PROBLEMAS GEOTECNICOS DE LOS MONUMENTOSY OBRAS ANTIGUAS

CARLOS OTEO MAZO *

Durante los últimos treinta años se ha venidoprestando un interés creciente, desde el

punto de vista geotécnico, a los problemas existentesen los edificios y obras histórico-monumentales,dentro de las corrientes de opinión que pretendensalvaguardar estas obras, que forman parte delPatrimonio de la Humanidad.

En el conjunto de dichas obras no sólo debenconsiderarse los edificios religiosos y civiles de tipomonumental, sino todas aquellas obras (cualquieraque sea el material empleado en ellas y su función)que nos transmiten un mensaje de funcionalidad(práctica o espiritual) del pasado, a fin de transmitir-lo hacia el futuro. Así, deben incluirse obras tanespectaculares como las catedrales medievales y otrasmenos conocidas como las presas romanas, que dejanrecuerdo de la intensa labor hidráulica del ImperioRomano. Por ello deben incluirse los monumentosmegalíticos, realizados con piedras nobles y muyresistentes, y los antiguos canales con tierra y paja, 1verdadero adelanto de la estructura de tierra. En lafigura 1 se muestra el transporte de un menhir, comoejemplo del más noble material geotécnico (la roca)y en la figura 2 puede verse el esquema de una tumbachina, obra de tierra, en la que ya se distinguen relle-nos drenantes, rellenos impermeables, etc.

El interés por el tema lo demuestra la realizaciónde algunos simposios internacionales sobre el mismo(como el de Ingeniería Geológica aplicada a ObrasAntiguas, Monumentos y Sitios Históricos, celebradoen Atenas en 1988), este mismo simposio o el que se ce-lebrará en Nápoles en Octubre del presente año, orga-nizado por el Comité Técnico TC-19 de la SociedadInternacional de Mecánica del Suelo e Ingeniería deCimentaciones, comité ad hoc, creado en 1981 parala ayuda en la Preservación de Lugares Históricos.

En estas páginas intentaremos enmarcar los pro-blemas geotécnicos de estas Obras Históricas, inclu-yendo tanto sus materiales (erosión superficial, prin-cipalmente) como sus cimentaciones, que no sonotra cosa que problemas habituales de la IngenieríaGeotécnica: alterabilidad de materiales rocosos(como los de los terraplenes), efectos de variacionesdel nivel freático (con variación de tensiones efectivasy creación de subpresión y gradientes peligrosos quepueden dar lugar a problemas de sifonamiento yarrastre), recalce de estructuras (refuerzo y mejora delcimiento y/o del terreno), etc.

PROBLEMATICA GEOTECNICA DE LOSMONUMENTOS HISTORICOS

La problemática geotécnica de estas Obras vienea ser la misma que la de las estructuras actuales, agra-vada por varios factores.

• La acción activa del tiempo transcurrido(consolidación secundaria, cambios de nivelfreático a gran escala, vibraciones reiteradas deterremotos, etc.).

• Los cambios ambientales que se han ido pro-duciendo a lo largo de la vida de la Obra(variaciones de humedad, acción del viento,procesos lentos físico-químicos).

• La baja calidad de los materiales utilizados encimientos (baja acción fraguante).

• La tecnología disponible en su momento paraconseguir profundizar la cota de cimentaciónen el terreno, lo cual no permitía apoyos real-mente profundos. Aunque se utilizaron pilo-tes, estos eran de madera y pequeño diámetro,por lo que era difícil bajar más de 5-6 m. En

17

algunos casos excepcionales se hicieron pozosde cimentación al amparo de empalizadas depilotes. En otros se utilizó la ayuda de bucea-dores (excepcionalmente en la antigüedad ysólo en obras marítimas). Con buzos se pudocontar a finales del siglo XIX y principios delxx, como en el famoso recalce de la Catedralde Winchester (por obra del buzo W.A.

Walker). Este sistema de buzos fue empleadoen esa época para excavar pozos de cimenta-ción, rellenándolos de sacos de cemento ocascotes, como en la estación de San Bernardode Sevilla (1903) y en otras estaciones deR.E.N.F.E.

• La preocupación de los técnicos del pasadopor las cargas verticales, que llevaba a solucio-nes tipo muro de carga, poco ampliado en subase y escasamente empotrado en el terreno.Así, quedaban estructuras con poca rigidezestructural en horizontal (Fig. 3).

Este último problema ha dado lugar a des-plomes de estos muros por empujes horizontalesde bóvedas (en ese sentido la solución gótica de losarbotantes permitía disminuir el problema al irdisponiendo varios muros de carga, escalonados enaltura), acciones de viento, pequeñas excavacionespróximas a los edificios, ligeras diferencias de de-formabilidad del terreno entre muros de carga pró-ximos, etc.

