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CURSO SOBRE RECALCES, Y MICROPILOTES

TEMA : Casos prácticos de recalce de cimentación mediante “jet grouting” en el centro histórico de Valencia: Claustro gótico del Convento del Carmen y Palacio de Benicarló. Profesor : Pedro A. Calderón García Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Departamento de Ingeniería de la Construcción

Universidad Politécnica de Valencia I. INTRODUCCIÓN La elección de la técnica de recalce de una cimentación depende de una gran cantidad de factores tales como el estado del edificio, las dificultades de ejecución, el perfil del terreno, la urgencia de la actuación, el precio, etc. Normalmente más de una solución cumple los condicionantes técnicos y sólo el estudio detallado de todos los aspectos nos puede llevar a la solución óptima.

Los casos que se presentan a continuación, Claustro gótico del Convento del Carmen y Palacio de Benicarló, pretenden ilustrar el proceso de decisión a partir de dos edificios de épocas similares situados en el centro de Valencia. Ambos tenían parecidos condicionantes –no idénticos- y en ambos se optó por emplear columnas de “jet grouting” como técnica de recalce. Además de ilustrar el proceso de decisión se pretende dar una visión general de las peculiaridades del proyecto y la ejecución de este tipo de recalces. Para ello el tema sigue los pasos de la metodología habitual para el estudio del refuerzo de una cimentación, aplicándola a los casos estudiados: Evaluación del estado de la cimentación, determinando su grado de seguridad frente a estados límites últimos y de servicio, tanto en su estado inicial como tras las obras de adaptación del edificio (si las hay), estudio de alternativas de cimentación escogiendo la óptima, tanto para reparar los daños como para atajar sus causas y finalmente proyecto y ejecución de la solución escogida. II. DESCRIPCIÓN DE LAS OBRAS II.1. Palacio de Benicarló

El conjunto de las Cortes Valencianas constaba, antes de las obras de rehabilitación, de dos cuerpos claramente diferenciados. Por una parte el antiguo Palacio de Benicarló, y por otra un aditamento reciente (Año 1990) donde se encuentran ubicados el hemiciclo y otros servicios.

El edificio antiguo (Palacio de Benicarló) constaba a su vez de dos cuerpos: el original del

siglo XV, con fachada a la Plaza S. Lorenzo, y un añadido posterior, fruto de una remodelación del siglo XIX, en el alzado posterior al de la plaza. Esta remodelación del S.XIX añadió un forjado a la estructura del XV, que hasta esa época constaba de dos forjados y cubierta.

El cuerpo del S. XV es de planta rectangular, con un lado mayor de 52 m., paralelo a la Plaza y el lado menor de 8 metros, salvados por un solo vano de forjado. Consta de sótano (sólo en parte del edificio), planta baja, tres alturas y cubierta.

El cuerpo del S. XIX contiene una escalera central, de planta ovalada, de un piso, dos torres a los lados, de dos forjados y cubierta y un cuerpo de un forjado y cubierta.

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Las actuaciones previstas en el proyecto, redactado por los arquitectos D. Carlos Salvadores y D. Manuel Portaceli, eran distintas en ambas partes.

En el edificio del S. XV se preveía mantener las mismas plantas, reparando o restituyendo los forjados (los originales constaban de vigas de madera de 8,0 metros de luz y bovedillas de ladrillo con mortero de cal), y remodelando el interior y el exterior. Esta rehabilitación estaba condicionada por la necesidad de conservar toda la primera planta (llamada Planta Noble), debido a la presencia de una serie de entarimados de madera en los solados, pinturas y tapices en las tabiquerías y artesonados en los falsos techos, todos ellos de importante valor histórico-artístico.

En el cuerpo del siglo XIX el proyecto preveía conservar una de las torres y la escalera central, demoliendo la otra torre y el cuerpo adyacente y construyendo una estructura nueva, independiente, de tres forjados y cubierta. Esta estructura nueva ”envolvería” los cuerpos conservados manteniendo los mismos pisos que en el resto del edificio (ver figura 1).

