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XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos
e Ingeniería Geotécnica
Sociedad Mexicana de
Ingeniería Geotécnica, A.C.
Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo
Inyección del subsuelo del palacio de Bellas Artes
Subsoil grouting of the Fine Arts Palace
Enrique SANTOYO VILLA1
1Director
de TGC Geotecnia
RESUMEN. La construcción del Teatro Nacional, actual Palacio Nacional de Bellas Artes, se inició en 1904, se detuvo
durante 12 años y reanudó en 1932, para ser inaugurado dos años después. El diseño original de la cimentación fue del
Ing. Gonzalo Garita, pero despertó incertidumbres que justificaron la participación del Ing. William H. Birkmire. La
estructura empezó a sufrir asentamientos casi desde el inicio de su construcción, Birkmire los trató de aminorar
recomendando colocar perimetralmente una tablestaca de acero, pero como su influencia fue despreciable Adamo Boari
decidió inyectar el subsuelo con morteros, afirmando que se hacía en París y en Nueva York, lo que era incierto; de
seguro supo que era una práctica usual en la ciudad de México, quizá el primer caso de ese ingenio fue en 1881 para
corregir el comportamiento de la Estación del Ferrocarril Mexicano, en Buenavista. La inyección del subsuelo del se
realizó en 5 etapas, sus resultados fueron confusamente interpretados y se juzgó como un trabajo sin consecuencias, no
se comprendió que continuó hundiéndose, pero que se logró la uniformidad, lo que explica el buen comportamiento que
ha tenido el Palacio.
ABSTRACT. The construction of the National Theatre, now the National Fine Arts Palace, started in 1904, stopped for 12
years and resumed in 1932 to be opened two years later. The original design of the foundation was made by Mr. Gonzalo
Garita, but woke uncertainties that justified the participation of Mr. William H. Birkmire. The structure began to suffer
settlements from almost the beginning of its construction, Birkmire tried to lessen this settlements by recommending to
place a steel sheet pile along its perimeter, but its influence was negligible and Adamo Boari decided to inject the ground
with mortars, saying it was done in Paris and New York, which is uncertain; for sure he knew that was a common practice
in Mexico City, perhaps the first case of this technique was done in 1881 to correct the behavior of the Mexican Railway
Station in Buenavista. The subsoil injection was performed in 5 stages, the results were interpreted and deemed as a job
without beneficial consequences, because it continued to sink, but uniformity was achieved, which explains the good
performance that the Palace has had.
1 INTRODUCCION
Notables ingenieros y arquitectos desde fines del siglo
pasado han venido luchando en contra de los efectos
del hundimiento regional del Valle de México,
fenómeno que genera los asentamientos que afectan
y destruyen paulatina e inexorablemente edificios e
instalaciones de la ciudad. Sin duda, el caso más
connotado de ese enfrentamiento fue el del Teatro
Nacional, actual Palacio de Bellas Artes, ambicioso
proyecto que desde su diseño y construcción mereció
la participación de los mejores Ingenieros del país y
del extranjero.
Los hundimientos diferenciales del se advirtieron
desde 1906, a la conclusión de su plataforma de cimentación. Para finales de 1908 la situación era alarmante, por ello a partir de 1910 y hasta 1925 se ensayó endurecer el subsuelo bajo el Teatro, mediante
campañas de inyección, primero de lechada de cemento y después de mortero fluido de cal con arena,
todo ello con el objetivo de detenerlos o al menos uniformizarlos. Admira que, en 1881 se hizo lo mismo en
la Estación del Ferrocarril Mexicano, en Buenavista,
Figura 1, dado que había sufrido asentamientos. Se
ha encontrado información sobre otros dos casos de
aplicación de esta técnica; sin embargo, sobre ese
primer trabajo para reducir los asentamientos diferenciales de un edificio en la ciudad de México de hace
131 años no se ha encontrado información.
Sobre la efectividad de la inyección del subsuelo
hubo mucha polémica, el fenómeno del hundimiento
regional no había sido entendido, no se contaba con
referencias topográficas confiables, además, la
carencia de conceptos geotécnicos impidió tener un
análisis racional. El caso perdió actualidad, la
turbulencia política de esos años redujo el interés por
el tema. Finalmente, el Teatro Nacional quedó
inconcluso. La información técnica fue archivada y
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
2
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
sólo predominó el injusto juicio de que "la inyección no
había servido".
Figura 1. Estación del ferrocarril Mexicano construida en
1875, se inyectó su subsuelo en 1881, para combatir los
hundimientos y fisuras que sufría
En 1930 se reanudó la construcción del Teatro que,
a su inauguración en 1934 se le denominó Palacio de
las Bellas Artes, Figura 2. Desde entonces este bello
monumento siempre ha servido para ilustrar el
fenómeno de hundimiento, añadiendo falsamente que
su integridad estructural se debe a su "rígida
cimentación", pues nunca se ha reconocido la
influencia de la inyección en el comportamiento de la
cimentación, ni se le ha valorado como una
adelantada aplicación técnica.
En este trabajo se presenta una recopilación
comentada de los documentos consultados en el
Archivo General de la Nación que sobre el Teatro
Nacional, entre los años 1902 y 1925, son valiosos
testimonios del caso, que aunque tiene muchos vacíos
de información, confusiones e incongruencias; aun
así, el material reunido demuestra que este caso de la
Ingeniería Geotécnica, más que histórico es actual,
porque demuestra la potencialidad de la inyección de
morteros como una de las pocas posibilidades
técnicas para enfrentar los problemas de monumentos
y edificios afectados por el hundimiento regional de la
ciudad de México. Esta experiencia, casi olvidada, fue
recuperada y publicada en el libro “Palacio de Bellas
Artes” (Santoyo el al, 1998), compendio que sirvió
como testimonio técnico para demostrar la utilidad de
la inyección del subsuelo para mejorar el
comportamiento del subsuelo de la Catedral
Metropolitana (Santoyo y Ovando, 2008).
Figura 3. Esquema del arreglo de láminas de mortero
Figura 2. Dibujo elaborado en 1984 por Mayolo Ramírez
Ruíz, para el 50 Aniversario del Palacio de Bellas Artes.
La técnica de inyección de morteros en los suelos
arcillosos blandos induce el fenómeno del
fracturamiento hidráulico, se forman así delgadas
placas de mortero verticales con ocasionales lentes
horizontales en los estratos permeables. Al inyectar en
una retícula de puntos se conforma en el área
inyectada un arreglo de láminas duras y paralelas,
alternadas con franjas de suelo blando, Figura 3.
Como consecuencia esa área tratada será menos
deformable que la masa original de suelo blando,
aunque es importante advertir que este artificio no fue
comprendido en ese tiempo.
2 ANTECEDENTES GEOTECNICOS
2.1 Fuentes de información
La referencia que dio la pista sobre los archivos que
contienen valiosa información, de este caso es el libro
"La Construcción del Palacio de Bellas Artes",
publicado en 1984 (Jiménez et al. 1984). Se trata de
una excelente recopilación documental y gráfica, que
incluye comentarios sobre los trabajos de inyección.
