palacio bellas artes méxico

Sociedad Mexicana de

Ingeniería Geotécnica, A.C.

XXVI Reunión Nacional de Mecánica de Suelos

e Ingeniería Geotécnica Noviembre 14 a 16, 2012 – Cancún, Quintana Roo

SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA, A.C.

INYECCION DEL SUBSUELO DEL PALACIO DE BELLAS ARTES Subsoil grouting of the Fine Arts Palace

Enrique Santoyo Villa Director 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 des-de 1906, a la conclusión de su plataforma de cimenta-ción. Para finales de 1908 la situación era alarmante, por ello a partir de 1910 y hasta 1925 se ensayó endu-recer el subsuelo bajo el Teatro, mediante campañas de inyección, primero de lechada de cemento y des-pués 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, Fig. 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 edi-ficio en la ciudad de México de hace 131 años no se ha encontrado información.

Fig. 1 Estación del ferrocarril Mexicano construida en 1875,

se inyectó su subsuelo en 1881, para combatir los

hundimientos y fisuras que sufría

Sobre la efectividad de la inyección del subsuelo hubo mucha polémica, el fenómeno del hundimiento regional no había sido entendido, no se contaba con

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2 Inyección del Subsuelo de Bellas Artes


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 sólo predominó el injusto juicio de que "la inyección no había servido".

En 1930 se reanudó la construcción del Teatro que,

a su inauguración en 1934 se le denominó Palacio de las Bellas Artes, Fig. 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.

Fig. 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, Fig. 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.

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).

Fig. 3 Esquema del arreglo de láminas de mortero

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, Escudero 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 parte del terreno, se tomaron de otros autores (SEP 1959, Schroeder, 1988, Escobedo et al, 1995, Tovar y de Teresa, 1991, y Cossio, 1994).

2.2 Convento de Santa Isabel

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Santoyo, E. et al. 3


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, Fig. 4. El espacio libre de la fachada sur quedó ocupado por casas y en la parte norte del convento se construyeron vecindades modestas.

Fig. 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 prehispánicas fue poco significativa porque fueron

estructuras ligeras construidas sobre estacados someros.

2.3 Anteproyecto del Teatro 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 ton/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 ton/m2 y la segunda de 4.5 ton/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.

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

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localizado, sólo se conoce el arreglo de las vigas de acero de la cimentación, Fig. 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.

Fig. 5 Cimentación tipo “Steel grillage”

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.

Fig. 6 Plataforma de cimentación diseñada por

W. H. Birkmire

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 Fig. 7 (Zeevaert, 1983 y 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, Fig. 8.

NIVEL DE LABANQUETA

1.05

0.60

2.19

2.19Sacos de cemento

CIMIENTOS PROPUESTOSPARA EL TEATRO NACIONALDE MEXICO

0.45

0.20

Sacos de cemento

NIVEL DE LABANQUETA

CIMIENTOS DE LA CASABOKER EN MEXICO

1.45

0.50

0.37

CIMIENTOS DEL OLD COLONY BLDGCHICAGO EDIFICIO DE 18 PISOS

1.33

0.50

0.301.63

CIMIENTOS DEL EDIFICIODE CORREOS EN MEXICO

PLATAFORMA Y EMPARRILLADO DE ACEROTEATRO NACIONAL

MéxicoW. H. BIRKMIRE - NEW - YORK

CORTE A.B.

Planta

B

AS.W.

S.E.

DETALLEESQUINA S.W.

N 0.0

PISO DEL ESCENARIO

Nivel de la banqueta

189

175

0.4

0

177

4*2

4· S

100#

4*2

4· S

100#

4*24· S

100#

4*24· S 60#

4*24· S

80#

76*15· S 42#

189 187

4*24 S 100

0 1 2 3 4 5 6

0 40

4.4

2.4

2.7

01.7

0

1.3

2

2.6

5 2.20 2.20

5.20 * **4.00 2.80

2.20 2.20 3.005.50

3.004.4

5.7

03.5

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Fig. 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, Fig. 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 ton; 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 verdadero muro de contención, se construyó un tramo

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de celdillas y grapas de acero, pero se dejó el trabajo por ser muy costoso", quedando la ataguía separada del edificio.

Fig. 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 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 Fig. 9.