Las obras y el cambio de uso previstos introducían nuevas cargas sobre la estructura y cimentación del edificio, haciendo necesario evaluar su estado original y diseñar refuerzos que garantizasen su comportamiento. Las obras de recalce fueron proyectadas y dirigidas por la empresa Grupo de Ingeniería y Arquitectura, S.A. y adjudicadas a una unión temporal de las empresas Cubiertas y MZOV y Cleop –adjudicataria de las obras de rehabilitación del edificio-, que las llevaron a cabo a lo largo en la primera mitad del año 1992.

Figura 1. Palacio de Benicarló. Planta y Alzados

S.

Plaza S.

Alzado y Sección Posterior (de proyecto)

Alzado Pza. S. Lorenzo (de proyecto)

S.

S.

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II.2. Claustro gótico del Convento del Carmen El claustro gótico del Convento del Carmen fue el objeto de unas obras de emergencia, promovidas por la Consellería de Cultura, que pretendían recuperarlo de su avanzado estado de deterioro. Estas obras fueron adjudicadas a la empresa LUBASA, que las llevó a cabo entre los años 1997-98.

La planta del claustro es cuadrada, teniendo el patio interior un lado de aproximadamente 22 metros. El paseo interior tiene un ancho -entre caras interiores de muro- de aproximadamente 4,7 metros.

La zona incluida en la rehabilitación ocupa, además del claustro, una zona adyacente, de planta triangular, de aproximadamente 9 metros de base y 22 m de altura (ver figura 2)

Estructuralmente, la cubierta del claustro apoya sobre dos anillos. El anillo exterior lo

formarían muros de carga de edificios -o zonas del propio edificio del convento- colindantes y el anillo interior lo forma una serie de arcos de sillería que apoyan sobre pilastras, también de sillería,

Figura 2. Convento del Carmen. Planta zona de actuación. Entrada y Claustro Gótico (S.XV). Incluye arqueología y estructuras de estabilización

Plaza del Carmen

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separadas unos 5,5 metros entre sí. El paseo interior del claustro lo cierra una cubierta que apoya sobre nervios abovedados de piedra (en planta estos nervios se cruzan, formando una cruz de S. Andrés). La pendiente exterior de esta cubierta se forma mediante tabiquillos a base de ladrillos macizos que apoyan sobre las bóvedas interiores.

En el momento de comenzar las obras, estas bóvedas y los arcos del anillo interior mostraban daños tanto por humedades producidas por fallos en la cubierta como por movimientos de las pilastras (giros y/o asientos).

El proyecto (redactado por el arquitecto D. Julián Esteban i Chapapría y los arquitectos técnicos José M. Jiménez, y Rafael Gimeno) preveía restaurar la cubierta mediante un forjado unidireccional que apoyaría sobre un zuncho de hormigón que recorrería toda la parte superior de los arcos del anillo interior. De este zuncho parten otros perpendiculares -uno por cada pilastra- que se atan a los muros del anillo exterior, compensando de esta forma los empujes horizontales que puedan transmitir los arcos (en la ejecución definitiva los empujes se compensaban mediante unos tirantes que ataban la cabeza de cada pilastra)

Los muros del anillo exterior son de fábrica de ladrillo macizo recibido con mortero de cal con un ancho variable –del orden de los 80 cm-. Sobre estos muros apoya, por una parte, la cubierta del claustro. Por la otra apoyarían forjados de otras zonas del edificio. El proyecto preveía construir planta baja y una altura en estas zonas, construidas mediante forjado reticular de hormigón armado. Estos forjados apoyarían directamente en los muros de carga existentes.