Entre sus Notas presenta una meticulosa relación de
los documentos que existen sobre el tema en el
Archivo General de la Nación Nº AGN-522, así como
de los Anales de la Secretaría de Comunicaciones y
Obras Públicas. Otros detalles sobre el Teatro y el
convento de Santa Isabel que inicialmente ocupaba
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
3
parte del terreno, se tomaron de otros autores (SEP
1959, Schroeder 1988, Escobedo et al., 1995, Tovar y
de Teresa 1991, Cossio 1994).
prehispánicas fue poco significativa porque fueron
estructuras ligeras construidas sobre estacados
someros.
2.2 Convento de Santa Isabel
2.3 Anteproyecto del Teatro
La información histórica del predio que ocupa el
Palacio de Bellas Artes señala que quedó fuera de la
primera traza de la ciudad elaborada el año de 1526,
que se trataba de un terreno pantanoso donde se
construyó la casa y tianguis de Juan Velázquez; sin
embargo, una investigación arqueológica demuestra
que fue un sitio poblado y abandonado antes de la
conquista (Escobedo et al. 1995).
En el año de 1601 en el predio estaba la casa de
doña Catalina López de Peralta quien, a su viudez, la
transformó en el convento de Santa Isabel. La
estructura amenazó caer y por ello fue apuntalada y
reconstruida. La nave estaba orientada en dirección
norte-sur y tenía un ancho de 12 a 14 m. El convento
poseía, como todos los de monjas, entrada lateral al
actual Eje Central, por donde corría una acequia. La
información disponible no menciona qué daños pudo
haber tenido durante la inundación de 1636. En la
parte posterior había un callejón llamado de Santa
Ana, otras casas de un piso y después la fuente de la
Mariscala, donde descargaba el acueducto de
Chapultepec y Tacuba.
Por el año de 1861 la torre del convento fue
eliminada, la nave se transformó en fábrica de sedas y
tintorería, Figura 4. El espacio libre de la fachada sur
quedó ocupado por casas y en la parte norte del
convento se construyeron vecindades modestas.
Se contrató al Arquitecto Adamo Boari para reconstruir
el antiguo Teatro Nacional, que se venía utilizando
desde 1844, ese proyecto no se realizó, en cambio se
decidió que Boari "formulara los proyectos" del Nuevo
Teatro Nacional, y que el Ing. Gonzalo Garita para que
los "llevara a la práctica". El plural se debe a que se
incluyó la plaza frontal y la veranda o invernadero que
después ocuparía una librería, la cual se demolió en
1972.
En abril de 1902 Boari entregó el anteproyecto; por
su parte, el Ing. Gonzalo Garita expuso el 16 de julio
de ese año su diseño de los cimientos y el 17 de julio
la memoria y especificaciones. El 19 de julio Boari
envió una carta confidencial al Secretario de
Comunicaciones y Obras Públicas, General Francisco
Z. Mena, para informarle su desacuerdo sobre la
cimentación diseñada por Garita. Le hacía saber que,
en su opinión, el espesor uniforme de la losa de
cimentación de 2.8 m trasmitiría una carga inadmisible
de 10 t/m2 (este número fue tramposamente alto).
Poco después, el 30 de julio, Boari presentó sus
cálculos de la cimentación y solicitó por escrito que un
especialista "haga nuevos cálculos de la cimentación";
en su escrito resume las experiencias de cimentación
en los Estados Unidos con estructura de "Skeleton"
que han soportado asentamientos de hasta 17 y 25
cm, cimentadas en plataformas de concreto y acero,
que se denominaban "steel grillage", el cual era un tipo
de cimentación que ya había sido usado en el Edificio
de Correos y anteriormente, en 1898, en la casa
Boker, en ambos casos diseñados por Garita Fig. 5.
Sin embargo, el 5 de agosto, el Secretario de
Comunicaciones y Transportes rechazó la propuesta
del Ing. Garita.
El 18 de agosto Garita envió al mismo Secretario
una extensa carta en donde le explicaba que su
diseño se basaba en una losa con espesores de 1.28
m para la sala y de 2.17 m para el escenario, que la
primera trasmite una carga de sólo 3.9 t/m2 y la
segunda de 4.5 t/m2, (estos números fueron algo
bajos). Pero el 31 de diciembre de 1902 Boari propuso
que se encomendara a la casa E.C. Shankland de
Chicago el diseño de la "cimentación de acero.
Figura 4. Convento de Santa Isabel. Se observa la nave
transformada en fábrica con una estructura de 2 niveles. La
torre ya se había demolido.
En 1901 se completó la apertura de la calle 5 de
Mayo, incluyendo la demolición del antiguo Teatro
Nacional ubicado en la actual calle de Bolívar. En ese
año se derribaron también el convento de Santa
Isabel, las casas y vecindades, para despejar el
terreno que ocuparía el nuevo Teatro Nacional.
Las condiciones del subsuelo del sitio fueron
mejoradas primordialmente por la preconsolidación
inducida por el peso del convento; por su parte la
influencia de las vecindades y construcciones
2.4 Proyecto definitivo e inicio de la construcción
Boari entregó el 12 de marzo de 1904 su proyecto
definitivo, incluía 18 planos y una extensa memoria.
Todo ello se conserva en el Archivo General de la
Nación. El diseño de la estructura y cimentación fue
encomendado al Ing. William H. Birkmire, destacado
estructurista norteamericano (Birkmire, 1891, 93 y 95).
Infelizmente su informe estructural no se ha localizado,
sólo se conoce el arreglo de las vigas de acero de la
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
4
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
cimentación, Figura 6, por el peralte de esas vigas, se
puede inferir que la losa de cimentación tuvo un
espesor de 2.4 m, que era algo menor que la diseñada
por Garita.
CIMIENTOS PROPUESTOS
PARA EL TEATRO NACIONAL
DE MEXICO
TEATRO NACIONAL
PLATAFORMA Y EMPARRILLADO DE ACERO
1
0
5.20
4
3
2
*
5
4.00
6
*
2.80
*
3.5
NIVEL DE LA
BANQUETA
En noviembre de 1904 se inició la construcción; el
contratista fue Milliken Bros de Chicago. El 27 de
noviembre de 1904 se iniciaron las excavaciones a 2.4
m en la parte sur y 3.5 en la norte. Se destruyeron los
cimientos de lo que fue la torre del convento en el lado
sureste del edificio; sorprende que durante las
excavaciones no se encontrara el nivel freático.
4*24 S100
76*15· S42#
2.70
177
2.4
175
4*24· S 100#
4*24· S 80#
2.19
4.4
4*24· S 100#
2.19
4*24· S 100#
5.70
0.60
Sacos de cemento
187
189
4 .4
1.05
0.40
4*24· S60#
CIMIENTOS DEL EDIFICIO
DE CORREOS EN MEXICO
189
2.20
2.20
5.50
DETALLE
ESQUINA S.W.
3.00
Planta
40
0
B
3.00
S.E.
2.20
2.20
A
PISO DEL ESCENARIO
1 .3 2
1.63
S.W.
1.7 0
0.30
2.65
N 0.0
Nivel de la banqueta
0.50
CORTE A.B.