En casi todas las ciudades antiguas del centro deEuropa (París, Windsor, Brujas, Amsterdam, Stuttgart,etc.), se observan reparaciones de edificios antiguosmediante vigas-llave de fundición, que cosen y unenmuros de carga próximos, en un intento de conseguiraumentar la rigidez horizontal de la estructura.También pueden verse tirantes metálicos atando losapoyos de bóvedas en diversas catedrales para lucharcontra este efecto, a veces acentuado con problemasde inclinaciones de pilares por asientos diferenciales,como en la Catedral de Gouda (Holanda). Un inten-to similar puede verse en los arcos del Patio de losLeones de la Alhambra de Granada, aunque —eneste caso— los tirantes no introducen ningún efectobeneficioso (más bien dañino) ya que las arcadas noestán formadas por verdaderos arcos, sino que se tratade un sistema de vigas horizontales apoyadas sobrepilares a través de elementos de plomo que hacen derótula. El arco es sólo decoración (Fig. 4). La rigidezhorizontal resulta, así, muy baja y hace a estas estruc-turas sensibles a movimientos horizontales y terre-motos, lo cual suele notarse en el desplazamientorelativo de la placa de plomo con respecto a los pila-res superior e inferior.

De forma sucinta, puede indicarse que los pro-blemas geotécnicos de las Obras y Monumentos

antiguos pueden ser —con los condicionantes yanombrados— los siguientes:

• Falta de capacidad portante del terreno sub-yacente, por exceso de carga transmitida o porexistencia de capas arcillosas blandas cerca dela superficie. Generalmente ello ha conducidoa colapsos o descalces importantes.

• Excesiva deformabilidad del terreno de ci-mentación, a corto y largo plazo, general y/olocal, lo que suele conducir a grandes asientostotales y a asientos diferenciales, sobre todocuando el terreno no es homogéneo. Es elcaso, por ejemplo, de la Torre de Pisa en quela presencia de capas de arcilla (con arenasintercaladas) origina la inclinación sucesiva dela Torre hacia el lado Sur, que —poco apoco— va aumentando la presión sobre laarcilla al irse acentuando el desplome (Fig. 5).

• Erosión físico-química y degradación decimientos escasamente empotrados, bien porataque del material (ascenso de agua por capi-laridad, arrastres por flujo de agua, etc.), bienpor ligeras excavaciones hechas junto a losmuros de carga. Esta acción puede ser tam-bién superficial en las fábricas de piedra. Dadala variedad de materiales utilizados en loscimientos (Fig. 6) y la falta de elementoscementantes de gran calidad, estos materialespueden ser alterados a largo plazo o putrefac-tados e incluso comidos (caso de la madera).

• Colapso de rellenos, realizados previamente ala cimentación, por inundación, al cambiarlas condiciones del nivel freático, con el con-siguiente cambio de volumen y asiento.

• Efectos de cambio de volumen al cimentarsobre arcillas expansivas, tanto en época dehidratación (hinchamiento) como en épocade desecación (retracción).

• Formación lenta de simas o cuevas en zonascársticas, con los consiguientes desprendi-mientos y hundimientos, favorecidos por lapresencia de sótanos de almacenamiento, fil-traciones, etc.

• Efectos térmicos, que afectan tanto a lassuperficies rocosas de las fábricas como a laestructura si la constituyen materiales diferen-tes, con distinta dilatabilidad térmica.

• La falta de empotramiento adecuado delcimiento en el terreno, lo cual disminuye suresistencia frente a esfuerzos horizontales(viento, vibraciones, empujes de arcos, etc.).

• Inestabilidad de taludes, tanto en suelos comoen macizos rocosos, originada por la accióndel agua, alterabilidad ambiental del macizorocoso, la propia carga del edificio, etc. En

18

unos casos la Obra Antigua está sobre la zonainestable, en otros la zona inestable está porencima de la Obra y ésta recibe el impacto dela caída de bloques rocosos o desprendimientos.

Al caso de la estabilidad de taludes pertenece elejemplo de la figura 7: se trata de la Iglesia delCarmen, iniciada por los monjes carmelitas hacia1580 en Brasil. Una parte, el convento, fue destruidaen un incendio durante la invasión holandesa de1631 (GUSMAO, 1993). Está construida sobre unacolina de planta circular de 10 m de altura, cuyasladeras tienen taludes de 12 a 45°. El terreno está for-mado por arena arcillosa con una capa de calizacomo sustrato. La cimentación tiene Im de espesor yse apoya a 4'60 m en el estrato arcilloso (Fig. 7a).

Los daños se concentran alrededor de la torreizquierda, que tiene —actualmente— una inclina-ción de 1:80, con un asiento en la esquina externa de6 cm. La solera está levantada y las cimentaciones delantiguo convento están inclinadas hacia la ladera.Los asientos iniciales de la estructura de ladrillodebieron ser del orden de magnitud de los 10 mm,valor que estaría cerca del crítico según el criterio deBurland y Wroth (E = 5%). Estos asientos debieronincrementarse al construir la Torre en 1726 y llegar alos 27 mm, lo que debió originar el agrietamiento delos muros de carga (Fig. 7a), valor que debió aumen-tar hasta los 60 mm actuales por consolidación alargo plazo. Las excavaciones de las laderas, realizadasposteriormente por las implantaciones urbanas, die-ron lugar a problemas de estabilidad de taludes, pro-duciendo movimientos horizontales adicionales (Fig.7a). La figura 7b muestra la solución adoptada:recomposición de los taludes de las laderas (1 H:4V),instalación de micropilotes para recalzar la torreizquierda y drenaje profundo de los taludes.