III. EVALUACIÓN DEL ESTADO DE LAS CIMENTACIONES III.1. Palacio de Benicarló

Para el estudio del estado de la cimentación y del terreno en que se sustentaba, se realizó una campaña de prospecciones geotécnicas que incluyó calicatas, sondeos y ensayos de laboratorio. Sus resultados se resumen en el esquema de la figura 3. En ella se observa cómo el cuerpo del S XV se cimenta sobre el terreno natural, compuesto de unas arcillas limosas firmes, aproximadamente a 5-6 metros de profundidad. Se observa también como, sin embargo, el cuerpo del S. XIX se cimenta a sólo 2,0 metros de profundidad, sobre la capa de rellenos.

En ambos casos la cimentación se realiza por prolongación, sin ensanchamiento, del muro de

carga. Éste, por debajo del nivel del terreno, se compone de un mortero de cal con mampuestos de roca caliza, ladrillo macizo y grava.

A partir de estos datos se evaluó, en ambos casos, la capacidad portante del terreno de cimentación y su respuesta previsible frente a las nuevas cargas, con los siguientes resultados:

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Cuerpo S. XV - El coeficiente de seguridad frente a hundimiento de la cimentación en la estructura del S.XV era del orden de 1,4 para las cargas existentes. Este coeficiente resultaría inaceptable en obra nueva, no obstante es común en edificios antiguos. Por otro lado, el cálculo lleva implícitos coeficientes de seguridad en la adopción de hipótesis conservadoras. Estas hipótesis tienen aún mayor importancia relativa en el caso de edificios antiguos. - La remodelación proyectada no preveía un aumento de las cargas por lo que no era de esperar asientos apreciables en esta estructura. - Ante estas circunstancias no se consideró necesario recalzar el cuerpo del S XV, excepto en aquellas zonas en las que la cimentación era común al del S. XIX (puntos con menor coeficiente de seguridad). Cuerpo S XIX - Esta parte se cimenta sobre más de tres metros de relleno moderno no compactado. Estos materiales hacen gala de inestabilidad ante procesos de inundación bajo carga, fenómeno conocido como colapso. Este tipo de inestabilidades suelen provocar asientos bruscos muy dañinos para la estructura. Por este motivo y ante el aumento de cargas al que se pretendía someter al terreno, se consideró necesario un recalce de este cuerpo del edificio. Estructura Nueva a ejecutar - Los cimientos de esta estructura inducen nuevas cargas sobre el terreno, lo que podría provocar asientos en los cuerpos más antiguos. Por otro lado, no era aceptable cimentarla en el estrato de rellenos. Por este motivo se proyectó una cimentación profunda apoyada en el estrato de gravas (a 13,3 m de profundidad).

PZA. S. LORENZO JARDIN INTERIOR

Figura 3. Palacio de Benicarló. Perfil Geotécnico y de cimentación

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III.2. Claustro Gótico del Convento del Carmen

Las características del terreno y la cimentación se observaron en dos campañas de estudio geotécnico. Sus resultados se resumen en las figuras 4 y 5.

En ellas se observa como los muros se cimentan mediante una prolongación en profundidad, prácticamente sin ensanchamiento, del muro de carga. El cimiento se compone de gravas y mampuestos, con mortero de cal; profundiza unos 60 cm por debajo de la cota de suelo.

Las pilastras se cimentan a mayor profundidad que los muros de carga. Por otro lado, en ellas sí

se da un ensanchamiento de la base de la zapata. Así, mientras que la base del pilar tiene un ancho de 1,05 metros y un largo de 1,2 metros, la zapata mide 1,4*1,4 metros. Se cimenta entre 1,5 y 1,8 metros de profundidad.

-1,9 a -2,5 m

N.F. a -9,6 m

0,0

1,8 m 0,6 m

Limos arenosos de consistencia media a firme

Gravas y arenas localmente cementadas

Rellenos limosos-arcillosos

-3,1 a -4,6 m

Muro de carga

Pilastras

Figura 4. Convento del Carmen. Perfil Geotécnico y de cimentación

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Por otro lado, las cimentaciones de las pilastras están unidas entre sí mediante una viga de atado

realizada mediante fábrica del mismo material que las zapatas: mampuestos de roca y gravas con mortero de cal.

