Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1154
https://doi.org/
10.69639/arandu.v12i3.1371
Técnicas de refuerzo estructural para edificaciones
patrimoniales materializadas en madera

Structural reinforcement techniques for heritage buildings made of wood

Jamil Alexander García Vaicilla

https://orcid.org/0009-0001-9977-7279

jgarcia9912@pucesm.edu.ec

Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Sede Manabí

Ecuador Portoviejo

Claudia Daniela Cadena Aguirre

cdcadena@pucesm.edu.ec

https://orcid.org/0000-0003-1247-5946

Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Sede Manabí

Ecuador Portoviejo

Artículo recibido: 18 junio 2025 - Aceptado para publicación: 28 julio 2025

Conflictos de intereses: Ninguno que declarar

RESUMEN

Para abordar la rehabilitación de la Quinta La Delicia, actualmente conocida como la
Administración Municipal Zonal La Delicia que pertenece al Municipio de Quito, esta edificación
patrimonial de madera, ubicada en el sector de Cotocollao en la intersección de la avenida de La
Prensa y Ramón Chiriboga, fue construida a finales del siglo XIX, siguiendo un estilo colonial
con influencias neoclásicas historicistas. Estos aspectos son fundamentales para preservar tanto
su valor histórico como cultural, es esencial llevar a cabo un análisis que permita evaluar el estado
actual, identificar áreas específicas de deterioro y proponer estrategias de rehabilitación
estructural adecuadas. Este enfoque tiene como objetivo preservar su valor histórico, sino también
prolongar su vida útil, se desarrolló un modelo completo de la edificación utilizando técnicas
avanzadas, como el análisis estático, para examinar la respuesta de la estructura ante diferentes
cargas estáticas y sísmicas. Este análisis identificará los periodos naturales de la edificación, los
modos de vibración predominantes y los puntos críticos de debilidad. Estos datos serán
fundamentales para diseñar estrategias de reforzamiento estructural que respeten la integridad
histórica de la edificación y aseguren su estabilidad a largo plazo. Se realizará una evaluación
para determinar las derivas de piso utilizando técnicas de análisis estructural. Este estudio
permitirá comprender cómo la estructura de madera responde a cargas significativas y
movimientos sísmicos, identificando áreas críticas que requieran refuerzo o rehabilitación para
mantener la estabilidad estructural y preservar la integridad del patrimonio arquitectónico. Se
llevará a cabo una verificación física de las diferentes patologías encontradas en los elementos de
madera estructurales verticales y horizontales, como los techos y entrepisos. Se propondrá
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1155
soluciones analíticas estructurales según los problemas identificados, garantizando que se respete
la esencia y la integridad arquitectónica de este edificio histórico de madera.

Palabras clave: patrimonial, modal, derivas, rehabilitación

ABSTRACT

To comprehensively address the rehabilitation of a heritage building built in wood, it is essential

to carry out a detailed analysis that allows evaluating its current state, identifying specific areas

of deterioration and proposing appropriate structural
rehabilitation strategies. These measures not
only aim to preserve its historical and cultural value, but also to guarantee its safety and prolong

its useful life over time.It is also developing a complete model of the building using advanced

techniques su
ch as modal spectral analysis. This approach will allow exploring how the structure
responds dynamically to different loads, including seismic, vibration and other events. The natural

frequencies of the building, the predominant vibration modes and possibl
e critical points of
weakness will be identified. This data is essential for designing structural strengthening strategies

that not only strengthen the historical integrity of the building, but also ensure its long
-term
structural stability.
A comprehensive evaluation of the floor drifts will be performed using
advanced structural analysis techniques. This analysis will allow us to understand how the wood

structure responds to significant loads, seismic movements and other external forces. The stresses

acti
ng on the different sections of wood will be investigated, identifying critical areas that require
reinforcement or rehabilitation to maintain structural stability and preserve the historical integrity

of the architectural heritage.
The joint connections between beams and columns within the
building will also be analyzed. This analysis will focus on evaluating the effectiveness of existing

anchors and determining whether they need to be reinforced or even replaced. Understanding the

loads and stresses at th
ese joints is crucial to designing specific strategies that ensure long-term
structural integrity and prolong the life of the heritage building.

Keywords: patrimonial, modal, drifts, rehabilitation

Todo el contenido de la Revista Científica Internacional Arandu UTIC publicado en este sitio está disponible bajo
licencia Creative Commons Atribution 4.0 International.
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1156
INTRODUCCIÓN

En numerosos países desarrollados, la madera se emplea como un elemento fundamental
en la construcción, durante varios siglos ha sido un material predominante esto debido a su fácil
acceso así como rapidez de manejo en la generación de piezas de diferentes dimensiones. Sin
embargo, en otras regiones ha sido desplazado por la utilización de materiales industrializados
como el acero y el Cemento, sumado a la idea de que estos materiales no presentan las mismas
garantías pero esta visión ha comenzado a cambiar gracias a los tratamientos modernos de la
madera que mejoran sus prestaciones. Actualmente, la madera se valora por su comportamiento
térmico, su carácter sostenible y su notable resistencia estructural frente a excitaciones sísmicas.
Además que en la actualidad se carbonizan superficialmente, reforzando su estabilidad. Esto ha
contribuido a su revalorización como material constructivo fiable y seguro. (Salamanca, 2021)

Las obras de infraestructura de madera colonial de estado de conservación muy deficiente,
resultado de su exposición a diversos agentes de deterioro que provocaron múltiples patologías,
Con el transcurrir del tiempo hasta la fecha, dichas estructuras se ven afectadas con varios daños
en sus elementos estructurales, lo que conlleva a una disminución de su resistencia, estos daños
predominantes que afectan a la estructura son: la humedad, deflexión en elementos horizontales,
apolillado en elementos de madera o fisuras en sus paredes, siendo el más común la humedad
presente en todos los elementos y las fisuras como patología predominante
(Espinoza Vaca,
2018)
, por lo que es imperante solucionar estas patologías para precautelar la seguridad de la
edificación así como mantener intacta parte de nuestra historia y la posibilidad de ser transmitidas
a las generaciones futuras.

