Mayorga 2013_georadar Inspeccion Columnas y Suelo España

Informes de la ConstruccinVol. 65, 529, 5-16,enero-marzo 2013ISSN: 0020-0883eISSN: 1988-3234doi: 10.3989/ic.11.130

RESUMEN

La Iglesia de San Dionisio es una de las ms importantes desde el punto de vis-ta histrico y patrimonial de Jerez de la Frontera (Cdiz). Al inicio del siglo XXI, varios pilares de la estructura comenza-ron a presentar sntomas de agotamien-to a compresin, hecho que condujo al cierre del templo. En 2005 se inici la investigacin para identificar las causas del deterioro estructural y establecer una estrategia de reparacin adecuada.

El mtodo aplicado para la reparacin de la estructura fue la inyeccin con tubo-man-guito. Frente a otros mtodos de inyeccin previamente documentados en fbrica, la inyeccin con tubo-manguito permite aplicar presiones de inyeccin significativa-mente superiores, consiguiendo as una ma-yor homogeneizacin y mejora de las pro-piedades resistentes del material inyectado.

Este artculo aborda la investigacin lleva-da a cabo para caracterizar el origen de los daos, la descripcin del procedimien-to de reparacin de la estructura y la eva-luacin de su efectividad.

105-24

SUMMARY

San Dionisio Parish church is one of the main pieces of heritage in the city of Jerez de la Frontera (Cdiz, Spain). In the beginning of the 21st century, some columns of the church showed symp-toms of damage by compressive stresses. Due to this fact, the temple was closed to the public. In 2005 a complete research began in order to find the causes of the damage. As a result, a restoration plan was proposed.

The applied method for repairing the structure was grout injection with the sleeve port pipe. It has the advantage of the higher pressures that can be applied when compared with other previously documented injection techniques. In this way, a better homogenization and improvement of the masonry mechani-cal properties are achieved.

This paper describes the research car-ried out to identify the causes of the damage, the repair of the structure and its effectiveness.

(*) Escuela Tcnica Superior de Arquitectura-Universidad de Sevilla, (Espaa).Persona de contacto/Corresponding author: [email protected] (E. Rodrguez-Mayorga).

La restauracin del templo parroquial de San Dionisio (Jerez de la Frontera, Espaa). La inyeccin como mtodo de reparacin de estructuras de fbricaThe restoration of the parish church of San Dionisio (Jerez de la Frontera, Spain). Grout injection as a repair method for masonry structures

E. Rodrguez-Mayorga(*), E. Yanes(*), V. Compn(*), A. Sez-Prez(*)

Keywords: Restoration; historical masonry; non-destructive techniques; grout injection.

Palabras clave: Restauracin; fbrica histrica; tcnicas no destructivas; inyeccin.

Recibido/Received: 16 nov 2011Aceptado/Accepted: 12 apr 2012Publicado online/Published online: 29 jan 2013

6 Informes de la Construccin, Vol. 65, 529, 5-16, enero-marzo 2013. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.130

E. Rodrguez-Mayorga, E. Yanes, V. Compn, A. Sez-Prez

1. INTRODUCCIN

La parroquia de San Dionisio es un templo gtico-mudjar de tres naves con capillas laterales adosadas y cubierta a dos aguas (Figura 1). Sus dimensiones aproximadas en planta son 25x38 m, y la altura mxima es de 18 m. en la nave central. La parroquia debe su nombre al patrn de la ciudad, San Dionisio Areopagita, ya que fue en el da de su onomstica del ao 1265 cuando la ciudad de Jerez fue tomada por las tropas cristianas. No existe certeza acerca de la fecha de la construccin de la iglesia, pero todo apunta al periodo comprendido entre los siglos XIII y XIV. Las naves dataran de la segunda mitad del siglo XIV y la torre entre uno y dos siglos despus (1) (2).

En la construccin de la iglesia se emplea-ron diversos materiales y sistemas construc-tivos: fbrica compuesta por hojas externas de piedra de la cantera de San Cristbal (ElPuerto de Santa Mara, Cdiz) y relleno de argamasa en muros y pilares; fbrica de ladrillo en la arquera; bvedas nervadas de piedra en las cubiertas de las capillas late-rales y la cabecera y artesonado neo mud-jar con decoracin de lacera en las naves (Figuras 2 y 3).

La iglesia ha presentado diversos proble-mas estructurales a lo largo de la historia. Los ms importantes desde el punto de vista de la estabilidad del templo estn li-gados a problemas en su cimentacin. Los primeros problemas documentados datan del sigloXVI, y consistieron en daos en la bveda de la capilla del Cristo de las Aguas (Figura1) a causa de los movimientos que estaba experimentando la cimentacin de uno de los pilares de la cabecera. La ex-plicacin de dichos movimientos lleg en el siglo XX, cuando con motivo de nuevos trabajos de reparacin se comprob que la iglesia se encuentra cimentada sobre una escorrenta subterrnea (1). Estos ltimos trabajos, que transcurrieron entre 1948 y 1976, fueron motivados por distintas cau-sas, entre las que se encuentran (3):

Los pilares presentaban daos importan-tes con origen en sus respectivas cimen-taciones. Por esta causa, se rehicieron las zapatas previo desmontaje de los sopor-tes. En la posterior reconstruccin de los pilares se utilizaron los sillares de piedra original cuando fue posible.

Las cubiertas de las naves se encontraban en muy mal estado de conservacin y de-ban ser sustituidas. Para la nave central se utilizaron viguetas prefabricadas de hormign armado decoradas a modo de artesonado de madera. Para la nave de la Epstola, en cambio, se usaron vigas de madera.