Las pilastras ya habían sufrido giros importantes, debidos probablemente a descentramientos de

la carga por los empujes de los arcos, que habrían inducido asientos en cimentación. Para las nuevas cargas previstas los coeficientes de seguridad en pilastras y muros eran reducidos, del orden de 1,1, y se preveían asientos inadmisibles. Por este motivo se decidió recalzar ambos tipos de elementos.

IV. DEFINICIÓN DEL RECALCE

La definición de cualquier recalce debe partir de un estudio de alternativas que decida la solución óptima para resolver la cimentación. Este estudio de alternativas debe revisar aspectos tales como fiabilidad, viabilidad constructiva, precio, plazo, etc. Y otros más propios de la actuación en edificios que suponen un patrimonio que no debe ser dañado.

IV.1. Estudio de alternativas

En ambos casos el terreno se componía de una capa superficial cohesiva, no muy firme,

compresible y próxima al límite de su capacidad portante –con una capa de rellenos por encima en el caso del Palacio de Benicarló- bajo la cual aparecía un estrato de gravas de gran potencia. Esta disposición de estratos aconseja una cimentación profunda que atraviese la capa cohesiva y apoye en el estrato de gravas.

CARGAS: Pilastra interior : 53 t Pilastra esquina 65 t Muros ciment. :

35 t/m1,4 m

1,5 a1,8 m

5,5 m

MATERIALES: Mampuestos de roca caliza y gravas con mortero de cal

1,4 m

Figura 5. Convento del Carmen. Cimentación Pilastras del claustro y cargas en cimentación.

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a. Presentación de las alternativas

Existen diversas técnicas de recalce profundo, algunas de ellas han sido utilizadas desde tiempos muy antiguos las más empleadas en la actualidad son dos: los micropilotes y las columnas de “jet grouting”. Ambas presentan grandes ventajas como el empleo de maquinaria pequeña, que les permite trabajar en espacios reducidos, o la posibilidad de atravesar cualquier material, por duro que sea. Tienen también algunos inconvenientes que son los que suelen decantar la elección. Micropilotes

En su forma actual existen desde que en el año 1953 fueron patentados por la casa italiana Fondedile con el nombre de pali radice. Existen en la actualidad numerosos tipos de micropilote, cuyos diámetros varían, en general entre 100 y 300 mm, estando el rango de utilización más usual entre 150 y 250 mm.

Los micropilotes se suelen tipificar bien por su forma de ejecución, bien por el tipo de

armadura. En lo que respecta al método de ejecución, los tipos más usuales son: (a) Tubería de perforación a rotación (que sirve de entubación), con expulsión de detritus

mediante el agua de refrigeración de la corona de corte (IU). Terminada la perforación se coloca la armadura y se va llenando el taladro con mortero, retirando por tramos la entubación.

(b) Micropilotes con bulbo inyectado a presión (IRU o IRS). En cuanto al tipo de armadura, hay dos tipos: mediante redondos o mediante armadura tubular

de acero (o una combinación de ambos). Esta armadura condiciona sobre todo la resistencia estructural del pilote Uno de los mayores condicionantes que tienen los micropilotes es el de garantizar la transmisión de cargas de la estructura a la cimentación. En principio, si se pretende que los micropilotes atraviesen la cimentación existente, transmitiendo las cargas directamente, sólo se podría contar con la adherencia entre la fábrica y el mortero para esta transmisión de cargas.

La tensión admisible de adherencia entre el mortero y fábricas como las existentes en los cimientos (mampostería de rocas de resistencia media a baja con mortero pobre) es del orden de las 5 t/m2. De esta manera, para que el micropilote pudiera transmitir toda su capacidad portante al cimiento serían necesarias longitudes entre 4 y 6 metros. En el mejor de los casos de las estructuras estudiadas el cimiento tiene un espesor de 2,0 metros luego la transmisión directa de cargas del micropilote a la cimentación no es posible.