En cuanto al problema de desprendimiento debloques —muy corriente en España, dado que grannúmero de antiguos castillos están edificados enmesetas, sobre capas duras que descansan sobre capasarcillosas o margosas erosionables— puede afectar aledificio que se apoya cerca del borde de una mesetaque se va erosionando en su base, como son los casosesquematizados en la figura 8, en la que se comparanfenómenos reales y el modelo teórico de SILBER-BAUER y otros (PIERCE, 1988) y que vienen acorresponder a los casos del Parador de Carmona(Sevilla, Fig. 8d) y del Parador de Arcos de la Fron-tera (Fig. 8f). En otros casos, los bloques rocosos delextremo superior de la meseta caen por descalce (porerosión) de la capa blanda inferior. A este fenómenopueden ayudar las vibraciones de terremotos, comoen el caso del famoso Templo de Delfos (sede delOráculo) (Fig. 9), construido a media ladera y arra-sado por caída de bloques de una capa calcárea del

extremo superior de la montaña, como consecuenciade sucesivos terremotos y la alteración y erosión de lacapa blanda subyacente.

CAUSAS REALES DE LOS DEFECTOS

En realidad todos estos problemas, comunes aobras modernas, pueden agruparse de otra forma,según el origen del defecto:

Tipo A. Defectos originales

A. 1. Cargas elevadas para el terreno existente(bien problemas de capacidad portante,bien de deformabilidad).

A.2. Excentricidad de cargas (de origen o porcrearse la excentricidad paulatinamente).

A.3. Uso inadecuado de materiales (mezcla deellos, productos alterables, etc.).

A.4. Cambios de configuración durante la cons-trucción (que, en algunos casos, duró siglos).

A.5. Problemas de estabilidad de taludes endonde se inserta la obra.

A.6. Mala interpretación de las condicioneshidráulicas en el terreno (posibilidad desifonamientos, arrastres).

Tipo B. Defectos por evolución temporal

B. 1. Movimientos por consolidación a largo plazo.B.2. Cambios de las condiciones hidráulicas

(rebajamiento del nivel freático, ascensiónde agua por capilaridad, etc.).

B.3. Efectos ambientales (ciclos de calor-frío,_ _ humedad-sequedad, putrefacción, elemen-

tos de madera, acción del viento, etc.).B.4. Desprendimientos rocosos por acción

continua de efectos erosivos.B.5. Terremotos e inundaciones.

Tipo C. Cambios de uso de la obra

C.1. Remodelaciones que, mal concebidas, sonmás dañinas que el paso del tiempo.

C.2. Excavaciones internas para realizar sóta-nos, almacenes, etc.

C.3. Apertura de luces para crear nuevos espa-cios, con concentración de cargas en zonasinadecuadas.

Tipo D. Excavaciones próximas

D. 1. A cielo abierto, para realizar nuevos edifi-cios o instalaciones.

D.2. Excavación de obras subterráneas próxi-mas, que dan lugar a movimientos de sub-sidencia, generalmente diferenciales.

19

Pueden citarse numerosos ejemplos de cadacaso. En el caso A. 1 cabe incluir el caso de la Torre dePisa que ha degenerado en el caso A.2. En ese mismocaso A.1 cabe incluir varias catedrales europeas,como la de Winchister, o pagodas en ExtremoOriente, como la de Phra Pathom Chedi en Tailan-dia sobre arcilla blanda, construida en tres etapas yque experimentó un asiento de 2-3 m (citado en elTC-19 Report, 1993). En el caso A.2, aparte de Pisa,cabe incluir diversas torres, como la de Butano, laTorre Nueva de Zaragoza (demolida por atribuírseleriesgo de caída), etc. El caso A.3 permite el ataque deelementos agresivos al material de la cimentación(Catedral de Zaragoza). El ejemplo de la Iglesia delCarmen citado anteriormente (Fig. 7) corresponde alcaso A.5 y como ejemplo del tipo A.6 cabe mencio-nar el caso de las Presas del Estrecho de Torres.

Este último ejemplo merece una cierta aten-ción. Ha sido descrito con detalle por BAUTISTA yMUÑOZ (1986), de los que hemos tomado lossiguientes detalles. El Estrecho de Torres está forma-do por molasas y margas. En 1648 se terminó la pri-mera presa, en el primer emplazamiento (parte cen-tral del Estrecho), para defender a la ciudad de Lorcade las avenidas del Río Guadalentín (Fig. 10). Estaprimera presa, de fábrica, con apoyo abovedado, secimentó en parte sobre las laderas de molasa, y enparte sobre los acarreos del río, con ayuda de pilotesde madera, de unos 6 m de longitud (Fig. 11). Nofue posible llegar en la zona central del cauce a rocafirme, dado el espesor de acarreos, por lo que se recu-rrió a la solución antes descrita. La avenida del 5 deAgosto de 1648 erosionó la presa, socavando suscimientos y sin que quedase nada más que los dosestribos empotrados en la roca, hundiéndose total-mente la parte central. Siglo y medio después (en1791) se terminó una segunda presa en el mismoemplazamiento (Fig. 10). Esta vez la cimentacióntambién fue realizada con pilotes de madera, a pesarde que se sabía que no se alcanzaba el firme. En unintento de mejorar el cimiento se hincaron pilotes enfilas que se cortaban rectangularmente, colocándolesa tres pies (84 cm) unos de otros, encepándoles conmamposterías en los 2'23 m superiores. El emparri-llado así conseguido se extendía 83'6 m en el sentidodel río. Quedó una presa de unos 45 m de altura. Lacimentación con nivel de embalse inferior a 20 m,recibió diversas críticas, acalladas durante años, dadala rentabilidad económica de la obra. Pero en Marzode 1802, el embalse alcanzó una altura de 46'81 m,a consecuencia de fuertes lluvias, rompiéndose suparte inferior (zona central del cimiento) el viernes30 de Abril, pereciendo 608 personas en la ciudad deLorca. El nivel de embalse no había llegado al alivia-dero superior, pero produjo un gradiente hidráulico