Por lo que es imperante entender que el paso de los años es un factor predominante en el
deterioro de las edificaciones de madera sumado a las variaciones en las condiciones climáticas,
como la humedad excesiva y los cambios bruscos en la temperatura y la humedad relativa del
aire, la proliferación de agentes bióticos (como xilófagos y hongos), así como factores de origen
antrópico, relacionados con el uso, intervenciones previas y la falta de mantenimiento. A ello se
suma el inevitable envejecimiento de los materiales empleados en su fabricación y ornamentación.
(García, 2022). Esto sumado a los daños producidos por la radiación solar que es un detonante
para la madera lo que actúa mediante los rayos ultravioleta e infrarrojos cuya acción ataca a la
superficie de la madera de manera lenta sobre la lignina, lo que degrada y se pierde la resistencia,
dicha acción se evidencia visualmente por un cambio de color de la madera llamada foto
degradación, lo que produce la aparición de grietas superficiales causadas por la diferencia de la
humedad entre la parte interior y la superficie. (Macao, 2022)

Las edificaciones patrimoniales en su mayoría tienen dentro de su estructura la madera del
guayacán que posee propiedades físicas excepcionales, como su gran dureza y durabilidad, estas
particularidades ha provocado que esta madera sea considerada un recurso natural muy apreciado
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1157
para diversas aplicaciones, desde la construcción hasta la fabricación de objetos de lujo. Esta
demanda ha impulsado su valor en los mercados de exportación. Además, el prestigio asociado al
nombre Guayacán o Guaiacum ha hecho que otras especies de madera que comparten
características físicas similares sean etiquetadas con ese nombre, aunque no pertenezcan a la
misma familia botánica. Este fenómeno responde tanto a razones comerciales como a la necesidad
de identificar maderas con cualidades equivalentes, aunque puede llevar a confusiones
taxonómicas o ecológicas si no se hace una diferenciación adecuada (Ruizz, 2021).

MATERIALES Y MÉTODOS

La presente investigación se basa en la identificación de patologías existentes en la
estructura, la modelación estructural, estimación de particularidades propias de la estructura, así
como recomendaciones de refuerzo, es decir es una investigación cuali-cuantitativa, ya que
mediante inspección visual se determinó los elementos estructurales, materiales utilizados en la
construcción, y para tener datos del comportamiento mecánico de los materiales encontrados en
la edificación histórica se realizó una revisión bibliográfica, todo esto con el fin de transformar
las cualidades de la estructura en parámetros cuantificables que permiten valorar su riesgo
sísmico probable basado en la peligrosidad sísmica existente.

Ilustración 1

Mapa de Amenaza sísmica del Ecuador

Fuente:
(Norma Ecuatoriana de la Construccion, 2015)
De forma inicial se determinó los elementos de la edificación patrimonial mediante una la
utilización de la Ficha Rápida de determinación de vulnerabilidad Sísmica para Edificaciones
tomando en cuenta los siguientes parámetros
(FEMA P154, 2016).
Datos generales de la edificación
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1158
Tipo de Suelo
Ocupación
Riesgos geológicos
Tipología Estructural
Irregularidades de la estructura
Todo esto para obtener una valoración en función de las particularidades subjetivas de la
estructura cuyo rango se establece en función de los consolidados encontrados mediante la
aplicación del formulario de detección visual rápida de vulnerabilidad sísmica para edificaciones

(Consejo Tecnico de Uso y Gestion del Suelo, 2021)
, para posteriormente con esto plantear
necesidades de estudios complementarios que permitan establecer técnicas de refuerzo estructural
evaluando la edificación de manera integral ciertos parámetros específicos, como la resistencia
de los materiales, la capacidad de carga, las deformaciones y las tensiones. Estos datos se pueden
cuantificar y comparar de manera objetiva con los resultados obtenidos de un modelo
computacional.

Tabla 1

Calificación final y estimación de vulnerabilidad

Valor obtenido
Vulnerabilidad
SL ≥1.5
Mínima: se esperan pérdidas materiales menores al 5% del área
del edificio y un potencial de número de muertes menor al 10%
de los habitantes del municipio.

0.25≤SL <1.5
Significativa: se esperan pérdidas materiales de hasta el 33%
del área del edificio y un potencial de número de muertes del
25% de los habitantes de la estructura y un 25% de heridos

-1 ≤SL <0.25
Alta: se esperan pérdidas materiales de hasta el 66% del área
del edificio y un potencial de número de muertes del 30% de
los habitantes de la estructura y un 30% de heridos

SL < -11.5
Muy Alta: se esperan pérdidas materiales totales y un potencial
de número de muertes del 60% de los habitantes de la
estructura y un 20% de heridos

Fuente:
(Oficina Nacional de Evaluacion Sismica y Vulnerabilidad de infraestructuras y Edificaciones, 2015)
En el estudio, se empleará un enfoque mixto que combina investigación bibliográfica y el
análisis de los parámetros de la edificación (Hernández et al., 2020). En primer lugar, se realizará
una revisión exhaustiva de la literatura científica y técnica relacionada con las técnicas y
materiales utilizados en la conservación y refuerzo de edificaciones patrimoniales y estructuras
de madera antiguas. Esta revisión se llevara a cabo utilizando bases de datos especializadas, así
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1159
como material bibliográfico y recursos académicos y profesionales relevantes en el campo de la
ingeniería civil y la conservación del patrimonio arquitectónico.