De esta forma, para garantizar esta transmisión es preciso realizar unos encepados que recojan las cargas del cimiento y las transmitan al micropilote. Las posibilidades de ejecución de estos encepados son múltiples, algunas de las más habituales son las que se muestran esquemáticamente en las figuras 6 y 7.

En los muros el recalce puede realizarse mediante pilotes verticales colocados a ambos lados

del muro, unidos entre sí y al cimiento de alguna de las formas siguientes : (a) Excavación por bataches del terreno del cimiento y colocación de un encepado de hormigón

armado (fig 6a) (b) Hormigonado de bloques de anclaje que recojan las cabezas de los pilotes y que se aten entre sí

a través del muro mediante barras pretensadas (fig. 6b)

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En zapatas aisladas como las de las pilastras del claustro del Convento del Carmen el recalce puede llevarse a cabo mediante pilotes verticales situados en el interior y en el exterior del claustro, a ambos lados de la zapata unidos entre sí y al cimiento de alguna de las formas siguientes: (a) Hormigonado de bloques de anclaje que recojan las cabezas de los pilotes y que se aten entre

sí a través de la zapata mediante barras pretensadas (figura 7a) (b) Igual que el anterior, pero colocando las barras pretensadas por el exterior de la zapata (figura

7b)

En los casos de unión con barras pretensadas, la superficie que actúa en la transmisión es toda la superficie del bloque de hormigón y la resistencia admisible al corte será igual a la tensión de adherencia más la tensión que se transmita mediante el pretensado multiplicada por la tangente del ángulo de rozamiento (sobre 35º), afectado de un coeficiente de seguridad de 2,0. La ejecución de estos encepados suele condicionar –y de hecho condicionó en los casos estudiados- la elección del método de recalce.

MUROS A ejecutar por bataches

(b) (a)

Figura 6. Opciones para la ejecución de encepados en muros.

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“Jet grouting”

El proceso de ejecución de una columna de “jet grouting” comienza con la perforación mediante un varillaje hueco (de aproximadamente 6 cm de diámetro) del terreno hasta la cota deseada. Llegados a ésta se inicia la inyección por los laterales del tubo a alta presión al mismo tiempo que se va girando y subiendo el varillaje. Existen diversos tipos de “Jet Grouting”, dependiendo de si se inyecta sólo una lechada de cemento (Jet I), Lechada de cemento más agua (Jet II) o Lechada más agua más aire (Jet III).

Los líquidos (lechada, agua o aire) salen por orificios situados en la punta del varillaje y en

generatrices opuestas cortando el terreno circundante, incorporándose la lechada y formando una columna de mortero u hormigón pobre sin necesidad de excavar en ningún momento.

El empleo de esta técnica en obra civil procede de Japón y data de 19701, aunque era ya antigua en las técnicas de prospección petrolífera2. Su introducción en Europa data de principios de los 80. En la Comunidad Valenciana se empleó por primera vez en el año 1987, para la consolidación de los rellenos de trasdós de los estribos de un puente de ferrocarril en Agost (Alicante)3.

De entre los distintos tipos de “jet” existentes, en recalces se emplean aquellos que no emplean

inyección de aire (Jet I o Jet II) para evitar movimientos en cimentación durante la ejecución.

1 ABOSHI, H. (1984) ″Soil improvement techniques in Japan” Seminar on Soil Improvement, Singapur, J.S.S.M.F.E., Nat. Univ. Singapore, A.I.T.

2 NICHOLSON, A.J. (1963) ″Discussion Symp. on Grouting and drilling muds”, ICE London, Mayo 1963.

3 Informe GIA, S.L. (1986), referencia G/205 (no publicado).

Opciones para ejecución de encepados en Pilastras (planta)

(b) (a)

Figura 7. Opciones para la ejecución de encepados en pilastras del Convento del Carmen.