Fig. 9 Restos de cimentos y muros del convento de Santa

Isabel y tablestaca de acero

DIAGRAMAS DE LOS ASIENTOS DE LAS ESQUINAS S.W. Y N.W.ANTES Y DESPUES DE LAS INYECCIONES

AÑOS

Esquina N.W.Col. 191

CORTE TRANSVERSAL A. B.

SUPERFICIE DE LA PLATAFORMA. M 7.450.

A B

PERIMETRO DE LA ATAGUIAN

EWS

PESO DEL EDIFICIO YDE LA PLATAFORMA.

KGS. 87.454.510.Pozo artesiano

Reaccióndel terreno.

Kgs. 1.174 por cm2

DETALLE DE LA ATAGUIA

CORTE A. B.

ARENA YPIEDRAS

AGUA

ARENA YCENIZA

ARENA

ARCILLA, AGUAY CENIZA

VOLCANICA

POZOARTESIANO

1908 1910 1912 1914 1916 1918 19191920

0.20

0.40

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

0.60

METR

OS

*

*

0.305 0.305 0.305

7.0

5

100.0

020.0

040.0

0

79.6

8152.9

7270.8

4

9.0

01.0

0

1094

DESENSO DEL CENTRO DE GRAVEDADDEL EDIFICIO CALCULADO POR LA

FORMULA DE RANKINE.

10.000. x 0111.

1.200. x 1.600. x 0.111.

MAS EL DESENSO COMFORMEA LA LEY DE BOUSSINESQ

ENTRE LOS LIMITES DE : -0.25 Y 0.50.

TOTAL0.5701.461

= 1.08.6

CURVA PROBABLE DEL ASENTAMIENTO FINALCURVA PROBABLE DEL ASENTAMIENTO FINAL

DESPUES DE LAS

INYECCIONES

DESPUES DE LAS

INYECCIONES

ANTE

S D

E L

AS

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CCIO

NES

ANTES D

E LA

S

INYEC

CIO

NES

ESQUINA S.W.COL. S.

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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 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, Fig. 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.

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.

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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 2,475

toneladas y 535 m3 de lechada de cal grasa (Barocio y Álvarez, 1921); posiblemente se usaron 3,712 m3 de agua, estos números implican que la relación del volumen de lechada de cal fuera 21.6 lt/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 en 457 toneladas al consignado en los informes anteriores.

Fig. 10 Campañas de inyección 1910, 1912 y 1913 La distribución de las inyecciones realizadas entre

los años 1910 a 13 se aclara en la Fig. 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 de1923, 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 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

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

N

NOTAS:

Dibujo sin escala

1507 S3139 S

800 S

1911 S

600 S3718 S

200 S

2668 S

3830 S735 S

916 S

3731 S

2398 S4665 S

550 S1000 S

1684 S1000 S

1174 S500 S

2817 S1000 S

383 S131 S1000 S435 S975 S640 S575 S1000 S335 S

1800 S

1000 S

1614 S

2406 S

1500 S

525 S

471 S144 S

389 S503 S

93 S263 S

1000 S

500 S

897 S143 S236 S126 S47 S

975 S

Tablestaca

del edificio

Trazo de la losa

S Significa sacos

Datos copiados del plano 927

de Boari (20-abril-1911).

El total de sacos fue de 60,649

Volumen de lechada = 4,634 m

Volumen de sólidos = 4,388 m

Peso de mortero = 6,055 ton

3

3

Pozo artesiano



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. 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 lt de arena fina de Tacubaya, 40 kg de cal grasa y 100 lt de agua; a la otra, agregaron 50 lt 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 lt de

arena de las minas de Tacubaya, de tamaño menor de la malla Nº 20, 50 lt de arcilla de "lama de río", 50 lt de pasta de cal grasa apagada y 75 lt 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 pilotes de madera con una masa de 669 kg, con altura de caída de 3.0 m, Fig. 11.

Fig. 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 3,802 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 5,127 m2 y la faja perimetral, externa a la ataguía, de 10 m de ancho, la estimaban en 9,224 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 lt de arcilla, para la cal proponían 50 lt 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 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".

7 CAMPAÑA DE INYECCION 1924-25 7.1 Inyección exterior a la ataguía 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.

En la Fig. 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 3,499 m3 de mortero.

El proceso se inició por el lado oriente inyectándose

1,561 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 1,938 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 1,900 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:



Fig. 12 Campaña de inyección 1924-1924

"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, Fig. 3, porque el fenómeno benéfico inducido fue de fracturamiento hidráulico, en el cual la arcilla permaneció en su condición original.