W. H. BIRKMIRE - NEW - YORK
México
Figura 6. Plataforma de cimentación diseñada por
CIMIENTOS DE LA CASA
BOKER EN MEXICO
W. H. Birkmire
NIVEL DE LA
BANQUETA
0.45
0.20 1.45
Sacos de cemento
CIMIENTOS DEL OLD COLONY BLDG
CHICAGO EDIFICIO DE 18 PISOS
0.50
1.33
0.37
3 PROBLEMAS DE HUNDIMIENTO DIFERENCIAL
El hundimiento general de la zona del Palacio de
Bellas Artes fue recopilado por el Prof. Leonardo
Zeevaert, que completado con datos de los Ingenieros
Barocio y Álvarez se pudo elaborar la gráfica de la
Figura 7 (Zeevaert 1983, Barocio y Álvarez 1981), en
la cual se observa que para 1980, la Alameda se
había hundido 8.2 m y por su parte el Palacio de
Bellas Artes acumulaba 7.5 m. Es interesante recordar
que los Profesores Marsal y Mazari mediante la
medición de las emersiones diferenciales de los
ademes del pozo profundo a 79.68 y 157.97 m de
profundidad, dedujeron el hundimiento regional en esa
zona (Marsal y Mazari 1959). Ese pozo se perforó en
la esquina surponiente del Palacio, seguramente para
proporcionar el agua necesaria para la construcción,
Figura 8.
Figura 5. Cimentación tipo “Steel grillage”
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
5
Figura 7. Hundimiento regional integrando la información de
L. Zeevaert, A. Boari y A. Barocio.
Se desconocen los hundimientos iniciales, que
seguramente se midieron a partir de 1904; sólo se
sabe que construida la plataforma de cimentación se
asentó diferencialmente 7.3 cm. Para el año de 1907
estaba "casi concluida la estructura metálica"; las
mediciones mostraron que ya tenía inclinación al
poniente, “lo que hizo necesario reforzar los cimientos
de ese lado”. Boari dio la siguiente explicación: "En
ese año la plataforma se inclinó hacia el suroeste;
algunos meses después varió la inclinación hacia el
noroeste y desde entonces sigue esa dirección".
Para averiguar las causas del hundimiento se
hicieron varios pozos alrededor de la plataforma, en
los que se observaron variaciones en el nivel de agua,
se observó que el agua corría con dirección noroeste,
la cual coincidía con el hundimiento. Se interpretó que
este flujo de agua lo causaban los trabajos de
excavación de zanjas para el drenaje que se construía
en la calle de Tacuba y hasta se dilucidó que ese era
el origen del problema del hundimiento, cuando sólo
pudo haber tenido una cierta contribución. Otro factor
que indudablemente pudo tener mayor influencia fue
el pozo profundo antes mencionado.
4 INSTALACION DE LA TABLESTACA METALICA
Para resolver el problema de los hundimientos se
consultó a W.H. Birkmire, quien recurrió al Ing. John
O'Rourke
(destacado
constructor).
Ambos
recomendaron dar estanqueidad al sitio, mediante una
ataguía o tablestaca doble de acero, para formar una
"steel cofferdam" perimetral, separada unos 3 m de la
losa de cimentación, Figura 8. Entre la ataguía de
acero y la losa de cimentación O'Rourke propuso una
liga estructural de celdas de concreto armado, que no
se realizó y la tablestaca que se instaló fue sencilla.
Las tablestacas de acero con uniones estructurales
macho-hembra fueron de: 34.5 cm de ancho, 1.25 cm
de espesor y 7.62 m de altura, con un peso de 454 kg
cada una; el peso total de la tablestaca fue de 700 t;
se hincaron en los primeros días de 1909 empezando
por la parte frontal del Teatro. Para ello se empleó un
martillo de caída libre de 900 kg operado con un
malacate de vapor y para guiarlas se excavó una
zanja de 50 cm de profundidad. Además, "con el
objeto de consolidar el subsuelo entre la plataforma y
la ataguía y, que ésta cumpliera las funciones de un
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
6
verdadero muro de contención, se construyó un tramo
de celdillas y grapas de acero, pero se dejó el trabajo
por ser muy costoso", quedando la ataguía separada
del edificio.
S
LA
E ES
SD N
TE CI O
AS
AN YEC
EL S
IN
S D NE
TE IO
AN YEC C
IN
Esquina N.W.
Col. 191
DIAGRAMASDELOSASIENTOSDELASESQUINASS.W. YN.W.
ANTESYDESPUESDELASINYECCIONES
1910
1912
1914
1916
1918 1919 1920
ESQUINAS.W.
DESENSO DEL CENTRO DE GRAVEDAD
COL. S.
DEL EDIFICIO CALCULADO POR LA
0.20
FORMULA DE RANKINE.
10.000. x 0111.
= 1.08.6
1.200. x 1.600. x 0.111.
0.40
DE
MAS EL DESENSO COMFORME
0.60
S
A LA LEY DE BOUSSINESQ
INY PU E
ENTRE LOS LIMITES DE : TOTAL 0.570
EC S D
0.25 Y 0.50.
1.461 0.80
CIO E L
NE CAUS
1.00
S RVAPROBABLE
D
ES
DELASENTAM
P
IENTOFINAL 1.20
IN UE
YE S
CURVA
CC DE
PROBAB
IO N LA
1.40
LEDELAS
ES S
ENTAMIE
NTOFIN 1.60
AL
CORTETRANSVERSAL A. B.
PERIMETRO DE LAATAGUIA
ARENAY
PIEDRAS
1.00
PESO DEL EDIFICIO Y
DELAPLATAFORMA.
KGS. 87.454.510.
Pozo artesiano
CORTEA. B.
*
Reacción
del terreno.
Kgs. 1.174 por cm 2
7.05
ARENAY
CENIZA
100.00
ARCILLA, AGUA
YCENIZA
VOLCANICA
9.00
SUPERFICIEDELA
PLATAFORMA. M 7.450.
20.00
270.84
E
S
B
40.00
79.68
152.97
A
ARENA
*
1
0
9
4
AGUA
N
W
POZO
ARTESIANO
METROS
AÑOS1908
a la práctica los proyectos de las nuevas rampas,
escalinatas y modificaciones al basamento que hará
lucir en todos sus detalles al edificio".
El año de 1908 se incrementó la carga dado que se
construyeron los muros exteriores de concreto, de 44
cm de espesor, los interiores en parte de concreto de
44 cm y también las losas con el sistema "roebling"
(similar a la losa abovedada con lámina de acero), así
como la instalación de la maquinaria del escenario, el
peso se incrementó así hasta llegar probablemente al
70 % del total.
En una excavación practicada en 2010 en el lado
oriente del Palacio se descubrieron la tablestaca de
acero, la cual se conserva en muy buenas condiciones
y restos de cimientos y muros del convento de Santa
Isabel Figura 9.
DETALLEDELAATAGUIA
0.305 0.305 0.305
Figura 8. Dibujo original de Adamo Boari elaborado en Junio
de 1915
Conviene resaltar que la interesante Fig. 8,
elaborada por Boari, podría generar alguna confusión
dado que está fechada en junio de 1915, debido a
que, además de la información de la tablestaca,
incluye una gráfica de asentamientos hasta mediados
de 1920. La figura también muestra el pozo artesiano
de 270.8 m de profundidad, cuya tapa sirvió de
referencia topográfica, hecho afortunado, porque
posteriormente se niveló con referencia al Banco
Atzacoalco. Esta figura incluye una expresión
numérica que Boari menciona es una aplicación de la
fórmula de Rankine y la ley de Boussinesq, para
calcular que los asentamientos estarían entre 0.570 y
1.461 m.