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Ambos tipos de Inyección son aptos para recalces de cimentación, si bien presentan ciertas ventajas e inconvenientes: Jet I En él se inyecta un único fluido (lechada de cemento) a una presión del orden de 500 Kp/cm2. Sus principales ventajas frente al Jet II son la menor resurgencia que se produce (lechada de cemento que no es absorbida por el terreno, saliendo al exterior) y su menor complicación técnica. Sus principales desventajas estriban en menores diámetros de columna y en la posibilidad de empujes sobre la estructura si se dan determinados casos de confinamiento de la inyección. Jet II En él se inyecta por una tobera superior un chorro de agua a alta presión (sobre 500 Kp/cm2), que corta el terreno, inyectándose lechada de cemento por una tobera inferior a menor presión. Sus principales ventajas frente al Jet I son la menor posibilidad de empujes por causa de la inyección, que los diámetros que se consiguen son superiores y más constantes (menos condicionados por las variaciones del terreno). Su principal desventaja estriba en que la resurgencia o “rechazo” es del orden del doble que la que se produce en el Jet I.

Otra desventaja del “jet grouting”, además de la resurgencia (que puede alcanzar hasta 400 litros de rechazo por metro de columna) está en sus grandes necesidades de agua y cemento, lo que hace necesaria una instalación importante con central de mezclado y silos de cemento, no siempre sencillos de introducir en calles estrechas como las de los centros antiguos de las ciudades.

b. Elección de la solución En los dos casos estudiados el método elegido para el recalce fue el “jet grouting”, aunque por motivos distintos. En el Palacio de Benicarló, la premura de plazos unida a las dificultades de ejecución de los encepados desaconsejó el uso de los micropilotes. Por otro lado, había espacio suficiente en la Plaza de S. Lorenzo para el montaje de los silos y la central de mezclado que precisa el “jet grouting”.

En el convento del Carmen la decisión fue más compleja. La técnica de los micropilotes presentaba la dificultad de los encepados, con el agravante de que éstos debían realizarse en una zona llena de restos arqueológicos –el corredor del claustro- que podían ser dañados. Por otro lado, había grandes dificultades para montar la central de almacenamiento y mezclado que precisaba el “jet grouting” ya que no se disponía de espacio en el exterior y ninguna entrada era lo bastante grande para permitir el paso de los silos de cemento.

Se diseñaron ambas soluciones, con los siguientes resultados: Micropilotes

La tabla siguiente muestra las resistencias admisibles para los tres diámetros más comunes de micropilote, con distintas profundidades de empotramiento en el estrato de gravas.

En la tabla se da, para cada diámetro (∅) y empotramiento (e) la capacidad portante del terreno, afectada por un coeficiente de seguridad de 3 (Radm), la separación mínima entre grupos de dos (2) micropilotes enfrentados (s), para el recalce de los muros, el número mínimo de micropilotes necesario para recalzar una pilastra interior (Np int) y el número mínimo para recalzar una de esquina (Np esq) :

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∅ (mm)

e (m)

Radm (t)

s (m)

Np int

Np esq

150

3,0

7,1

0,40

8

10

5,0 8,7 0,50 6 8

10,0 12,7 0,73 5 5

200

3,0

11,0

0,63

5

6

5,0

13,2

0,75

4

5

10,0

18,5

1,06

3

4

250

3,0

15,8

0,90

4

5

5,0

18,4

1,05

3

4

10,0

25,1

1,43

3

3

Como se puede observar, si se pretende recurrir a los diámetros más usuales (150 y 200 mm)

es preciso empotrar entre 5 m (mínimo para ∅ 200) y 10 m (mínimo para ∅ 150) si se pretende que la separación y el número de micropilotes sean razonables. El diámetro de 250 mm da mejores resultados, sin embargo suele ser más caro y difícil de conseguir.