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

MORTERO lechada

(ton/m3)

Sangrado

(%)

mortero

(ton/m3)

qu

(kg/cm2)

Cemento-

cal

1.46 5.6 1.38 60

Cal-arcilla-

arena

1.5 10.0 1.36 25

= 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

7,450 m2, a la banda interior de 3 m corresponden unos 2,760 m2 y unos 3,690 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.

A-6

Pozo

Tablestaca

A-1

A-2

A-3

A-4

A-5A-7A-8A-9

A-10A-11

A-12A-13

A-14

A-15

A-16

A-20A-21

A-22 A-23A-24

A-25A-26 A-27

A-28

A-29

A-30

A-31

A-32

A-19

A-18

A-17

Banda externa

Banda interna

N

Inyeccion de la banda exterior

SIMBOLOGIA

Se desconocen los puntos y volumenes?

NOTA

Dibujo sin escala Información copiada

del plano No 1435

Peso de mortero

Volumen de sólidos

Volumen de lechada

Banda Externa Banda Interna

3499 m

3181 m

4326 m

3

3

3 3

3

3

2349 m

1727 m

1900 m

Valores supuestos



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 ton), resulta de 15 %, magnitud que indudablemente generó algún incremento en los hundimientos, considerando que los esfuerzos aplicados aumentaron en 0.8 ton/m2.

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).

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 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.

Tabla 2. Resumen de los volúmenes y pesos de las inyecciones de mortero AUTOR (Año)

Peso lechada

(ton) Volumen lechada

(m3)

Volumen mortero (m

3)

Peso mortero (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.

Tabla 3. Cargas que trasmiten la cimentación y la estructura.

AUTOR Y FECHA

Cimentación Cimentación estructura

Acero (ton)

Concreto (ton)

Área (m

2)

Carga (ton/m

2)

Peso total (ton)

Carga viva (ton/m

2)

Carga total (ton/m

2)

Garita jul 1902 2,416 16,852 7,150 6.44 - - 10.0(3) 15.0(4)

Boari jul 1902 2,662 19,244 6,988 7.00 - - -

Garita agt 1902 2,415 21,437 7,241 3.3(1) 4.4(2)

89,377 - 12.3(5)

Boari 1911 1,667 17,940 7,339 - - - -

Dictamen 1912 1,667 17,940 7,450 5.30 87,454 - 11.7

Vergara may 1921 1,667 17,940 7,423 - - - 11.3

Barocio jun 1923 1,667 17,940 7,450 5.76 83,864 1.0 11.7

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



9 COMPORTAMIENTO OBSERVADO 9.1 Sobre los hundimientos 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.

Fig. 13 Evolución de los hundimientos del Teatro Nacional

9.5 Cargas aplicadas 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, Fig. 13.

Según el Ing. Garita el área de la cimentación es 7,450 m2 y la carga aplicada 11.7 ton/m2, así el peso total sería 87,165 ton, en 3,300 ton al valor anotado en la Tabla anterior.



9.6 Asentamientos medidos La Fig. 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 Fig. 13 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 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).



Fig. 14 Colector semiprofundo 5 de Mayo

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.

12 REFERENCIAS Barocio A. y Álvarez Varela L. (1921). "Experiencias

y Estudios Verificados para Formular el Proyecto de Consolidación del Subsuelo del Teatro Nacional". Revista Ingeniería. 1er año, Tomo I, No 5. Jun 1921. También en el Expediente 522/293, Fojas 114-133.

Birkmire W.H. (1891). "Architectural Iron and Steel

and Skeleton Construction of Buildings". John Wiley & Sons.

Birkmire W.H. (1893). "Compound Riveted Girders

as Applied in the Construction of Buildings". John Wiley & Sons.

Birkmire W.H. (1895). "Skeleton Construction as

Applied in Buildings". John Wiley & Sons. CNA. (1986). "Boletín de Mecánica de Suelos Nº

10". Datos del Valle de México. Comisión Nacional del Agua.

Cossío, J.L. (1994). "Guía Retrospectiva de la

Ciudad de México". Inbursa Bursátil. D.D.F. (1975). "Memoria de las Obras del Sistema

del Drenaje Profundo del Distrito Federal". Dressel D., Gallacio J. y Mavaddat S. (1980).

"Church on Stilt". Civil Engineering, ASCE. Escobedo D., Gómez A.E., Ayala M. y Berdeja J.A.