En el análisis se seguirá el siguiente proceso técnico como es el levantamiento de planos
arquitectónicos de planta y estructurales, documentar la geometría y detalles de la estructura
actual, incluyendo dimensiones, ubicación de elementos y sistemas de soporte, investigar los
antecedentes constructivos y registros de construcción, se evaluara el tipo de madera utilizado en
la estructura, se identificara el tipo de anclaje utilizado para unir elementos estructurales,
investigar posibles patologías o daños existentes.

Como resultado se debe establecer reforzamientos estructurales que permitan garantizar la
seguridad de la estructura utilizando los datos recopilados para verificar los puntos frágiles
estructurales, identificar áreas que requieren mejoras como encamisados (fibras de carbono),
apuntalamientos temporales o permanentes y cambios de secciones en elementos estructurales,
seguido de la explicación de la viabilidad y eficacia de cada opción, considerar la integridad
arquitectónica y la estética al proponer cambios.

Reforzamientos Estructurales Aplicables

Empalmes con placas de acero: Estos se caracterizan por facilitar la prolongación de
elementos estructurales en un sentido, por lo que es aplicable para el cambio parcial de elementos
estructurales afectados

Ensamble con elementos de acero: se caracteriza por garantizar la unión de elementos
estructurales de madera en diferente dirección, esto con el fin de mejorar su funcionamiento
estructural y garantizar la unión de los elementos.

Ilustración 2

Esquematización de reforzamiento en uniones

.

Fuente:
(Herrero, Lozano, & Lechón Pérez, 2018)
La ilustración 1 muestra la utilización de perfiles metálicos que ayudan a garantizar las
uniones realizadas, esto aumenta su estabilidad y garantiza su trabajo estructural, además permite
aumentar rigidez en uniones existentes y estéticamente no afecta la arquitectura colonial.

ENSAMBLE

EMPALME
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1160
Apoyos rígidos en madera: caracterizados por elementos estructurales de acero que
garantizan el anclaje de los pilares a las bases, sean estas de hormigón o roca, además de que
evitan el contacto directo con la superficie de base generando un bienestar a los pilares ya que
evitan la transmisión de humedad a los mismos.

Ilustración 3

Apoyos Rígidos en Madera

Fuente:
(Herrero, Lozano, & Lechón Pérez, 2018)
En la figura 3 se puede observar bases Metalizas para Pilares o apoyos rígidos en madera:
siendo estas indispensable para evitar la transmisión de humedad del hormigón con la madera
garantizando si una mejor durabilidad de los elementos estructurales, además de que garantizan
el apoyo estructural idealizado en el cálculo.

Refuerzo con perfil estructural: siendo este utilizado para rigidizar vigas y riostras, dicho
reforzamiento se lo hace en la cara superior del elemento para evitar su visibilidad al usuario y no
causar in impacto visual ni se altere la armonía estructural de las edificaciones.

Ilustración 4

Sistema de refuerzo con perfil Metálico C

Fuente:
(Herrero, Lozano, & Lechón Pérez, 2018)
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1161
Análisis de las patologías existentes

Agentes Bióticos: La degradación de la madera se puede deber a diferentes causas y es
importante saber en cada caso, el principal agente causante de dicha degradación, lo que permitirá
elegir el modo de proteger la madera
(Cooporacion Chilena de la Madera , 2005).
Para que los agentes biológicos se desarrollen y subsistan se requiere que existan ciertas
condiciones como son:

-
Fuente de material alimenticio para su nutrición.
-
Temperatura para su desarrollo. El intervalo de temperatura es de 3º a 50º, siendo el óptimo
alrededor de los 37 ºC.

-
Humedad entre el 20 % y el 50 %, para que la madera pueda ser susceptible de ataques de
hongos.

-
Por debajo del 20 %, el hongo no puede desarrollarse y por sobre 140 % de humedad, no
existe el suficiente oxígeno para que pueda vivir.

-
Una fuente de oxígeno suficiente para la subsistencia de los microrganismos
De acuerdo al lugar de estudio tenemos los siguientes agentes bióticos que son:

Hongos cromógenos

Imagen 1

Hongos Cromógenos

Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

En la imagen 1 se evidencia una decoloración en la superficie natural de las paredes
celulares de la madera, lo que indica claramente un deterioro, así como una pérdida de sus
características mecánicas frente a estímulos externos.

Hongos de pudrición: caracterizado por hongos que se alimentan de la pared celular,
causando una severa pérdida de resistencia, en ocasiones provoca el desprendimiento de partes
del elemento e incluso su desintegración al recibir leves presiones, impidiendo cualquier tipo de
aplicación paliativa.
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1162
El ataque de pudrición suele desarrollarse por la acción de muchos tipos de hongos, cada
uno de los cuales actúa en un grado de degradación, dependiendo si el hongo se alimentó de la
lignina o de la celulosa
(Herrero, Lozano, & Lechón Pérez, 2018)
Imagen 2

Hongos de Pudrición

Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

En la imagen 2 se puede verificar que el estado de los pilares de madera no es el adecuado
al existir evidencias claras de pudrición significativa en su parte estructural de la base debido a la
pudrición parda que es causada por hongos que se alimentan de la celulosa dejando la lignina,
caracterizada por su color pardo. La madera se desgrana en cubos, por lo que también se le conoce
como pudrición cúbica.