No se han encontrado mediciones de los
asentamientos posteriores a la instalación de la
ataguía, salvo el comentario de que "el resultado de
éste trabajo fue nulo, pues el hundimiento continuó sin
que se notara mejoría". Por ello Boari propuso lo
siguiente:
"Aunque el edificio ha sufrido un hundimiento con
respecto al nivel inicial, arquitectónicamente el
monumento no perderá aspecto, pues una vez
terminada la consolidación del suelo, en lo que se
trabaja activamente en la actualidad, se podrán llevar
Fig. 9 Restos de cimentos y muros del convento de Santa
Isabel y tablestaca de acero
5 CAMPAÑAS DE INYECCION DE 1910, 1912 Y
1913
5.1 Primera fase de inyección 1910-11
El problema de los asentamientos hizo crisis a finales
de 1908, seguramente por ello, a partir de ese año, las
mediciones topográficas fueron más meticulosas; el
hundimiento diferencial medido durante 1909 alcanzó
la alarmante cifra de 27.2 cm por año entre las
esquinas sureste y noroeste. Boari solicitó entonces la
participación de especialistas, "a fin de darle una
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
solución efectiva". El consultor nuevamente fue J.
O'Rourke, que propuso la inyección del subsuelo con
lechada de cemento; Boari lo apoyó afirmando que se
aplicaba en cimentaciones en Nueva York y en el
Metropolitano de París; ese falso argumento soslayó
que esa técnica era una práctica usual en la ciudad de
México, como se mencionó antes.
En septiembre de 1910 se inició la 1era Campaña de
Inyecciones en el lado oriente de la plataforma:
primero se intentó con una lechada de cemento
Portland y para retardar el fraguado inicial se agregó
cal. La dosificación de la lechada fue 100 kg de
cemento, 20 litros de “cal grasa”; 150 litros de agua; la
inyección se ejecutó con un tubo de acero de 9 m de
largo y 2 ½ pulgadas de diámetro, con punta y
perforaciones en el metro inferior, Figura 8.
La inyección posiblemente se ejecutó en 51 puntos
hincando el tubo con un martillo de 300 kg de peso en
toda su longitud y se iba subiendo hasta los 5 m,
introduciendo gradualmente la lechada. El tanque
mezclador de la lechada tenía 0.7 m de diámetro y 1.2
m de altura, cuya operación se hacía con una
manivela manual con paletas de madera. La presión
fue algo mayor de 2 kg/cm2, colocando el tanque en la
azotea del edificio. Esa campaña de inyección se
completó en septiembre de 1911, el volumen
inyectado se anota más adelante.
Es importante mencionar que hasta 1911 se
completaron los estudios sobre los hundimientos, uno
del Ing. W.H. Birkmire y otro de J. O'Rourke,
documentos que desgraciadamente no han sido
encontrados. Sobre el comportamiento de la
estructura, en ese año se informa sobre la formación
de fisuras en las terrazas del edificio y en los accesos;
estos últimos apoyados en voladizos estructurales.
En agosto de 1911 se completó esa campaña de
inyecciones utilizando un total de 951 toneladas de
cemento, la cual fue documentada por los ingenieros
Barocio y Alvarez, escribieron que, en esta etapa se
hicieron 39 barrenos: 33 del lado poniente, 2 de lado
oriente y 4 bajo el edificio (Barocio y Alvarez, 1921).
Se detecta una incongruencia, porque para el año
1915 en que se elaboró esa figura, ya habían ocurrido
otras inyecciones que se mencionan más adelante.
En junio y diciembre de 1911 ocurrieron dos fuertes
sismos que se dijo indujeron asentamiento a la
estructura. Más adelante se muestran gráficas de
hundimientos pero en ellas no se advierten esos
asentamientos que se consignan en los registros con
valores de 1.8 cm por el sismo del 7 de junio de 1911.
En septiembre del mismo año se demostró que el
nivel de aguas freáticas en la esquina NO estaba a
2.45 m y tenía una diferencia de 80 cm entre las
esquinas SE y NW siendo más alto la esquina SE, a la
elevación 1.65 m, además observaron que se tenían
marcadas variaciones que acusaban una corriente de
agua.
7
El Sr. Giacomo Piccone, entonces el Jefe de las
Obras, coordinó los trabajos de inyección de lechada.
El 11 de septiembre Boari informó que sólo faltaba un
sexto de la “carga total por aplicar”, también indicó que
no sería necesario unir la plataforma de cimentación
con la ataguía mediante los muros verticales
propuestos, como se construyó del lado de la calle de
Santa Isabel (actual Eje Central), porque las
inyecciones de cemento líquido habían dado un
magnífico resultado.
5.2 Segunda fase de inyección 1912
Se llevó a cabo entre mayo y agosto de 1912, esta vez
los puntos tratados se ubicaron en ambos lados,
oriente y poniente del Teatro. Se utilizaron 908
toneladas de cemento. En febrero de 1912 se designó
una Comisión de la Asociación de Ingenieros y
Arquitectos de México para estudiar las causas de los
movimientos de la estructura y la manera de evitarlos.
Dicha Comisión presentó su Dictamen (Herrera et al,
1912), es un documento donde se reconocía la
efectividad de las inyecciones y se dio crédito al Ing.
Ángel Peimbert sobre la utilización de la arena como
parte del material de inyección.
En cuanto a la evolución de la construcción, a partir
de 1912 y hasta 1916, casi no progresó la
construcción por los problemas políticos del país, pero
afortunadamente
se
siguieron
haciendo
las
nivelaciones topográficas del hundimiento.
En mayo de 1912 el Ing. A. Peimbert solicitó al
Secretario de Obras Públicas la compra de máquinas
"Ransome Canniff Pneumatic", inventadas en 1905
por W.L. Canniff, para realizar la inyección de
materiales inertes con presión hasta de 20 atm, las
cuales se podrían describir como recipientes de acero
para aplicar presión a los morteros fluidos que salían
por inyectores del mismo nombre (actualmente a estas
máquinas
se
les
denomina
“guniteadoras”
neumáticas). Esos dispositivos se adquirieron, pero no
llegaron a tiempo para ser utilizados, a través de los
años fueron motivo de muchas disputas y sólo se
operaron hasta 1921.
En noviembre de 1912 ocurrió otro fuerte sismo; sin
embargo, no se menciona ningún asentamiento.
5.3 Tercera fase de inyección 1913
Entre julio y agosto se hicieron las últimas inyecciones,
posiblemente se utilizaron 616 toneladas de cemento.
5.4 Comentarios sobre estas inyecciones
El total de cemento inyectado fue de 2475 toneladas y
535 m3 de lechada de cal grasa (Barocio y Álvarez,
1921); posiblemente se usaron 3712 m3 de agua,
estos números implican que la relación del volumen de
lechada de cal fuera 21.6 l/m3, en vez de los 20
proyectados. En la Fig. 10 se define que el total de
sacos de cemento fue de 60,649 unidades, lo que
implicó 3,032 toneladas de cemento, valor que supera
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
8
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
en 457 toneladas al consignado en los informes
anteriores.
200 S
3718 S
550 S
1000 S
1684 S
1000 S
1174 S
500 S
2817 S
1000 S
383 S
975 S
600 S
1800 S
1911 S
800 S
N
Pozo artesiano
3731 S
2668 S
2398 S
4665 S
916 S
735 S
3830 S
subsuelo y reconocía la capacidad del Arq. Antonio
Muñoz, por entonces Director de la Obra, para
completar la construcción. Otro informe de E.C.