que socavó el cimiento, produjo arrastres de los acarreosy de los pilotes (todo el emparrillado), desprendiendola parte baja de la presa, y provocando un embudoque hizo trabajar prácticamente en voladizo a la zonade coronación en la parte central de la presa (Fig. 13).

La solución definitiva se realizó a finales delsiglo XIX, empezándose la explotación del nuevopantano en 1834, con una presa de gravedad (Fig.14), situada en el segundo emplazamiento (Fig. 10)y cimentando sobre las molasas, para evitar nuevoserrores hidráulico-geotécnicos. Precisamente las dis-cusiones originadas por la rotura de la segunda presafue una de las causas por las que Agustín de Betan-court propuso al Rey la creación de una Escuela deIngenieros de Caminos.

En este caso, no existió verdadero recalce sinosustitución total de la obra y elección de una nuevacimentación, que evitó los problemas de hidráulicasubterránea presentes en su propia concepción. Esosuele ocurrir en el caso de Obras antiguas de serviciopúblico. Predomina el sentido de la funcionalidadsobre el artístico o representativo, mientras que en losMonumentos artístico-religiosos predomina su esté-tica y el lugar que ocuparon en el pasado, lo cual estan significativo como su propia función. (Por eso elcambio de posición de algunos monumentos históri-cos, como el de los Templos de Abu-Simbel, al cons-truir la gran presa de Assuan, supuso una violacióndel Conjunto espacio-tiempo).

Entre los ejemplos del Defecto Tipo B cabecitar: la propia Torre de Pisa (B.1), la Catedral deMéxico (B.2), los daños originados en las piedras defachadas (acanaladuras, cromatización y pátinas, ero-sión alveolar y picaduras, el burilado y escoriación,las costras, la arenización, la descamación, los depó-sitos superficiales de humo y polvo, las eflorescenciasy las fisuraciones), tal como indica ORDAZ, 1982(dentro del tipo B.3), el Monte Castillo de Arnedo yla Ciudad de Frías (B.4) y el Templo de Delfos (B.5).Dentro del Tipo C podemos mencionar: el Paradorde Carmona en Sevilla (C.1), el edificio de LaEquitativa de Sevilla, debido a Talavera (C.2), lasCuevas de Altamira en Santander, con apertura defisuras en las losas calcáreas al ampliar las luces y per-mitir la entrada a los visitantes (C.3).

Los últimos casos (D. 1 y D.2) corresponden aexcavaciones de aparcamientos y obras subterráneaspara servicio público, cerca de monumentos (Operade París, Iglesia de San Esteban en Viena, etc.).

TECNICAS DE ACTUACION

Resumimos, a continuación, las principales téc-nicas que se utilizan, actualmente, para actuar sobre

20

grandes obras monumentales dañadas, desde elpunto de vista geotécnico:

• Actuaciones artesanales: se trata de interven-ciones o recalces cuidadosos, con mediosmecánicos muy limitados y que pueden cali-ficarse como de artesanos o quasi-manuales.Al final se obtiene una cimentación similar ala anterior (algo mayor) o próxima a ella.

• Recalces profundos, con creación de unanueva cimentación apoyada a mayor profun-didad y relacionada con la anterior, bien porperforación y adhesión a ella por contacto,bien con nuevos elementos conectados porbarras. Los medios tecnológicos a utilizar sonya importantes. Se incluyen aquí los micropi-lotes y los pilotes.

• Actuaciones mediante las que se trata el terre-no y se consigue una mejora de sus propieda-des, de forma global o mediante inclusiones.Se trata de los tratamientos de inyección, lacongelación, etc. e

Al primer tipo de actuación artesanal, pertene-cen los recalces típicos que procuran ensanchar loscimientos contiguos. La figura 15 muestra el caso derecalces de este tipo realizados en los edificios monu-mentales de la ciudad de Cracovia, unidos al antiguocimiento mediante barras de acero para que el viejo yel nuevo cimiento trabajen conjuntamente (o sea,para que el viejo cimiento, al seguir asentando, trans-fiera carga al resto o nuevo apoyo). También perte-necen a este tipo los sistemas que crean un nuevoapoyo por el procedimiento de apeo previo del pilara cimentar, de forma que el viejo cimiento se apoyedirectamente sobre uno nuevo más amplio (Fig. 16).Estos sistemas corresponden a cimientos de dimen-sión escasa pero terreno adecuado.