Mohos: Son hongos que tienen una apariencia de algodón fino, caracterizados por la
temperatura y de una humedad abundante que afectan a la madera en su aspecto superficial y se
pueden eliminar cepillando la pieza, no causan daños a la resistencia ni a otras propiedades. Si no
se eliminan oportunamente puede que la pieza de madera sea fácilmente atacada por hongos de
pudrición, ya que el crecimiento de mohos estimula su desarrollo

Imagen 3

Mohos
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1163
Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

La imagen 3 muestra claramente como la humedad afecta Para este tipo de patología es
importante que se aislé la conexión entre la cimentación y el elemento vertical que está en contacto
directo lo que produce el Moho.

Agentes abióticos: La radiación solar actúa principalmente a través de los rayos
ultravioletas e infrarrojos, los rayos ultravioletas no penetran profundamente en la madera y su
acción se localiza en la superficie. La degradación que producen es lenta, se estima en 5-12mm
por siglo, y se centra en la lignina de la madera, provocando una eliminación de la humedad propia
de la madera de manera súbita generando agrietamientos superficiales.

Las fibras de la madera que contienen elevados porcentajes de celulosa, permanecen sobre
la superficie de la madera y le dan ese color grisáceo con el paso del tiempo. En la madera desnuda
provoca que se pierda cohesión entre las fibras al degradar la lignina que une, por lo que es
relativamente fácil que se desprenda o deshilache parte de la superficie por la acción posterior de
la lluvia. El color de la madera expuesta al exterior se ve afectado muy rápidamente. En unos
pocos meses y de forma general, todas las maderas adquieren un color amarillo-marrón debido a
la destrucción de la lignina y los extractos.

Imagen 4

Agentes Abióticos

Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

Daños producidos por la lluvia: La acción de la lluvia sobre la madera produce un efecto
parecido pero inverso al que originan los rayos infrarrojos. La lluvia provoca que aumente el
contenido de humedad de la superficie de la madera, que será superior al del interior de la pieza.
Este gradiente de contenidos de humedad originará tensiones superficiales (la superficie de la
madera tenderá a hincharse en mayor medida que la parte interior), que conducen a la aparición
de fendas.
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1164
Imagen 5

Fendas

Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

En la imagen 5 se observa claramente ya una intervención realizada para evitar los efectos
realizados por la lluvia lo que consiste en platinas de acero colocadas como recubrimiento de la
columna para evitar que esta sección de fraccione en varias partes.

Análisis de la edificación

Figura 1

Implantación del área de estudio

Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

La administración zonal la Delicia se divide en 6 bloques importantes que son:
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1165
-
Bloque 1 Despacho del Administrador Zonal.
-
Bloque 2 Servicios Ciudadanos.
-
Bloque 3 Regula tu Barrio.
-
Bloque 4 Auditorio.
-
Bloque 5 Administrativo
-
Bloque 6 Hábitat, Territorio y Vivienda.
En su mayor parte los bloques son de un solo nivel a excepto del Bloque del Administrador
zonal y de la parte central del Bloque Administrativo.

Todos los Bloques enunciados están construidos en su parte estructural de elementos
horizontales, verticales, techos y entrepisos de madera con paredes de tapial.

Según el grupo de especies en él
(Grupo Andino, 1983), los elementos estructurales de
madera de la Administración Zonal la Delicia se clasifica en el grupo A como Guayacán Pechiche
esto establecido en el documento denominado PADT REFORT.

En la edificación motivo de análisis se establecieron secciones existentes las cuales son:

Tabla 2

Secciones De Elementos Estructurales De Madera

Elemento
Material Sección en cm
Columnas
Guayacán pechiche 20*20
Vigas
Guayacán pechiche 10*7
Cerchas(Par y Péndola)
Guayacán pechiche 10*5
Fuente: Alexander García, Quinta La Delicia

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El PADT-REFORT es una herramienta clave para el análisis estructural de edificaciones
de madera, lo que proporciona datos estandarizados sobre especies forestales y sus propiedades
mecánicas permite seleccionar algunos materiales adecuados con base en su resistencia,
durabilidad y comportamiento estructural, lo que se optimiza el diseño y la seguridad de las
construcciones. Adicional, facilita la evaluación del desempeño estructural bajo cargas y
condiciones ambientales, asegurando la aplicabilidad de normativas técnicas, su integración en
estudios científicos mejora la precisión en el modelado estructural.