Shakland no se ha localizado. Entre los mexicanos.
389 S
503 S
93 S
263 S
1000 S
131 S
1000 S
435 S
975 S
640 S
500 S
575 S
471 S
1000 S
144 S
335 S
1614 S
897 S
143 S
2406 S
236 S
1000 S
126 S
47 S
1500 S
525 S
Tablestaca
Trazo de la losa
del edificio
3139 S
Volumen de lechada = 4,634 m
3
Volumen de sólidos = 4,388 m
3
1507 S
Peso de mortero = 6,055 ton
NOTAS:
Dibujo sin escala
S Significa sacos
Datos copiados del plano 927
de Boari (20-abril-1911).
El total de sacos fue de 60,649
Figura 10. Campañas de inyección 1910, 1912 y 1913.
La distribución de las inyecciones realizadas entre
los años 1910 a 13 se aclara en la Figura 10, copiada
de una original del plano 927 de Boari, fechado en
abril de 1911, se advierte que hubo 48 puntos de
inyección, lo cual difiere de los 39 que se cita en otros
varios documentos.
5.5 Eventos durante 1916
En ese año se intentó reanudar la construcción pero
fue muy poco lo que se hizo. A mediados de ese año
Adamo Boari abandonó el país; posteriormente
regresó a México en una breve visita en diciembre de
1923, pero ya no fue contratado. Desde Italia siguió
manteniendo interés en el proyecto, hasta su muerte
en 1928.
6. INYECCION EXPERIMENTAL DE 1921
6.1 Estudios realizados en 1921
Se solicitaron nuevos estudios a especialistas
extranjeros, entre ellos al Ing. Guy Boschke que
presentó una carta-informe al presidente Álvaro
Obregón, donde analizaba las condiciones del
destacan el informe del Ing. Bartolo Vergara,
presentado en mayo de 1921 (Vergara 1921), en
donde incluyó una gráfica de hundimientos de las
columnas. El Ing. Vergara expresó "tal vez estas
inyecciones hayan detenido un poco los hundimientos
de la plataforma del lado occidental, en ese caso hay
que admitir que el efecto de ellas se hizo notar hasta
uno o dos años después". En junio del mismo año los
Ingenieros Alberto Barocio y Luis Álvarez Varela
presentaron su excelente informe técnico (Barocio y
Álvarez 1921).
6.2 Investigación experimental de Barocio-Álvarez
Este trabajo se inició en abril de 1919 y se concluyó en
agosto de 1921. Se realizó en el tiempo en que el Arq.
Antonio Muñoz era el Jefe de la Obra y el Ing. Vicente
Cortés Herrera, Director de Edificios y Monumentos.
Por su aportación tecnológica se le puede considerar
una importante investigación experimental de la
Dirección de Monumentos de la entonces Secretaría
de Comunicaciones y Obras Públicas, realizada con
indicaciones del Ing. Consultor y Profesor de
Construcción Antonio M. Anza. Alberto Barocio era el
Jefe de la Oficina de Ensaye de Materiales y el Ing.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
Luis Álvarez Varela el encargado de la medición de los
asentamientos desde 1919 y continuó en esa labor
por lo menos hasta 1925.
Los autores empiezan por una revisión de los
efectos de las primeras inyecciones con “cemento
desleído”, del cual obtuvieron muestras con un tubo
dentado. En el laboratorio ensayaron dos mezclas:
una con 100 l de arena fina de Tacubaya, 40 kg de cal
grasa y 100 l de agua; a la otra, agregaron 50 l de
arcilla. Sobre los hundimientos realizaron gráficas y
tablas de las mediciones de las columnas más
significativas. Los razonamientos conceptuales de
Barocio y Álvarez sobre la consolidación de los suelos
y los costos de la inyección los llevaron a proponer las
siguientes recomendaciones:
"Lo esencial para nuestro objetivo era llenar los
vacíos del terreno con un material de naturaleza
granular que repartiese las presiones según un ángulo
mayor que el del terreno natural y que opusiera
resistencia suficiente a las presiones exteriores,
debiendo llenar el material elegido los siguientes
requisitos: ser económico, inerte y fácilmente
adquirible en la Ciudad de México".
"Teniendo en cuenta que estos requisitos los reúne
la arena se optó por ella como material fundamental;
pero en vista de las dificultades que se presentan para
inyectar arena sola, pues bajo la acción de una
presión sus partículas se acuñan entre sí accionando
a manera de arco e impidiendo el escurrimiento, se
formó una mezcla de arena arcilla, cal grasa y agua;
lográndose de esta manera disminuir el frotamiento
entre las partículas de arena, obrando la emulsión de
arcilla como un lubricante que facilitara el
escurrimiento".
Conviene aquí destacar que entre los documentos
que examinamos hay varios en que sus autores
afirman ser quienes tuvieron la idea de la inyección del
mortero de cal, entre ellos el Ing. A. Peimbert, que cita
al Profesor Javier Cavallari, quien vino de Italia para
encargarse de la Dirección de las clases de
Arquitectura e Ingeniería Civil en la Academia de San
Carlos; enseñaba a sus alumnos las posibilidades de
la mezcla terciada en la construcción de cimientos
bajo el agua (Téllez 1899). Otro, que afirmó que la
idea suya fue el Arquitecto Antonio Muñoz, Jefe de la
Obra hasta octubre de 1923, cuando fue remplazado
por el Arq. Benjamín Orvañanos.
La dosificación de la mezcla inyectada fue 100 l de
arena de las minas de Tacubaya, de tamaño menor de
la malla Nº 20, 50 l de arcilla de "lama de río", 50 l de
pasta de cal grasa apagada y 75 l de agua.
En 1924 se realizaron pruebas de inyección en los
lados oriente y poniente del Teatro, empleando
inyectores Canniff de los que desgraciadamente no
describieron su funcionamiento. Los cuales se
colocaron a percusión entre 3.5 a 12 m de
profundidad,
aplicando
presiones
de
hasta
120 lb/pulg2, inyectaron 144 m3 de lechada; llama la
atención que para demostrar la influencia del trabajo
recurrieron a hacer pruebas de penetración hincando
9
pilotes de madera con una masa de 669 kg, con altura
de caída de 3.0 m, Figura 11.
Figura 11. Martinete de percusión operado con un malacate
manual, esta máquina se utilizó para hincar los pilotes de
prueba de Barocio y Alvarez. Observese la inclinación de la
barda perimetral.
Las recomendaciones que Barocio-Álvarez en base
a su análisis de esfuerzos los llevó a concluir que las
cargas generan asentamientos en la "capa líquida de
12 m de espesor”, de sus pruebas de laboratorio
deducían que era indispensable inyectar 3802 m3 para
"consolidar" cada metro superficial a esa profundidad.
La superficie la dividían en dos partes: la comprendida
entre la ataguía y la plataforma del cimiento, con
ancho medio de 3 m, la estimaban en 5127 m2 y la
faja perimetral, externa a la ataguía, de 10 m de
ancho, la estimaban en 9224 m2, (con las dimensiones
del entorno no se confirman estos valores). En cuanto
a la dosificación de la lechada que proponían se
utilizara, mantenían los 100 kg de arena, los 50 l de
arcilla, para la cal proponían 50 l en polvo, sobre el
agua no daban ninguna indicación.