Cuando el problema proviene de la falta de cali-dad del terreno de apoyo primitivo, es necesariotransferir las cargas a mayor profundidad mediantepilotes de diferente tamaño. Desde grandes diáme-tros, del orden de 1 , 50 m, hasta los micropilotes deo 120 mm. Los de gran y mediano diámetro se per-foran aparte del antiguo cimiento y se unen a este poradosamiento machihembrado, barras o pasadoresinyectados, etc. En el caso de micropilotes se puedeperforar la antigua fábrica y transferir las cargas adichos elementos por adherencia micropilote-fábri-ca. A veces ello es insuficiente y es necesario hacer unnuevo encepado unido al antiguo por pasadores ohaciendo que el viejo se apoye en el nuevo (Fig. 17).

La figura 18 muestra ejemplos clásicos de recal-ces de torres con micropilotes (pali-radice, concebi-dos por LIZZI), atravesando el viejo cimiento y en lafigura 19 puede verse la solución adoptada en elMonasterio de Santa María de Huerta, debida al

Profesor Rodríguez Ortiz, en el que, además de dre-najes, se utilizaron micropilotes y ampliación delcimiento por cosido. El ejemplo de la figura 20corresponde a un recalce (más bien reconstrucción)antiguo, en el Acueducto de Tenoctitlan (México) enel que, mediante pilotes de madera y un entramadode cuerdas (precedente de una geomalla) se pudoconseguir la estabilidad de las islas-terraplén en quese apoyaba el Acueducto.

En lo que se refiere a tratamiento del terreno, elsistema más empleado es el de inyecciones, bien paraconsolidar el propio cimiento (falta de elemento ce-mentante), bien para consolidar y aumentar la cali-dad del terreno subyacente y circundante (caso de lafigura 21, correspondiente al Arco de Triunfo deParís, apoyado sobre arenas de Beauchamp, debilita-das por filtraciones).

Las técnicas de inyección son diversas: de im-pregnación (productos químicos, generalmente, paraconsolidar arenas) y relleno de huecos (con lechadade cemento de alta presión (como el jet grouting uti-lizado modernamente en gran número de obras,incluso en el caso de circulación de agua), de com-pensación o compactación (inyección de morteroque permite desplazar el terreno y levantar estructu-ras, como en el caso de la Torre del Big-Ben deLondres, Fig. 22), etc. A veces se mezclan dos siste-mas, como en el Puente de Piedra de Zaragoza, en elque, bajo la pila a recalzar, se hacía un recinto a basede columnas tangentes de jet-gro uti ng (para confinarel volumen bajo el antiguo cimiento), inyectandodespués lechada de cemento en el interior, con la téc-nica de tubos manguitos.

Sin embargo no deben olvidarse otros sistemasmás sofisticados, como el de congelación, utilizadoen la Casa del Cordón (Burgos) para realizar pozosbajo el nivel freático y recalzar los muros de carga,creando una pantalla anclada que sirviera de cierre denuevos sótanos. En este caso también se utilizaronmicropilotes como recalce provisional de pilares(Fig. 23).

Por último podemos mencionar algunas técni-cas poco convencionales, como la de contrapesar ellado norte del entorno de la Torre de Pisa, a fin deparar sus movimientos (Fig. 24).

EJEMPLOS DE ACTUACIONES ENCONJUNTOS MONUMENTALESY SU METODOLOGIA

METODOLOGIA DE ESTUDIO

Cuando se trata de establecer actuaciones geo-técnicas de una Obra o Monumento antiguo lo pri-

13

mero que hay que establecer —y comprender— essu Patología, así como el alcance y evolución de lamisma y su origen. Cualquier intervención que nocontemple estos factores puede conducir a un desastre.

En este sentido, la metodología a utilizar debeser idéntica a la de cualquier otro caso de PatologíaGeotécnica. Estableciendo una analogía quasi-per-fecta entre Medicina y Patología Geotécnica, lasactuaciones se desarrollarán en varias fases:

• Primera Fase o Sintomatología: la estructura,edificio o instalación muestra algunos signosde mal funcionamiento, suficientes comopara que el usuario acuda al "especialista" quecree más adecuado (la elección, como en laMedicina, no siempre es la más acertada. Enalgún caso, como en las Cuevas de Altamira,sólo se han contemplado aspectos biológicos ehistóricos y no geotécnicos).

• Segunda Fase o Preparación del Historial delcaso: debe procederse a una toma de datosque muestre claramente las anomalías reales(no sólo las comentadas por el usuario). Paraello debe reunirse toda la información sobre eltema: proyecto inicial (si existe, con planos dealzados); tipo de estructura y su ejecución;variaciones reales sobre la planta original enalgunas zonas; situación de toda clase de ano-malías sobre planos o croquis, composición yforma, clasificando el tipo de daños (fisuras,grietas, etc.), generalmente en función de sutamaño (<1 mm, 1-3 mm, >5 mm, etc.); cro-nología de aparición de anomalías (cuando seconozca); nivelación de plantas del edificio;medida de desplomes; colocación de testigosy referencias para seguimiento de movimien-tos; realización de trabajos geológico-geotéc-nicos (sondeos, penetrómetros, etc.), paraestablecer una Cartografía del emplaza-miento, etc.