“Jet Grouting”

Las necesidades estimadas para el recalce mediante columnas de “jet grouting” fueron las siguientes:

Pilastras : Basta con dos columnas. No obstante, se recomendó disponer tres columnas de “Jet Grouting” por pilastra, con el centro de gravedad situado en el de la zapata. Muros : Basta disponer una columna de Jet cada 1,0 metros, suponiendo una inclinación con respecto a la vertical del orden de 30º, si bien la inclinación definitiva vendrá dada por la profundidad de cimentación del muro en cada zona. Las columnas se situarían una a cada lado del muro, con inclinaciones alternas.

Las columnas deberían penetrar al menos tres metros en el estrato de gravas (profundidad total sobre 7 m).

Valorando los pros y contras de cada solución se decidió finalmente recalzar mediante columnas de “jet grouting” las pilastras del interior del claustro, donde era prácticamente imposible realizar los encepados. Sin embargo los muros se recalzaron mediante micropilotes. La razón de este

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cambio estaba en la estructura de sujeción que se había colocado para sujetar la fachada, que imposibilitaba realizar las columnas del exterior. Esta estructura no podía retirarse hasta que no estuviese completa la estructura del interior, bastante tiempo después de terminado el recalce. Dada la dificultad de volver a montar la central de mezcla y almacenamiento que precisa el “jet grouting”, se optó por llevar a cabo el recalce mediante micropilotes, cuya instalación previa es más sencilla. IV.2. El proyecto de recalce a.- Palacio de Benicarló

La figura 8 muestra la planta y el perfil del recalce proyectado. En total, el proyecto previó 37 columnas para el apoyo de la nueva cimentación y 44 columnas para el recalce de los cuerpos antiguos. En total se proyectó un total de 1170 m.l. de columna. Los condicionantes básicos de proyecto fueron los siguientes: Capacidad portante

La capacidad portante de una columna de “Jet Grouting” viene dada por el menor de los dos valores siguientes: Resistencia del terreno de apoyo (similar a un pilote) y resistencia estructural de la columna. Este segundo factor suele ser el crítico a la hora de dimensionar las columnas. Depende del diámetro de columna que se consiga y de la resistencia de la mezcla cemento-terreno que la forma. Ambos parámetros dependen a su vez del tipo de terreno en que se realiza, de la presión de inyección (sobre 500 bares) y de la dosificación de cemento (entre 200 y 500 Kg/m.l.). Para los terrenos atravesados se supuso, de acuerdo con4, las siguientes características de las columnas: Diámetro estimado en la capa de arcillas: 50 cm. qu estimada en la capa de arcillas: 50 Kp/cm2 Diámetro estimado en gravas: 60 cm. qu estimada en gravas: 60 Kp/cm2

De donde se estimó una capacidad portante admisible de la columna de “Jet-Grouting” de 32,7 toneladas (con un coeficiente de seguridad de 3). Esta capacidad tenía también en cuenta la resistencia del terreno de apoyo. Disposición de las columnas

Las dimensiones de la maquinaria de inyección hacen que las columnas no puedan ser instaladas verticalmente bajo el muro, sino con una cierta inclinación, dependiente de la profundidad de la cimentación (entre 2,0 y 5,0 metros) y de la distancia mínima del eje de la perforación al muro (25 cm.). Por ello se planteó realizar grupos de dos columnas, de forma que se compensasen las componentes horizontales de las cargas. A estos conjuntos de dos columnas se les denominó "puntos de apoyo". La resistencia total de estos puntos depende de los ángulos de inclinación con que se instalan las columnas.

Se limitó la separación (s) entre puntos de apoyo a 1,5 metros para evitar la formación de

arcos de descarga que pudieran aparecer por encima del terreno. Este límite condicionó la separación en la mayoría de los casos.

4 OTEO, C. (1991) ″Jet – Grouting” Curso sobre mejora y refuerzo del terreno. CEDEX, Madrid, 1991.

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b.- Convento del Carmen La disposición final de columnas de “jet grouting” y micropilotes en el recalce del claustro del convento ya ha sido comentada en el apartado IV.1.b. La figura 9 muestra la disposición de columnas recomendada bajo las pilastras. Tal y como se ve, la geometría de la propia maquinaria de perforación e inyección y de la cimentación obliga a unos ángulos de inclinación mínimos, de forma que las columnas deben realizarse con inclinaciones enfrentadas de forma que se compensen las componentes horizontales.