6.3 Comentarios a otros proyectos
En multicitado informe de Barocio-Álvarez analizan
brevemente las siguientes cuatro propuestas de
solución a los problemas del comportamiento de la
cimentación y con dureza desaprueban:
a) El Ing. Gonzalo Garita asociado con los señores
Miguel G. Servín y H. M. Saumeing comentó que en el
Diario Oficial del 26 de julio de 1912 se hacía una
convocatoria "concerniente a la recimentación del
edificio"; aclaró que "siendo imposible determinar
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
10
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
En la Figura 12 copiada del Plano Nº 1435 de
Boari, se consignan las fechas y volúmenes de
inyección en la banda externa de la ataguía de 10 m
de ancho, se resume esta etapa de inyección del 14
de mayo de 1924 al 5 de junio de 1925, se inyectó
un total de 3499 m3 de mortero.
El proceso se inició por el lado oriente
inyectándose 1561 m3 en una secuencia, en cambio
en el lado poniente se inyectó cada punto en dos
ocasiones. El volumen introducido en el lado poniente
fue de 1938 m3. La información disponible no precisa
la dosificación de la lechada empleada; así como
tampoco aclara si se siguieron las recomendaciones
de Barocio-Álvarez o si fueron modificadas.
7.2 Inyección interior a la ataguía
Hasta ahora no se tiene información sobre los puntos
de inyección ni del volumen introducido en la banda
interna; considerando que conservaran la misma
relación de las áreas exterior e interior, el volumen de
mortero pudo ser del orden de los 1900 m3.
7.3 Comentarios sobre esta etapa
En octubre de 1925 el Ing. Álvarez Varela redactó un
informe en el que describe la experiencia y las bases
del trabajo de la siguiente manera:
A-20 Pozo
A-21
A-22
Bajo la dirección del Arq. Benjamín Orvañanos se
organizó la inyección de la mezcla terciada,
racionalizando la disposición de materiales,
compresores y bombas, el Ing. Álvarez Varela
continuó siendo el responsable de las mediciones
topográficas.
A-26 A-27
A-25
A-24
A-28
A-29
A-19
A-30
Tablestaca
A-31
A-18
A-17
A-32
A-16
A-1
A-15
A-2
Banda interna
A-14
A-3
A-4
A-12
A-13
A-11
A-9
A-10 A-8
A-7
NOTA
A-5
A-6
Banda externa
Información copiada
Dibujo sin escala
del plano No 1435
SIMBOLOGIA
Inyeccion de la banda exterior
? Se desconocen los puntos y volumenes
7 CAMPAÑA DE INYECCION 1924-25
7.1 Inyección exterior a la ataguía
A-23
N
cuando concluirá el hundimiento siguiendo el sistema
de las inyecciones", propuso recibir el edificio con
pilotes apoyados en una capa de suelo resistente, los
cuales se localizarían en dos series de puntos de
apoyo; los pilotes serían de madera y concreto,
además se emplearían cables de acero para
desempeñar el papel de trabes. Muchos años
después Dirk Dressel recimentó así un templo
neogótico construido en 1859 en Montreal Canadá
(Dressel et al., 1980). En México también el Doctor
Pablo Girault recimentó de manera similar un edificio
(Girault 1986).
b) Los Señores Juan Allera y Ángel Bacegial,
propusieron colocar gatos hidráulicos sobre pilotes de
cemento armado de 16 m de longitud y 0.35 m de
diámetro, 4 por metro cuadrado de plataforma, los
cuales trabajando a "frotamiento" sostendrían toda la
carga y después con los mismos gatos se podría
levantar la estructura en bandas de 10 m de ancho.
c) El Ing. Luis Careaga propuso 6 "tiros" (pilas) de
concreto armado de 5.0 m de diámetro exterior y
2.0 m de interior, profundizadas hasta la capa de roca,
que consideraba estaría entre 150 y 160 m: Estas
columnas se unirían con trabes de concreto reforzado
de 10 m de peralte y 3 m de ancho, sobre las que se
colocarían gatos para levantar el edificio.
d) Ing. Edmund Astley Prentis de la empresa
Spencer, White and Prentis, bajo una comisión del Ing.
Pascual Ortiz Rubio, entonces Secretario de
Comunicaciones y Obras Públicas, propuso
incrementar la resistencia del subsuelo apoyándose
en investigaciones de la Universidad de Illinois. Su
proyecto consistía en abrir 2 lumbreras en esquinas
diagonales del Teatro, que tendrían 3.6 m de diámetro
y 30 m de profundidad, al fondo de las cuales se
excavaría un túnel de 2.4 m de diámetro, el cual
rodearía el edificio. Forrando el túnel con un material
poroso, se colectaría el agua que sería eliminada por
una planta de bombeo; consideraron que por cada 30
m de túnel se drenaría una superficie de 250 m2.
Sobre esta última en el informe Barocio-Álvarez se
hace un interesante comentario sobre los
constructores de la plataforma y estructura metálica,
los señores Milliken, que propusieron inyectar agua
durante el invierno, para remplazar el agua perdida;
decían que "es más lógica (que la de Astley), aunque
igualmente impracticable, pues habría que inyectar
toda la cuenca del Valle".
Banda Externa
Banda Interna
Valores supuestos
3499 m
3
1900 m
3
Volumen de sólidos
3181 m
3
1727 m
3
Peso de mortero
4326 m
3
2349 m
3
Volumen de lechada
Figura 12. Campaña de inyección 1924-1924
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
11
Santoyo E.
"Se aceptó como procedimiento para combatir los
hundimientos el de inyecciones puestas a profundidad
en el subsuelo; pero se hizo un estudio experimental
para sustituir el cemento por materiales más eficientes
y de menor costo. El resultado de esas experiencias
fue aceptar para las inyecciones de una mezcla
compuesta de arena, arcilla y cal. El papel que
desempeñaban estos materiales es el siguiente: la
arena es el material inerte que viene a aumentar la
masa de un volumen dado y al mismo tiempo modifica
las condiciones de plasticidad de la arcilla del
subsuelo, evitando que ésta escurra con gran facilidad
bajo las presiones que soporta; como la arena sola era
difícil de manejarla a presión, a través de tuberías de
corto diámetro, se aumentó la arcilla como lubricante;
para evitar que una vez incrustada la arena en
determinada zona, las corrientes subterráneas la
deslavaran, se aumentó la cal grasa como
aglomerante, ciertamente que en las condiciones en
que se encuentra la inyección en el subsuelo es difícil
su fraguado por carbonatación, pero se aprovecha la
ventaja de que en el subsuelo del Valle de México se
encuentra un gran porcentaje de desechos volcánicos
(vidrio volcánico) los cuales en presencia de la cal
grasa forman un concreto puzolánico, que es a no
dudar la explicación del fraguado de esa mezcla que
está perfectamente comprobada".
