas iglesias: pórtico; respuesta longitudinal de las columnas; bóvedas de las naves laterales y elementos de la techumbre en las paredes laterales de la nave, en el transepto, en el ábside y presbiterio, debido a que en dicha tipología no se presentan techumbres de madera. Al contrario: existen mecanismos de daño propios de esta tipología que no se encuentran en el ábaco de mecanismos como: el coro, cuya estructura se presenta abovedada o con viguería de madera, y las capillas abiertas, contiguas o aisladas en relación con la iglesia. Estos mecanismos podrían agregarse a la ficha en una segunda etapa de aplicación a casos de estudio.

Por otra parte, el convento anexo a las iglesias constituye un edificio en sí mismo que, si bien interactúa con la iglesia —rigidizándola o empujándola a través de las bóvedas—, presenta mecanismos de daño particulares que son materia de investigación orientada al desarrollo de un ábaco de mecanismos de daño.

En relación con el índice de daño (id), cuyo rango varía de 0 a 1 —donde 1 es el máximo posible—, las iglesias más dañadas del conjunto son: Totolapan, con un índice de 0.84; Hueyapan, con 0.78; Tlayacapan, 0.75; Tetela del Volcán, 0.71; Zacualpan de Amilpas, 0.57, y Ocuituco, 0.52 (figura 6).

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Figura 6. Gráfico de los índices de daño (id) y daño medio (µD) de las 10 iglesias del estado de Morelos evaluadas. Elaboración propia, 2017.

 

Además, la evaluación sistemática de cada iglesia permitió identificar los mecanismos de colapso que con mayor frecuencia resultaron con daños graves: el arco triunfal; las bóvedas del presbiterio y del ábside; las interacciones por irregularidad planialtimétrica, principalmente evidenciada en el daño de los contrafuertes; los volúmenes exteriores, como almenas, espadañas, etc., y los campanarios. Asimismo, fue posible identificar qué mecanismos requieren una intervención urgente por razón de que presentan daño estructural y riesgo de colapso que, en 60% de los casos, corresponde al arco triunfal; en 50%, a la bóveda del ábside, y en 30%, a: los mecanismos fuera de plano de la fachada, ábside y capillas; la respuesta transversal de la nave, los mecanismos de corte en las bóvedas de la nave central y capillas, y los volúmenes exteriores como almenas y espadañas.

Finalmente, gracias al análisis por iglesia se definieron los mecanismos de daño que se encuentran estables —calificados con los daños de 0 a 3—, los macroelementos que presentan riesgo de colapso y que por lo tanto requieren obras de emergencia urgentes —calificados con el daño 4— y los macroelementos ya colapsados —calificados con el daño 5—.

Los resultados de la aplicación de la ficha se muestran en las figuras siguientes, las que se presentan ordenadas según la calificación del índice de daño, que indica una prioridad de intervención en función del daño global de cada iglesia.

 

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