Figura 8. Palacio de Benicarló. Perfil tipo y planta de recalce

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IV.3. Ejecución del recalce a.- Palacio de Benicarló La empresa Cubiertas y MZOV llevó a cabo las obras de recalce a lo largo de los meses de enero y febrero de 1992, que fueron subcontratadas a la empresa Tecniland, S.A.. Debido a lo estricto de los plazos de la obra fue necesario emplear dos máquinas de inyección, servidas por una única central de mezclado y bombeo. Una de las máquinas era de reducidas dimensiones para los trabajos en el interior del edificio. Para las columnas que se pudieran realizar desde el exterior se empleó una segunda máquina de mayores dimensiones y rendimiento.

Durante esta ejecución se controló, además de aspectos propios del control de calidad, aquellos

que afectaban las hipótesis de proyecto. Así, se diseñó un plan de auscultación en el que se controlaba los siguientes aspectos:

Movimientos de edificio En una primera fase se realizó una serie de columnas de prueba, bajo la cimentación de la parte

del edificio a demoler, auscultando sus movimientos. Durante todo el recalce se midió los movimientos del edificio durante la ejecución de la

inyección. Para ello se colocó testigos de yeso en las juntas y grietas existentes y se siguió (mediante

Figura 9. Convento del Carmen. Definición del recalce en pilastras

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nivelación convencional) el asiento de puntos del muro situados a distintas distancias del eje de la inyección.

Resistencia de las columnas Sobre algunas de las columnas se excavó la capa superficial de tierras hasta descubrirla,

midiendo su diámetro. En algunas de ellas se perforaron sondeos observando la continuidad y verticalidad de la columna y extrayendo muestras para ensayo de su resistencia a compresión simple.

De esta auscultación se extrajo las siguientes conclusiones:

• No se produjo en ningún momento movimientos apreciables de la cimentación durante la ejecución de las columnas. Es de suponer que el orden previsto de ejecución contribuyó a ello. • Los diámetros de las columnas y las resistencias obtenidas en el mortero son similares a los previstos en el proyecto (ver Tabla 2). • Las obras de recalce finalizaron en el plazo y condiciones previstas por el proyecto no habiéndose detectado hasta la actualidad fallos en cimentación.

Tabla 2.- Características observadas de las columnas de ”jet grouting”

Tipo de terreno

Profundidad (m)

Edad (días)

Resistencia a

compresión simple (Kp/cm2)

Diámetro

columna (cm)

1,2-1,5

18

36.2 (*)

60

4,3-,4,5

18

65.3

-

2,7-3,0

18

28.5 (*)

62

4,5-4,8

28

58.2

-

3,0-3,3

28

59.4

-

Rellenos. Arenas limosas con gravas

0,9-1,1

28

145.5 (**)

58

5,6-5,8

18

49.4

-

4,0-4,3

15

67.1

-

4,3-4,4

28

47.8

-

Estrato de arcillas limosas

4,9-5,0

28

45.7

45 Notas : (*) Rotura defectuosa por presencia de cantos gruesos en el testigo

(**) Testigo compuesto en gran parte por trozo de mampuesto de roca caliza

b.- Convento del Carmen Las obras de recalce en el convento del Carmen se llevaron a cabo con algunas singularidades propias de este tipo de obras:

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• Para evitar dañar los restos arqueológicos del interior del corredor del claustro se cubrió éste con geotextil, arena, grava y una losa de hormigón, lo que permitía trabajar la maquinaria sin dañar los restos.

• Dado el gran consumo de agua y cemento y el volumen de resurgencia, fue preciso prever un transporte continuo de estos materiales, lo que resultaba complicado dado lo difícil del acceso al convento con vehículo.

• Durante el recalce se comprobaron los desplomes de las pilastras, no observándose movimientos apreciables.