• Tercera Fase o de Diagnóstico: mediante elanálisis de los datos disponibles (estructurales,históricos, geotécnicos y sintomatológicos)debe elaborarse la adecuada teoría que expli-que lo sucedido, al menos en su morfologíageneral. A veces algunos daños correspondena patologías secundarias e independientes,como efectos térmicos, malos acabados, etc. yno debe permitirse que ello impida la inter-pretación general de los otros datos. Por eso esimportante intentar separar fenómenos inde-pendientes como, por ejemplo, los daños entabiquería debidos a excesiva flexión de forja-dos y los debidos a asientos diferenciales.

• Cuarta Fase o de Dictamen Facultativo: enella se recomiendan las actuaciones conve-

nientes para resolver el problema. Unas vecespuede directamente acudirse a recomendar elrefuerzo o sustitución de la cimentación, re-paraciones, etc. Otras es necesario continuarla vigilancia del "enfermo", con actuaciones mí-nimas (apuntalamientos, apoyos locales, etc.),control de la evolución de movimientos, etc.,antes de dictaminar la solución definitiva.Quinta Fase o de Intervención: en ella se lle-van a cabo las actuaciones recomendadas conacciones quirúrgicas (eliminación de elemen-tos, con su sustitución adecuada), mejora delterreno (inyecciones, p.c.), adición de extre-midades profundas (micropilotes, para apo-yarse en estratos alejados de la superficies,p.e.), etc. Durante esta fase deben continuar-se los controles de apertura de grietas, desplo-mes, etc.

• Sexta Fase o de Análisis Patológico Final: en elque —a la luz de la información obtenida enla Fase anterior— se hace una "autopsia" delproblema y se comprueba lo acertado de lasolución.

Todas las fases son importantes y no sólo la últi-ma. En muchas ocasiones se acude muy rápido adefinir "intervenciones", con lo que se llegan a indu-cir nuevos daños en el Monumento por tratamientoinadecuado del terreno. Es necesario prestar atenciónespecial a las Segunda y Tercera Fase, antes de emitirel Diagnóstico, porque éste debe estar basado en lascausas reales del daño y no en ir a establecer medidasde recalce tradicionales. A veces, medidas aparente-mente conservadoras inducen movimientos mayoresque los que originó la causa patológica. Ello ha detenerse en cuenta en la Quinta Fase, al definir el pro-ceso de reparación: si se trata de un problema origi-nado por asentamiento de terrenos flojos y colapsa-bles, la realización de recalces con abundante aguainduce cambios de volumen adicionales que puedenno ser deseables, con lo que —antes de que el recal-ce está acabado— se pueden producir nuevos daños.

A continuación se describen brevemente algu-nas actuaciones sistemáticas (estudio y/o intervencio-nes) en varios Conjuntos Monumentales en los quese ha seguido esta Metodología.

LA ACROPOLIS DE ATENAS

En este singular Conjunto se llevó a cabo unestudio geológico-geotécnico detallado, dentro de unProyecto general de Preservación de Monumentos dela antigua Grecia y descrito en detalle por ANDRO-NOPOULOS y KOUKIS (1988). Se inició con ladefinición de la litología y tectónica de la zona, den-tro de un estudio regional de laAtica, con reunión de

22

datos geotécnicos del entorno. El estudio se centró,después, en los problemas geológico-geotécnicos deestabilidad de taludes, del estado de las calizas yesquistos del sustrato de la colina en que se asienta laAcrópolis, en sus factores hidrogeológicos y en lamicrotectónica de las calizas y en la sismicidad deuna amplia área.

Atención particular se prestó a los procesos demeteorización-erosión de las rocas (monumento ycimiento), por la continua acción de los agentes cli-máticos superficiales, del agua subterránea, cambiostérmicos, etc., conjugándoles con los sistemas defracturas que constituyen el macizo rocoso. Efecti-vamente, estas acciones sobre el diaclasado aflojan losbloques rocosos y producen su inestabilidad. El aná-lisis se completó con ensayos de laboratorio para de-terminar propiedades geomecánicas de la roca. Todoslos estudios fueron desarrollados por el Instituto deGeología de Atenas y por el Departamento deIngeniería Geológica de la Universidad de Patras.

Por último se hizo una cartografía detallada paralocalizar las zonas críticas (inseguras) de los taludes dela colina en que se construyó la Acrópolis, comple-tando, así, las primeras fases de la Metodología antesdescrita. Con estos datos se hicieron recomendacio-nes para actuar en esas zonas inseguras (Tercera Fase).

En la figura 25 puede verse un corte geológicovertical de la colina de la Acrópolis, en el que se apre-cia que el sustrato principal y central es una forma-ción caliza con fallas quasi-verticales, bordeadas deesquistos y margas areniscosas. También se distinguealgún nivel conglomerático, los derrubios de ladera ocoluviones, los rellenos artificiales del trasdós de lasmurallas que cierran la Acrópolis (para conseguir unaplataforma superior horizontal donde se asienta elPartenón y el Erecteión). El mapa geológico de deta-lle se hizo a escala 1:500. Las mayores fallas estánlocalizadas en las laderas de la colina, a lo largo de dosdirecciones (E-W y N-S), con saltos de las capas in-feriores a 10 m, presentándose milonitizaciones enlos contactos de las calizas y los esquistos areniscosos.Los monumentos se instalan en algunos bloques coninsignificantes fracturas, rellenas de material ce-mentante.