(1995). "Arqueología Frente a Bellas Artes". Grupo de Ing.s Civiles Asociados, ICA, y Dirección de Salvamento Arqueológico, INAH.

Girault, P. (1986). "Recimentación con Cables".

Reunión sobre Recimentaciones SMMS. Herrera C., Rodríguez F.M. y Oropeza G.M. (1912).

"Dictamen presentado a la Asociación de Ing.s y Arquitectos de México. Comisión para estudiar las causas de los movimientos del Teatro Nacional y la manera de evitarlos". Expediente 522/207, Fojas 4-16.

Iagolnitzer Y et al. (1996). "La Pratique de L'injection

Solide". Revue Francaise de Géotechnique Nº 75, 2º Trimestre.



Jiménez V., A. Escudero. et. al. (1984). "El Palacio de Bellas Artes, Construcción e Historia". Consejo Nacional Para la Cultura y las Artes. INBA.

Kryniné D.P. (1947). "Soil Mechanics. Its Principles

and Structural Applications".Mc Graw-Hill Co. Ledesma J.G. (1936). "The National Theatre

Building and Efforts Made to Prevent its Further Sinking" Proceedings First Int. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng. Harvard.

Lee I.K. (1968). "Soil Mechanics, Selected Topics"

Edit. Butterworths. Marsal R.J. y Mazari M. (1959). "El Subsuelo de la

Ciudad de México". Instituto de Ingeniería, UNAM. Pototschnik M. (1992). "Settlement Reduction by

Soil Fracture Grouting". Grouting Soil Improvement and Geosynthetics ASCE.

Santoyo E. (1970). Sondeos de veleta en una

lumbrera del Colector Semiprofundo 5 de Mayo, cercana al Palacio de Bellas Artes.

Santoyo E., Ovando E., Guzmán X. Cuanalo O. y

de la Torre O. (1998). Palacio de Bellas Artes. Campañas de Inyección del Subsuelo: 1910, 1912, y 1913.– 1921 – y 1924 a 1925. Publicación de TGC Geotecnia.

Santoyo E. y Ovando E. (2008). Catedral y Sagrario

de la Ciudad de México. Corrección Geométrica y Endurecimiento del Subsuelo 1989-2002. www.tgc.com.mx.

Sastrías M. (1995). "Construcción del Palacio de

Bellas Artes". Aconcagua Ediciones y Publicaciones. Relato preparado para introducir a los jóvenes en este tema.

Schroeder Cordero, F.A. (1988). "Entorno a la Plaza

y Palacio de Minería". Universidad Nacional Autónoma de México.

SEP. (1959). "25 Años del Palacio de Bellas Artes"

Reproducción facsimilar del opúsculo "El Palacio de Bellas Artes", Informe elaborado por el Ing Alberto J. Pani y el Arq. Federico Mariscal. Instituto Nacional de Bellas Artes. Departamento de Literatura SEP.

Tamez E., Santoyo E., Mooser F. y Gutiérrez C.E.

(1987). "Manual de Diseño Geotécnico". Comisión de Vialidad y Transporte Urbano.

Tamez E., Santoyo E. y Cuevas A. (1992). "La

Catedral y el Sagrario de la Ciudad de México, Corrección del Comportamiento de sus Cimentaciones". Volumen Raúl J. Marsal. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos.

Téllez Pizarro A. (1899). "Apuntes acerca de los

Cimientos de los Edificios en la Ciudad de México". Estudio dedicado a la Sociedad científica "Antonio Alzate". Secretaría de Fomento. Reimpresión de la Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos en 1982.

Tovar de Teresa G. (1991). "La Ciudad de los

Palacios: crónica de un patrimonio perdido". Fondo Cultural Televisa.

Veliz N. (1996). Comentarios verbales de como se

construyó el Túnel Semiprofundo 5 de Mayo. Van Poolen H.K. (1957). "Theories of Hydraulic

Fracturing". 2th Annual Symposium on Rock Mechanics. Colorado School of Mines Vol 52 Nº3.

Vergara B. (1921). "II Estudio de Cimientos y

Proyecto de una Obra para Levantar el Teatro Nacional". Expediente 522/77, Fojas 68-82. Hasta ahora no se ha localizado la Parte I de este informe.

ZEEVAERT L. (1983). "FOUNDATION ENGINEERING FOR DIFFICULT SUBSOIL CONDITIONS", VAN NOSTRAND REINHOLD, 2ª EDICIÓN.

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