Propiedades mecánicas del Guayacán Pechiche que forman parte de todos los
elementos
estructurales:

Tabla 3

Módulo de Elasticidad del Guayacán Pechiche

Guayacán Pechiche
E(Kg/cm²)
E paralelo tracción
170142,13
E paralelo compresión
172535,82
E perpendicular - flexión
142635,64
Fuente: (Escobedo, 2022)
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1166
Tabla 4

Esfuerzos Admisibles del Guayacán Pechiche en seco

GRUPO A

Guayacán Pechiche
(Kg/cm²)
Flexión
152.81
Tracción Paralela
472.07
Compresión Paralela
105.81
Compresión Perpendicular
70.13
Corte
13.24
Esfuerzo a compresión paralelo a la fibra (MPa)
91.36
Fuente:
(Escobedo, 2022)
Coeficiente de Poisson: 0.30

La densidad básica de acuerdo al Grupo A varía entre 0.71 y 0.90
𝑔
𝑐𝑚3

Las Patologías de los elementos verticales y horizontales en la Administración Zonal la
Delicia se detallan en un sinnúmero de problemas tales como:

De acuerdo a la Norma ecuatoriana de la construcción las estructuras de madera deben
diseñarse para resistir:

Cargas muertas
Cargas vivas
Cargas por sismo
Por tanto, se detallan las siguientes combinaciones de carga probables a ser utilizadas en el
análisis presente de acuerdo a la Guía de Madera NEC.

Tabla 5

Cargas Probables de acuerdo a la guía NEC

D

D+0.525Ex

D-0.525Ex

D+0.525Ey

D-0.525Ey

D+0.7EQx

D-0.7EQx

D+0.7EQy

D-0.7EQy

D = Carga muerta.

Ex = Carga estática de sismo en sentido X.

Ey = Carga estática de sismo en sentido Y.

EQx = Carga del espectro de aceleraciones en sentido
X.

EQy = Carga del espectro de aceleraciones en sentido
Y.

Nota: No existe carga viva ya que la edificación es de
1 solo piso de cubierta.

Fuente:
(Norma Ecuatoriana de la Construccion, 2015)
Para realizar el modelado en SAP2000 de la estructura existente se toma en consideración
los siguientes datos:
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1167
Peso específico:
850 𝐾𝑔
𝑚3

Módulo de Elasticidad:
173,352.4 224,338.4 𝐾𝑔
𝑚2
(para la modelación se tomó un Valor
promedio con el fin de promulgar valores acordes a la realidad)

Coeficiente de dilatación térmica:
3 5 𝑥1006 (para la modelación se tomó un Valor
promedio con el fin de promulgar valores acordes a la realidad)

La sobrecarga muerta 80 kg/m2 valor establecido para garantizar la seguridad del sistema
estructural.

Figura 2

Elevación del área de estudio

Fuente: Alexander García

Figura 3

Planta del área de estudio

Fuente: Alexander García
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1168
Figura 4

Modelo 3D SAP2000 - Bloque 6

Fuente: Alexander García

El presente modelo se analizó a la estructura de madera en el software SAP2000, toda la
información ingresada está en función a la clasificación A del grupo de maderas que pertenece al
Guayacán Pechiche, teniendo en sitio una edificación antigua con carga de cubierta de teja.

Tabla 6

Participación modal de masa

TABLE: Modal Participating Mass Ratios

Output
Case

StepT
ype

StepN
um

Perio
d
UX UY SumU
X

Sum
UY
RZ SumRZ
Text
Text Unitles
s
Sec Unitless Unitless Unitle
ss

Unitl
ess
Unitless Unitless
MODAL
Mode 1 0.633
004
5.63E-08 0.9647 5.63E
-08

0.964
7

0.000004
71

0.00000
471

MODAL
Mode 2 0.504
964
0.73726 6.34E-07 0.737
26

0.964
7
0.10788 0.10788
MODAL
Mode 3 0.458
417
0.00357 0.00023 0.740
83

0.964
93
0.00151 0.10939
MODAL
Mode 4 0.454
457
0.23591 0.000006
369

0.976
74

0.964
93
0.19515 0.30454
MODAL
Mode 5 0.432
938
0.00933 0.000002
092

0.986
07

0.964
94
0.68236 0.9869
MODAL
Mode 6 0.133
72
9.72E-08 0.03456 0.986
07

0.999
49

0.000003
804
0.9869
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1169
MODAL
Mode 7 0.128
024

0.000050
4

0.000050
8

0.986
12

0.999
54
0.0027 0.9896
MODAL
Mode 8 0.124
28
0.01003 7.98E-09 0.996
15

0.999
54
0.00499 0.9946
MODAL
Mode 9 0.117
108
0.00381 1.39E-09 0.999
96

0.999
54
0.00537 0.99997
MODAL
Mode 10 0.113
871

0.000001
155

0.000002
856

0.999
96

0.999
55

0.000000
779
0.99997
MODAL
Mode 11 0.110
157
1.96E-10 0.00044 0.999
96

0.999
99
1.59E-07 0.99997
MODAL
Mode 12 0.079
826
7.84E-08 0.000000
195

0.999
96

0.999
99

0.000005
456
0.99997
Fuente: Alexander García

En la tabla se visualiza los valores aceptables críticos que se verifica en el modelo de la edificación

A partir del modo 4 EN SENTIDO X la participación de masa es > 90 % y a partir del
modo 1 EN SENTIDO Y la participación de masa es > 90 %. (cumple)

Periodo de vibración 0.633 segundos > 0.400 segundos (no cumple)
Tabla 7

Deriva Inelástica

DEZPLAZAMIENTO

DERIVA
ELASTICA

DERIVA
INELASTICA

0.007551 de donde sale
0.001110441 0.888%(CUMPLE)
La deriva de piso es menor al 2% por tanto la edificación es estable.