El agua se infiltra por las calizas y sale por loscontactos con los esquistos, circulando por las inten-sas fracturas de las laderas en calizas. Se estima que lainfiltración a través de las calizas viene a ser de unos4.500 m;/año.

La presencia de fallas y cavidades cársticas haceque, con esta acción meteorizante del agua y el siste-ma de juntas desarrollado, las zonas peores sean lasdel norte y este, ya que en ellas es donde el factormeteorizante está más claramente presente. Además,en estas zonas la orientación de las diaclasas de las

laderas de caliza son desfavorables a la estabilidad.Esta caliza (de 400-450 Kp/cm2 de resistencia a com-presión simple y 180.000 Kp/cmz de módulo elásti-co en laboratorio) están afectadas por los vientos pre-dominantes de componente Norte, como se apreciaen importantes cavernas cársticas de la zona Norte.Todo ello ha contribuido a un importante debilita-miento del macizo rocoso de las laderas que hacenecesario su tratamiento. Sin embargo, en algún casocomo el de la Torre de Agripa, cimentada sobre untalud de importante buzamiento, los daños observa-dos se deben más a vibraciones por voladuras (en elPartenón hubo un polvorín) y terremotos que al pro-blema de taludes.

Los primeros trabajos de consolidación se ini-ciaron en los años treinta (muros de mampostería ygravedad para sujetar algunos bloques a punto decaer, aunque mal cimentados), siguieron en los cin-cuenta con apoyos de hormigón y entre 1977 y 1984se completaron con técnicas modernas (ARVANITA-KIS y MONOKROUROS, 1988). En las primerasactuaciones no se siguió ningún tipo de metodologíay, así, se crearon nuevos problemas estéticos y geo-técnicos, al apoyarse los muros en otros bloques nomuy fiables. 1

La estabilización se decidió tras estudios dedetalle en cada zona (3a y 4a Fases) y, tras protecciónprovisional con redes y barras metálicas, se procedióa sujetar bloques con bulones metálicos y anclajesinyectados (a veces con cementación química). Secompletó con columnas de hormigón armado parasujetar bloques en voladizo antes de coserlos, elimi-nándolos después. Se dejaron en el macizo drenescalifornianos para drenar las filtraciones.

Los rellenos procedentes de la meteorizaciónfueron eliminados con agua a presión, rellenando loshuecos con un mortero de cemento o productos quí-micos, dejando su superficie irregular y discontinua.En la figura 26 puede verse las áreas de inestabilidadtratadas. A veces, los anclajes de la roca eran unidoscon vigas de hormigón armado, pero siempre camu-flando su superficie con granito y bloques rocosos(Fase 5a).

Durante todo este proceso se mantuvo una vi-gilancia permanente de las zonas a tratar, evitandodesprendimientos peligrosos gracias a las redes provi-sionalmente instaladas.

En otros Conjuntos Monumentales, como el deFrías, en Burgos (Fig. 27), se han desarrollado ya lascuatro primeras fases, llegando a definir el tratamien-to detallado de la ladera inestable, con ayuda de foto-grametría terrestre. En el de la Alhambra y El Ge-neralife, como se verá con detalle en otras comunica-ciones, se está acabando un estudio de detalle al nivelde 4a Fase, aunque en algún caso particular (Patio de

23

la Sultana de El Generalife) se ha llegado a las Fases

5 a y 6a para evitar la caída de un muro, al que se

había anclado un gran ciprés que tiraba de él, conso-

lidando el muro y su trasdós mediante inyecciones

controladas con la técnica de manguitos.

La figura 28 representa una planta de la

Alhambra, con los más destacados puntos de actua-

ción desarrollados en estos últimos años por el

Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, destacando la

Torre de Comares, por el nivel de inte rvención, el

Patio de la Sultana y la Torre de los Picos.

* Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales yPuertos de la Universidad Politécnica de Madrid. Actualmente Es-cuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertosde la Universidad de Granada.

BIBLIOGRAFIA

B. ANDRONOPOULOS y G. KOUKIS, "Eng. geol. problems inthe Acropolis of Athens", Proc. Inc. Symp. on The Eng. Geol. ofAncient Works, vol. 3, (Atenas 1990), 1.819-1.831.

M. ARVANITAKIS y D. MONOKROUSOS, "Consolidationwork on the sacred rock of the Acropolis, Athens", Proc. Int. Symp.on The Eng. Geol ofAncient Works, vol. 3, (Atenas 1990), 1.833-7.

M. BAGON y P. VANDANGEON, "Arc de Triomphe, París,Diagnostic des désordres et détermination des remédes", Proc.

Int. Symp. on The Eng. Geology ofAncient Works, Monument andHistorial Sites, vol. 1, (Atenas 1990), 423-32.

J. BAUTISTA y J. MUÑOZ, Las presas del Estrecho de Puentes.Murcia, Confederación Hidrográfica del Segura, 1986.

B.J. BURLAND; M. JAMILKOWSKI; R. LANCELLOTA; G.LEONARDS y C. VIGGINI, "Leanign Tower of Pisa wat isgoing on", ISSFME, News, vol. 20, no 2, (1993).