8 REFLEXIONES SOBRE LA INYECCION
8.1 Beneficios logrados
En los documentos recopilados no se dice
explícitamente cómo se genera el beneficio de la
inyección. Así, apoyándose en algunas frases de los
escritos, podrían interpretarse dos tendencias: a) Que
se indujo un cambio físico-químico en las arcillas,
sobre todo por efecto de la cal, o b) Que la inclusión
de arena modificó su ángulo de fricción interno. Se
puede decir que este trabajo de inyección fue tan
adelantado que se carecía entonces de una base
técnica para explicarlo; de manera simplificada se
puede concluir que incrementaron el espesor de la
capa dura superficial en 12 m.
Llama la atención el que, a pesar de los cuidadosos
sondeos que realizaron en 1921, no advirtieran que la
inyección indujo fisuras al subsuelo y que el mortero
formaba una estructura de láminas duras, Figura 3,
porque el fenómeno benéfico inducido fue de
fracturamiento hidráulico, en el cual
permaneció en su condición original.
la
arcilla
8.2 Características de los morteros
Se hizo una reproducción aproximada de los morteros
utilizados para inferir sus parámetros significativos. En
la Tabla 1 se anotan sus pesos volumétricos y
resistencias a la compresión simple.
Tabla 1. Parámetros probables de los morteros inyectados
Sangrado
(%)
mortero
(t/m3)
(t/m3)
qu
(kg/cm2)
Cemento-cal
1.46
5.6
1.38
60
Cal-arcillaarena
1.5
10.0
1.36
25
MORTERO
lechada
 = Peso volumétrico qu = Resistencia a la compresión
simple
8.3 Volumen total inyectado
Es interesante revisar los volúmenes de mortero
inyectado que penetró bajo toda la plataforma para
incrementar el espesor y reforzar la resistencia de la
capa dura superficial. En la Tabla 2 se destacan los
valores encontrados en los archivos; la tabla se
completó con ayuda de los parámetros consignados
en la Tabla 1.
Las áreas de suelo tratado son: bajo la plataforma
7450 m2, a la banda interior de 3 m corresponden
unos 2760 m2 y unos 3690 m2 a la exterior de 10 m de
ancho, lo cual define que el área de suelo inyectado
es de 13,900 m2, valor menor al calculado por Barocio.
Con estas áreas el volumen de suelo tratado hasta
12 m de profundidad es de unos 166,800 m3.
La relación del volumen inyectado, corregido por la
pérdida de volumen del mortero (sangría), al volumen
de suelo modificado es del orden de 5.6 %. Este
parámetro se tomó como un indicador para definir
mediante pruebas de laboratorio el porcentaje óptimo
de mortero que modificaría el comportamiento de los
suelos bajo la Catedral de México.
En cuanto a la relación del peso del mortero
inyectado al de la estructura (de 87,450 t), resulta de
15 %, magnitud que indudablemente generó algún
incremento en los hundimientos, considerando que los
esfuerzos aplicados aumentaron en 0.8 t/m2.
Tabla 2. Resumen de los volúmenes y pesos de las inyecciones de mortero
Peso lechada
Volumen lechada Volumen mortero Peso mortero
3
3
AUTOR (Año)
(ton)
(m )
(m )
(ton)
Boari (1910-13)
6,765
4,634
4,388
6,055
Barocio-Álvarez (1921)
99
144
131
178
Álvarez (1924-25)
2,333
3,499 (1)
3,181
4,326
Álvarez (1925)
1,267
1,900 (2)
1,727
2,349
TOTALES
-------9,427
12,908
Notas: 1 Banda exterior de inyección.
2 Volumen que corresponde con la relación que se menciona adelante,
en la banda exterior.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
12
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
8.4 Fracturamiento hidráulico
El concepto de fracturamiento hidráulico nació en el
campo de la ingeniería petrolera, como la técnica para
inducir fisuras en la roca mediante la inyección de
agua a presión, de esta manera se incrementa la
permeabilidad de la roca y facilita el flujo del petróleo
(van Poollen 1957). Ese concepto se adaptó para la
inyección de morteros en suelos blandos que a
presión generan la fisura y al endurecer refuerzan la
masa de suelo; la teoría que se aplicó fue la que
desarrolló Alan A. Griffith para explicar la propagación
de grietas en materiales frágiles (Lee 1968).
esos estratos ubicados por arriba del túnel; este
ingenio ha demostrado ser confiable al grado que se
ha permitido la apertura de túneles en la vecindad de
monumentos históricos (Pototschnik, 1992 e
Iagolnitzer et al, 1996). La ausencia de estratos muy
permeables en un sitio complica la aplicación de esa
técnica, como es en general el caso de los suelos
blandos de la ciudad de México.
9 COMPORTAMIENTO OBSERVADO
9.1 Sobre los hundimientos
Tabla 3. Cargas que trasmiten la cimentación y la estructura.
Cimentación
AUTOR Y
Acero Concreto
Área
Carga
2
2
FECHA
(ton)
(ton)
(m )
(ton/m )
Garita jul 1902
2,416
16,852
7,150
6.44
Boari jul 1902
Garita agt 1902
2,662
2,415
19,244
21,437
6,988
7,241
7.00
3.3(1)
4.4(2)
5.30
5.76
Cimentación estructura
Peso total Carga viva Carga total
2
2
(ton)
(ton/m )
(ton/m )
10.0(3)
15.0(4)
89,377
12.3(5)
Boari 1911
1,667
17,940
7,339
Dictamen 1912
1,667
17,940
7,450
87,454
Vergara may 1921 1,667
17,940
7,423
Barocio jun 1923
1,667
17,940
7,450
83,864
Notas:
1. Sin colocar sacos de cemento abajo de la plataforma
2. Con sacos de cemento
3. En la zona del Hall, al sur
4. En la zona del escenario, al norte
5. Considerando carga viva
La inyección de morteros en suelos blandos con
cierta fragilidad, como es el caso del de la ciudad de
México, induce las fisuras por las que penetra el fluido
inyectado, el fenómeno es tan fácil de inducir que con
frecuencia ocurre involuntariamente durante el
proceso de muestreo de esas arcillas (Tamez et al,
1987). Esta peculiaridad de las arcillas blandas hace
posible que mediante la inyección de morteros se
pueda reducir su compresibilidad.
Otro tipo de inyección es la de compensación que
se ha aplicado en Europa para revertir los
asentamientos causados por la apertura de túneles en
suelos, induciendo una expansión controlada que
incrementa el espesor de estratos permeables, lo cual
se hace con la inyección de morteros en barrenos
horizontales desde lumbreras que profundizan hasta
1.0
11.7
11.3
11.7
El hundimiento diferencial del Teatro Nacional atrajo la
atención de la ingeniería internacional. Así, la
Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, ASCE, lo
discutió en su reunión de 1931. Un resumen del
trabajo de Barocio y Varela fue presentado en un
artículo en el 1er Congreso Internacional de Mecánica
de Suelos en Boston por J.G. Ledesma, pero la
redacción y más aún las figuras son tan confusas que
resulta
casi
imposible
de
comprender
(Ledesma 1936). Por su parte, D. Krynine lo incluye en
su relación de casos didácticos en su libro clásico,
(Krynine, 1950). Recientemente se publicó un breve
libro sobre el procedimiento de construcción,
(Sastrías 1995), que también describe de manera muy
sencilla el problema del hundimiento.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
13
Figura13. Evolución de los hundimientos del Teatro
Nacional
9.2 Cargas aplicadas
9.3 Asentamientos medidos
La magnitud de las cargas que según varios autores
trasmitió el Teatro al subsuelo se anotan en la Tabla 3,
llama la atención que los valores finales muestran
poca dispersión y que ninguno de ellos toma en
cuenta el peso del mortero inyectado.