Modo 1. Traslacional > 70%; Rotacional < 10 % (cumple)
Modo 2. Traslacional > 70%; Rotacional < 10 % (cumple)
Modo 3. Traslacional < 10%; Rotacional > 70 % (no cumple)
Tabla 8

Verificación de los modos traslacional y rotacional

TABLE: Modal Participating Mass Ratios

OutputCase
StepType StepNum Period UX UY RZ
Text
Text Unitless Sec Unitless Unitless Unitless
MODAL
Mode 1 0.633004 0.000000056 0.964700000 0.000004710 CUMPLE
MODAL
Mode 2 0.504964 0.737260000 0.000000634 0.107880000 CUMPLE
MODAL
Mode 3 0.458417 0.003570000 0.000230000 0.001510000 NO CUMPLE
MODAL
Mode 4 0.454457 0.23591 0.000006369 0.19515
MODAL
Mode 5 0.432938 0.00933 0.000002092 0.68236
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1170
MODAL
Mode 6 0.13372 9.72E-08 0.03456 0.000003804
MODAL
Mode 7 0.128024 0.0000504 0.0000508 0.0027
MODAL
Mode 8 0.12428 0.01003 7.98E-09 0.00499
MODAL
Mode 9 0.117108 0.00381 1.39E-09 0.00537
MODAL
Mode 10 0.113871 0.000001155 0.000002856 0.000000779
MODAL
Mode 11 0.110157 1.96E-10 0.00044 1.59E-07
MODAL
Mode 12 0.079826 7.84E-08 0.000000195 0.000005456
Fuente: Alexander García

El modo 3 no cumple por la baja participación modal, como esta en función a la rotación
en relación al eje vertical Z puede producir torsión.

El segundo análisis de la estructura patrimonial se lo realizará por el método FEMA P-154
Para el FEMA P-154 se usa el peligro sísmico con un periodo de retorno de 2475 años (en
un 2% de excedencia en 50 años) para evaluar el riesgo ante sismos extremos de
consideración destructivos.

Los valores Ss y S1 representan la aceleración espectral para periodos corto y largo,
respectivamente.

Para este nivel de amenaza nos permite identificar que los edificios son potencialmente
vulnerables a colapso, por tanto, se prioriza la seguridad en eventos severos.

Figura 5

Lugar de estudio IGEPN

Fuente: Alexander García

La figura representa el lugar de estudio de la edificación patrimonial donde se puede
evidenciar los datos de periodo y aceleración.
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1171
Tabla 9

Valores del periodo y aceleración

Código
Periodo [s] Media[g] Q_16[ g] Q_50[ g] Q_84[ g]
S01
0.0000 0.9490 0.6873 0.8929 1.0890
S02
0.0500 1.5281 1.0540 1.3526 1.7771
S03
0.0700 1.9195 1.3529 1.7709 2.1300
S04
0.1000 2.1300 1.7786 2.1300 2.1300
Ss
0.2000 2.1300 1.6700 2.0753 2.1300
S05
0.5000 1.1488 0.8274 1.1237 1.3097
S1
1.0000 0.5712 0.4267 0.5242 0.6913
S06
2.0000 0.2619 0.2011 0.2325 0.3458
Fuente: Alexander García

Para el análisis se toma los valores de Periodo y media para determinar la respuesta de
amenaza sísmica del espectro.

Gráfico 1

Espectro de respuesta

Fuente: Alexander García

Por tanto, verificamos los valores de la aceleración espectral para un periodo corto de 0.20
segundos y para un periodo largo de 1.0 segundos.

Tabla 10

Valores de Ss y S1

Región Sísmica
Respuesta de la aceleración
espectral, Ss periodo, 0.2
Segundos

Respuesta de la aceleración
espectral S1 periodo largo o
0.1 segundos

Baja
Ss<0.25g S10.10g
Moderada
0.250≤Ss<0.50g 0.100g≤S1<0.200g
Moderada Alta
0.500≤Ss<1.00og 0.200g≤S1<0.400g
Alta
1.00≤Ss<1.50g 0.400g≤S1<0.600g
0,0000
0,5000
1,0000
1,5000
2,0000
2,5000
0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000
PERIODO (S)
MEDIA(S)
Espectro de Respuesta
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1172
Muy Alta
Ss≥1.50g S1≥0.600g
Fuente:
(FEMA P154, 2016)
De acuerdo a la región sísmica escogemos el formulario FEMA P-154 y a los valores de Ss
y S1 el cual nos dirige a EVAL (2015) MUY ALTA SISMICA NIV-1

Tabla 11

Tabla de aceleración determinada

Periodo [s]
Media[g]
Ss
2.1300
S1
0.5712
Fuente: Alexander García

Del análisis estático realizado sobre la estructura patrimonial, se concluye que la
edificación cumple con los requisitos estructurales establecidos, garantizando un desempeño
adecuado frente a eventos sísmicos. En primer lugar, se verificó que la edificación satisface las
demandas de deriva inelástica, demostrando que las deformaciones se encuentran dentro de los
límites permisibles para garantizar la seguridad y funcionalidad de la estructura. Asimismo, se
evaluaron los componentes traslacional y rotacional, encontrándose que ambos cumplen con las
exigencias normativas y contribuyen al comportamiento dinámico eficiente de la edificación, esto
sumado a que de acuerdo a la valoración.

En cuanto a la participación modal, se observó que la distribución de la masa en el sentido
X es adecuada a partir del cuarto modo de vibración, lo que asegura una adecuada transferencia
de las fuerzas dinámicas a lo largo de la estructura. Aunque el período de vibración obtenido
presenta una ligera discrepancia respecto a la relación esperada entre el modelo analítico y el
cálculo del cortante basal, este aspecto no compromete la estabilidad ni la seguridad de la
edificación, dado que otros parámetros fundamentales cumplen con los requerimientos
establecidos.