R. CIESIELSKI y M. FUKSA, "Protection against settlement andthe reconstruction of the foundations of the historie buildings inthe old town of che ciry of Cracow", Proc. 2nd Int. Conf. onGroundMov. and Structures, (Cardiff. 1981), 595-608.

C. DELGADO, "Obras españolas de congelación del terreno", Cursosobre mejora y refuerzo del terreno, CEDEX, (Madrid 1991).

J.A. GUSMAO, "National Report", dentro del Report. del TC 19,presentado en el Congreso de New Delhi, 1994, (1993).

J. KERISEL, "Old Structures in rclation to soil conditins, (15thRautine Lecture)", Geotechnique, vol. XXV, n" 3, (1975), 431-483.

F. LIZZI, "Underpinning", edited by S. Thorburn and J.F.Hutchinson, Survey Univ. Presa, (Glasgow and London 1990).

G. LOPEZ COLLADO, Ruinas en construcciones antiguas. Madrid,M.O.P.U., 1982.

D.G. PRICE, "Eng. Geology and the pretection of historial sites andmonuments: Slope stabiliry; Underground works and Caves",Int. Symp. on The Eng. Geology ofAncient Works, vol. 4, (Atenas1990), 1.851-1.859.

J.M RODRIGUEZ ORTIZ, La Cimentación. Curso de Rehabi-litación. Madrid, Colegio Oficial de Arquitectos, 1984.

J.M° RODRIGUEZ ORTIZ, "Analysis of disordres affecting thechurch of the cistercian Monastery of Santa Ms de Huerta(Spain)", Proc. Int. Symp. on The Eng. Geology ofAncient, Works,vol. 2, (Atenas 1980), 351-356.

TC. 19 (1993), "Report", presented on the occasion of the XIII,ICSMFE ofNew Delhi, enero 1994, (1993).

' 1JU^TA DE AIDALU0A

CONSEJERIA DE CULTURA^tronato de la Alhambra y Generalife

24

tr©n^Lecho

r

- l e, Emplazamiento

• l a y 2á Presas destruidas i2?

Fmnla7amiento

"TEORICA" PRIMERA PRESA DE PUENTES

el río

Fig. 10. Emplazamientos de las presas del Estrecho de Puentes (Bautista y Muñoz, 1986).

SUPUESTO ALZADO LATERAL DE LA 1 á PRESA

12 m _

e' 22'57 m

r

Lecho del río ° ` 17'55 rno.o p 0 ^ o

^ O.^pG o

o •oio `^^

óo°a

ACARREOS

JU!ITR ALZADO FRONTAL

Fig. 11. Alzados de la primera presa del Estrecho de Puentes (Bautista y Muñoz, 1986).

32

A) Bastidor metálicoB) Batache de la mitad del cimientoC) EmparrilladoD) Varilla pinchada en la tierra

L CULTURAtronato de ,bra y Generalife

Fig. 16 Sustitución del antiguo cimiento con apeo previo de/pilar o muro de carga (López Collado, 1982).

35

S-2(m) S-1

o

5^

10

15

COLLAR DEHORMIGON

MUROEXTERIOR F

I¡ t

CARRERA

RELLENOS

ARCILLA LIMOSABLANDAARENA FLOJA

ARCILLA LIMOSA

ARENA LIMOSADENSA

CALIZA

ANJA OREN.

o]H

\LERIA DE OREN.

050050

1LERIA DE DREN.(SIGLO XVII

A) PERFIL GEOTECNICO

B) ANTIGUO Y NUEVO DRENAJE PERIMETRAL

CARRERABARRA GEWI

i

*

NIVEL DELCEMENTERI

MICROPILOTES

• 13i1 'i:RIO,

30

00 cu«T

'20

TIRANTEANTIGUAINYECTADO

CIMENTACION

C) RECALCE DE LOS PILARES

Fig. 19. Recalce de la Iglesia del Monasterio de Santa María de Huerta. (Rodríguez Ortiz, 1988).

bra y Gen*.

D) RECALCE DE MUROS DE CARGA

38

-10 cm

A

-20 cm

-40 cm

- oLEAD WEIGHTS 1 58 z u)

w F

v° =Q

4^^^r1 i;,F ¢

o ^

1'70

ieneraiife

L

CONCRETE RING

Z=

Fig. 24. Solución adoptada para parar la inclinación de la Torre de Pisa (Burlandy otros, 1993).1" etapa: refuerza estructural temporal. 2a etapa: contrapeso del lado norte de la cimentación. 3 a etapa: propuesta.

43

• AREAS DE INESTABILIDAD

1981

1984

••¡ 1986j + *. 1988

CALLE

E0

Fig. 26 Carta de las zonas de inestabilidad, indicándose la época de consolidación.

ZONA

HISTORICA

ANTIGUO EDIFICIO1./d

ARENISCAS

FISURAS — _!

^uLTURA^

O de `t' y Gene

COLUVION

BLOQUES f EDIFICIOS DAÑADOS

Fig. 27. Problemas típicos de la ciudad de Frías (Burgos).

45