El Ing. Vergara analizó la distribución de las cargas
aplicadas a las columnas y las comparó con el centro
de gravedad de la placa de cimentación. Por dicho
camino, llegó a la conclusión de que el centroide está
desplazado al norte 5.29 m, eso podría explicar en
parte que el hundimiento del lado norte fuera mayor,
Figura 13.
Según el Ing. Garita el área de la cimentación es
7,450 m2 y la carga aplicada 11.7 t/m2, así el peso total
sería 87,165 t, en 3300 t al valor anotado en la Tabla
anterior.
La Figura 8 ilustra el empeño de Boari en demostrar la
efectividad de las inyecciones de lechada de cemento
para reducir los asentamientos que venía sufriendo el
Teatro. Aunque en ese tiempo no se conocía con rigor
científico el fenómeno de la consolidación, se sabía
que las construcciones recientes se hundían, pero que
llegaban a una cierta estabilidad. Así la interpretación
de Boari pasa por alto que de suyo las curvas de
asentamiento se suavizan con el tiempo.
En la Figura13 se ha integrado la información de
asentamientos que en su tiempo fue presentada por
Boari,
Vergara,
Barocio-Álvarez
y
Álvarez,
complementada hasta el año de 1925, gracias a los
datos topográficos que se encuentran en el Archivo
General de la Nación. En la misma se destaca que en
1909 la columna suroriente, Nº 14, tenía la menor
velocidad de hundimiento, de 15.7 cm/año, mientras
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.
14
Inyección del Subsuelo de Bellas Artes
que la norponiente, Nº 191, lo hacía a 42.9 cm/año. El
diferencial de 27.2 cm/año causó la alarma que motivó
la decisión de inyectar el subsuelo.
En el comportamiento observado con las
mediciones del año de 1925, se advierte que la
evolución del hundimiento se modificó a consecuencia
de las inyecciones, porque las columnas del lado
poniente dejaron de hundirse a mayor velocidad que
las del lado oriente; la más notable es la columna Nº
13 que siendo una de ellas la que inicialmente se
hundía a mayor velocidad se uniformiza con las
demás.
La Fig. 13 demuestra que la inyección de morteros
generó un importante beneficio en el comportamiento
del subsuelo, aunque no detuvo el hundimiento, logró
que fuera casi uniforme, sin asentamientos
diferenciales significativos. Esto se verifica al observar
el paralelismo que guardan las curvas de hundimiento
a partir de 1922. Aunque en esos años este logro no
fue comprendido por los ingenieros y arquitectos, hoy
sin duda se le puede juzgar como un notable éxito y
por ello esta técnica fue actualizada para aplicarse en
la Catedral de México.
10 REANUDACION DE LA CONSTRUCCION
10.1 Terminación de la construcción
En julio de 1930 se encargó al Arquitecto Federico
Mariscal elaborar el proyecto para terminar las obras
del Teatro Nacional (SEP, 1959), pero la construcción
se reanudó hasta mayo de 1932. Los encargados de
la obra fueron el Ing. Alberto J. Pani y el propio
Mariscal. De los cambios adoptados que tuvieron
alguna influencia en la magnitud de las cargas, el más
importante fue el hecho de eliminar el gran “Hall” que
Boari concibió para invernadero y que fue sustituido
por un “foyer” y área para museos. También se
hicieron cambios en los materiales de recubrimiento,
buscando la disminución de su peso: por ejemplo los
mármoles fueron de menor espesor. Se agregaron
motivos ornamentales mexicanos de origen
prehispánico y de la revolución. La solemne
inauguración tuvo lugar el 29 de septiembre de 1934 y
desde entonces se le denominó Palacio de Bellas
Artes.
10.2 Construcciones vecinas recientes
En el año de 1968 se inició la construcción de la Línea
2 del metro a lo largo de la Avenida Hidalgo, en la
parte norte del Palacio de Bellas Artes. Se trata de una
estructura sobrecompensada que con los años ha
tendido a sobresalir.
En el año de 1970 se realizó la excavación del túnel
Colector Semiprofundo 5 de Mayo, que pasa al frente
al sur del Palacio de Bellas Artes (DDF 1975). Para
realizar esta obra se demolió la pérgola que en los
últimos años había alojado una librería. Es muy
interesante que en el frente del túnel de 3.5 m de
diámetro los constructores pudieron observar bandas
verticales de mortero, cuyo espesor era de unos
centímetros, con partes de mayor espesor en la clave
del túnel (Veliz 1996). El avance del escudo de
perforación fue dificultado por algunas de esas
gruesas bandas verticales, al grado que fue necesario
romperlas con herramienta neumática manual. En una
visita a ese túnel se pudo advertir en el frente de
excavación esas bandas que se encontraron a lo largo
de la fachada del Palacio de Bellas Artes, la Fig. 14 es
una interpretación de esa observación (Santoyo 1970).
En el año de 1992 se llevó a cabo la construcción
de la Línea 8 del metro, que pasa al costado oriente
del palacio, a lo largo del Eje Central, en un cajón
profundo, sobrecompensado.
La más reciente construcción en el entorno del
Palacio de Bellas Artes es de 1993, se trata del
estacionamiento subterráneo localizado al frente de la
fachada principal del monumento. La excavación se
llevó a cabo bajo una meticulosa supervisión
arqueológica y se hizo el rescate de todo lo
encontrado (Escobedo et al., 1995). Lo descubierto
permite conocer la distribución de la construcción del
Convento de Santa Isabel. Desgraciadamente en esa
obra se cubrieron los tubos ademe del pozo profundo
que sirvió durante más de 60 años de referencia
topográfica para verificar los asentamientos del
Palacio de Bellas Artes. Aunque su comportamiento
ya no era confiable, sería de recomendarse el rescatar
ese hito que fue fundamental para interpretar la
problemática del hundimiento regional de la ciudad de
México (Marsal y Mazari 1959).
11 CONCLUSIONES
La construcción del Teatro Nacional fue un proceso
lento y muy irregular, se inició en noviembre de 1904 y
fue perdiendo velocidad, hasta quedar detenido en
1916, permaneció abandonado durante casi 16 años,
se reanudó su construcción en 1932 y se concluyó 2
años después.
Este lento proceso de construcción permitió que los
daños
estructurales,
ocasionados
por
las
deformaciones que fue sufriendo, pudieran ser
reparados de manera casi imperceptible.
La inyección del subsuelo del Teatro ha sido
injustamente calificada como un trabajo que no tuvo
consecuencias benéficas, porque las mediciones de
asentamientos hasta 1925 demuestran que a pesar de
que continuó hundiéndose, se logró la uniformidad que
explica su buen comportamiento estructural. El
comportamiento actual del Palacio de Bellas Artes
ratifica la afirmación anterior.
Este caso de la Ingeniería Geotécnica, más que
histórico es actual, porque demostró la potencialidad
de la inyección de morteros como una técnica útil para
enfrentar la evolución de los hundimientos
diferenciales de monumentos y edificios afectados por
el hundimiento regional de la ciudad de México y fue la
Catedral de México la primera beneficiada del rescate
de esta información.
SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
Santoyo E.
Figura 14. Colector semiprofundo 5 de Mayo
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