La valoración obtenida en la estructura es de 1.6 lo que indica de acuerdo a la tabla 1
valoración de vulnerabilidad, indica que la estructura tiene vulnerabilidad mínima por lo que
presenta estabilidad y seguridad suficiente para su funcionamiento, pero si hay que intervenirle
para garantizar las visas de las personas que la utilizan, esto de acuerdo a la metodología de

(FEMA P154, 2016)

Del análisis estático confirma que la edificación es estructuralmente eficiente lo que da una
garantía a los resultados obtenidos por
(FEMA P154, 2016) es decir indica que la estructura es
estructuralmente estable para resistir los efectos de cualquier evento sísmico que pudiera
presentarse, proporcionando una garantía de seguridad y confiabilidad tanto para sus ocupantes
como para el patrimonio arquitectónico que representa. Este resultado reafirma la robustez del
diseño y la adecuación de las soluciones estructurales implementadas
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1173
Del análisis Técnico de Vulnerabilidad Sísmica según FEMA P-154 se establece que la
estructura presenta una seguridad aceptable pero es imperante realizar reforzamientos en áreas
deterioradas con el remplazo de secciones afectadas por diferentes elementos bióticos y abióticos
es así que es imperante la implementación de un plan de mantenimiento de elementos
estructurales además para corroborar esta respuesta se correlaciono con los datos proporcionados
por el Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional, se realizó un análisis de
vulnerabilidad sísmica basado en el espectro de respuesta correspondiente a una zona de Muy
Alta Sismicidad (Nivel 1). Para este caso, los parámetros sísmicos utilizados son:

-
Ss (aceleración espectral para periodos cortos): 2.13
-
Sa (aceleración espectral para periodos largos): 0.5712
Estos valores corresponden a un periodo corto de 0.20 segundos y un periodo largo de 1.0
segundo, según el espectro de diseño sísmico.

Lo que ayudo a correlacionar la evaluación empleando el formulario de detección visual
rápida de vulnerabilidad sísmica proporcionado por el FEMA P-154. Este formulario permite
determinar, de manera preliminar, el nivel de seguridad de la edificación frente a eventos
sísmicos.

Condición estructural y física

La edificación evaluada no presenta daños visibles que comprometan la seguridad física o
estructural. Por lo tanto, se considera que su estado actual es adecuado y que cumple con los
estándares mínimos < 2.0 de seguridad sísmica para una edificación patrimonial.

Puntaje final

El puntaje obtenido para el Nivel 1 fue de 1.6 “aceptable” de acuerdo a la tabla 1

Para el caso del SL1, el puntaje resultante fue de 1.8. “aceptable”

Estos valores se encuentran dentro de los rangos aceptables establecidos por los criterios
del FEMA P-154, lo que indica que la edificación tiene una vulnerabilidad sísmica baja o
moderada y que, bajo las condiciones evaluadas, podría mantenerse en buen estado ante un evento
sísmico.

CONCLUSIONES

Para el análisis estático se confirma que la estructura patrimonial posee una respuesta
sísmica robusta y eficiente, pero pese a eso es imperante realizar un reforzamiento en sus
elementos de columna para evitar los agentes externos lo que garantiza su capacidad para resistir
los efectos de eventos sísmicos severos sin comprometer su seguridad ni su valor arquitectónico.
La adecuada distribución de masas, la eficiencia en los modos de vibración, y el cumplimiento de
las demandas normativas para componentes estructurales y no estructurales reafirman que la
edificación es estructuralmente segura, funcional y confiable. Estos resultados reflejan la robustez
del diseño y la implementación efectiva de soluciones estructurales, contribuyendo a la
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1174
preservación del patrimonio arquitectónico y a la protección de sus ocupantes frente a amenazas
sísmicas.

Con base al segundo análisis realizado y los según los resultados obtenidos, se concluye
que la edificación patrimonial evaluada se encuentra en condiciones óptimas desde el punto de
vista sísmico, sin riesgos significativos para su integridad estructural ni para la seguridad de las
personas que la ocupan. La combinación de los valores espectrales, la ausencia de daños visibles
y el puntaje final obtenido permiten clasificarla como una estructura segura que podría resistir
adecuadamente un sismo en la zona de Muy Alta Sismicidad.

El análisis confirma que, aunque la edificación presenta múltiples patologías, estas no
comprometen de manera inmediata su integridad estructural siempre que se realicen
intervenciones oportunas dentro de las cuales son la implementación de apoyos rígidos en las
bases de la estructura que remplace secciones afectadas con la utilización de empalmes de
secciones nuevas que absorban las cargas trasmitidas.

La estrategia recomendada, basada en cambios individuales de secciones deterioradas y un
mantenimiento periódico exhaustivo, permitirá preservar tanto la funcionalidad como el valor
patrimonial de la edificación. Este enfoque no solo protege el legado histórico que representa,
sino que también asegura su uso continuo y su resistencia frente a las condiciones ambientales y
sísmicas a las que pueda estar expuesta en el futuro.
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1175
REFERENCIAS

Aguilar et al. (2024). Modelos de carga viva para el diseño y evaluación de puentes en Chile.
Santiago de Chile: Revista Científico Tecnológica Departamento Ingeniería de Obras
Civiles.

Arteaga, C., & Aroni, K. (2024). Propuesta de reforzamiento estructural para evitar el colapso
del campanario del Templo de Sacsamarca en Ayacucho mediante geomallas y vigas de
madera. Lima: UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS.

Bustinza et Al. (2022). Estudio De Vulnerabilidad Estructural A Través De La Metodología Fema
P-154 Del Centro Poblado De Caylloma Arequipa. Arequipa: UCSM-ERP.

Calle, D. J. (2021). Guía Para Análisis, Diseño Y Detallamiento De Conexiones De Madera
En Edificaciones. Azoguez: Unidad Académica De Ingeniería.

Ceballo et al. (2025). Peligro sísmico en la zona metropolitana de Tuxtla Gutiérrez: dos casos de
estudio. Chiapas: ESPACIO I+D, INNOVACIÓN MÁS DESARROLLO.

Cobo, D., & Sunta, D. (2023). Control Del Efecto De Torsión En Pórticos De Hormigón Armado
Modificando La Geometría De Columnas Esquineras. Quito: Dspace.

Consejo Tecnico de Uso y Gestion del Suelo. (2021). Formulario De Detección Visual Rápida
De Vulnerabilidad Sísmica Para Edificaciones. Quito: MIDUVI.

Cooporacion Chilena de la Madera . (2005). Patologias Y Proteccion De La Madera En Servicio.
Santiago: Centro de Transferencia Tecnológica.

Corrales el Al. (2025). Evaluación Sísmica De Instituciones Educativas: Una Revisión Literaria.
Pimentel: Escuela Profesional De Ingeniería Civil.

Escobedo, C. (2022). Análisis del módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson y resistencia a la
compresión del concreto estructural por la influencia de material pasante de la malla Nº
200. Arequipa: Universidad Tecnológica del Perú.

Espinoza Vaca, E. S. (2018). Diagnóstico del estado actual de los bienes inmuebles antiguos y
privados desde 1950 hasta 2017 en la ciudad de Riobamba.
Riobamba: Universidad
Nacional de Chimborazo.

FEMA P154. (2016).
Rapid Visual Screening of Building for Potential Seismic Hazards- A
Handbook.
California: FEMA & NEHRP.
García, J. R. (2022). Tratamientos De Restauración De Bienes Patrimoniales De La Iglesia De
San Nicolás De Bari De Sinovas En Aranda De Duero (Burgos). Conservadora-
Restauradora. Batea Restauraciones, S.L, 19.

Gasca, M. (2021). Sistemas De Entramado De Madera: Construccion Con CLT. Madrid: Escuela
Técnica Superior de Arquitectura de Madrid.

Grupo Andino. (1983). Proyecto Andino de Desarrollo Tecnologico en el Area de los Recursos
Forestales Tropicales. Lima: Ministerio de Ambiente y de los Recursos Renovables .
Vol. 12/ Núm. 3 2025 pág. 1176
Herrero, M. E., Lozano, A. M., & Lechón Pérez, J. I. (2018). Construcción con madera y
sostenibilidad en las ciudades del siglo XXI y siglos venideros. Madrid: Montes.

Macao, W. B. (2022). Generación de base de datos sobre patologias en Estructuras de Madera.
Cuenca: Campus Luis cordero.

Martín, H. M. (2021). Comparativa De Calculo Estructural Entre Dos Software: Etabs Y
Sap2000. Valladolid: Escuela De Ingenierias Industriales.

Mercedes et al. (2021). Dinámica estructural en Ingeniería Civil. Revista Científica Ciencias
Ingenieriles, 7.

Norma Ecuatoriana de la Construccion. (2015). NEC-SE-DS: Peligro Sísmico, diseño sísmo
resistente . Quito: MIDUVI.

Núñez et al. (Agosto de 2021). scielo. Obtenido de revista ingenieria de construccion:

https://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-50732021000200173&script=sci_arttext

Ñauta, D., & Vélez, D. (2024). Análisis Comparativo De Soluciones Para Un Edificio Asimétrico
Sometido A Torsión Por Efecto Sísmico . Cuenca: Universidad del Azuay.

Oficina Nacional de Evaluacion Sismica y Vulnerabilidad de infraestructuras y Edificaciones.
(2015). Manual de Uso de la Metodologia de evaluacion visual rapida FEMA P154.
Republica Dominicana: NESVIE.

Pérez et al. (2021). Coeficiente de Dilatación: diseño y construcción de un dilatómetro.
Corrientes: FaCENA UNNE.

Portoviejo, W. (2022). Generación de base de datos sobre patologías de estructuras de madera.
Cuenca: Unidad Académica de Ingeniería, Industria y Construcción.

Ruizz, K. F. (2021). Determinación De Propiedades Físicas, Químicas Y Mecánicas De Las
Especies (Guayacán Pechiche), En La Escuela Superior Politécnica De Chimborazo.
Riobamba: POLIFAST.

Salamanca, J. D. (2021). La Madera Como Sistema Constructivo De Viviendas Sostenibles .
Villavicencio: CCBYS.

Santamaría, J., & Romero, K. (02 de Julio de 2024). scielo. Obtenido de Revista Digital
Novasinergia:
http://scielo.senescyt.gob.ec/scielo.php?pid=S2631-
26542024000200138&script=sci_arttext

Sotomayor, J. (2024). Estudio comparativo de módulos de rigidez de tres maderas mexicanas y
tres maderas japonesas. Michoacán: JRS Castellanos.

Villaroel, A. H. (2022). Análisis Comparativo Del Método Tradicional De Hormigón. Santiago
De Chile: E2E S.A.