En los primeros aos del siglo XXI, la apa-ricin de importantes signos de deterioro en los pilares (Figura 4) condujo al inicio de un largo proceso de investigacin que termin con la reparacin de la estructura. Siguiendo las recomendaciones de ICO-MOS (International Council of Monuments and Sites) (4), el proceso total se dividi en cuatro fases: anamnesis, diagnosis, terapia y control. El proceso total de restauracin de la iglesia de San Dionisio es el objetivo de este artculo, as como el anlisis de los resultados obtenidos y de la tcnica de re-paracin empleada.

1. Iglesia de San Dionisio (Jerez de la Frontera, Cdiz). Planta y exteriores.

1

2 3

2. Interior de la Iglesia de San Dionisio (Jerez de la Frontera, Cdiz).

3. Detalle del artesonado de las naves de la Iglesia de San Dioni-sio (Jerez de la Frontera, Cdiz).

7Informes de la Construccin, Vol. 65, 529, 5-16, enero-marzo 2013. ISSN: 0020-0883. eISSN: 1988-3234. doi: 10.3989/ic.11.130

La restauracin del templo parroquial de San Dionisio (Jerez de la Frontera, Espaa). La inyeccin como mtodo de reparacin de estructuras de fbrica

The restoration of the parish church of San Dionisio (Jerez de la Frontera, Spain). Grout injection as a repair method for masonry structures

2. ANLISIS DE LOS DAOS

Los soportes de la iglesia, sobre todo los numerados como 1, 2, 3 y 4 (Figura 1) pre-sentaban fisuras y desprendimientos, que se concentraban aproximadamente en sus dos metros inferiores (Figuras 4 y 5).

Otro problema importante era la humedad en los pilares y en los muros. El porcenta-je de humedad era bastante elevado sobre todo en las secciones inferiores, oscilando entre el 10% del pilar 6 y valores en torno al 30% en los pilares 3 y 5 (Figura 6).

3. ANLISIS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Los tipos de materiales que componen la fbrica se identificaron mediante la extrac-cin de cuatro testigos (Figura 7): tres de los pilares 2, 3 y 4 y uno de la fachada princi-pal. Del anlisis de estos testigos se obtu-vieron los siguientes datos:

La zona externa de los elementos estruc-turales, cuyo espesor oscilaba en torno a 30 cm, estaba compuesta por roca are-nisca. La excepcin eran las bases de los pilares, en las que se encontraba aplaca-do de piedra de buena calidad (resisten-cia a compresin en torno a los 4 MPa) tomado con mortero de cemento.

En el interior del muro de la fachada principal se encontr tapial de tierra compacto, as como restos cermicos, ndulos calizos y fragmentos de roca. El espesor de esta capa estaba en torno a los 45 cm y su resistencia a compresin de aproximadamente 1,5 MPa, de acuerdo a los ensayos realizados sobre los testigos extrados.

En el ncleo de los soportes y muros se encontr argamasa de cal con fragmen-tos de roca calcarenita.

Una vez identificados los materiales de ma-nera individual, se analizaron las fbricas de los elementos estructurales en su con-junto. Para ello se realizaron dos tipos de ensayos no destructivos: georradar y prueba snica (5).

La conclusin obtenida de las lecturas de georradar (6), realizadas con antena de 800 MHz, fue que los pilares nmero 1, 2, 3 y 4 presentaban discontinuidades en su in-terior, algunas de ellas interpretadas como fracturacin interna (Figura 8). El resto de los elementos estructurales presentaban da-os de menor entidad, como por ejemplo, la prdida o degradacin del mortero de la junta entre sillares (5).

Para la prueba snica (7) se utiliz un ace-lermetro triaxial con rango de frecuencias entre 100 Hz y 6,5 kHz (Figura 9). Se en-say la fbrica a dos cotas diferentes (0,5 y 3,0 m desde la cota de la solera) y en dos direcciones ortogonales, NS y EW (Figura 1 y 10). En cada uno de los puntos se toma-ron tres lecturas para minimizar el ruido (8).

4

4. Ejemplo de daos encontra-dos en los pilares.

5. Levantamiento de daos en las bases y los fustes de los pila-res.

6. Porcentaje de humedad en las secciones inferiores de los pilares.

1

1,5

2

2,5

00 5 10 15 20 25 30 35

Pilar 1

Pilar 2

Pilar 3

Pilar 4

Pilar 5

Pilar 6

0,5

Porcentaje de humedad (%)

Co

ta d

esd

e s

ole

ra

(m)

5

6



A partir de las velocidades de las ondas P (vp) y S (vs) se aproximaron los parmetros elsticos dinmicos de la fbrica mediante su asimilacin a un medio istropo:

Mdulo de deformacin Edin [1]

Donde (mdulo de rigidez transversal) = vS

2; K (Mdulo de compresibilidad volu-mtrica) = +2/3 ; (Coeficiente de Lam) = vP

2 -2; (densidad) = 1.800 kg/m3.

Los valores obtenidos para los pilares daa-dos estn recogidos en la Tabla 1.

El valor de referencia del mdulo de defor-macin dinmico de la fbrica sana es de 10-12 GPa, valor que se obtuvo en un testi-go de fbrica sana del mismo tipo que la de la iglesia de San Dionisio y medido por el procedimiento descrito anteriormente (9).

4. ANLISIS DE LA CIMENTACIN

El objetivo de analizar de la cimentacin de la iglesia de san Dionisio era comprobar si la presencia de agua en el subsuelo haba producido nuevos daos desde la conclu-sin de los trabajos de reparacin llevados a cabo a mediados del siglo XX. Para este anlisis se emplearon tcnicas destructivas y no destructivas, principalmente varios son-deos y lecturas de georradar a varias cotas de profundidad (0,20, 0,50, 0,80 y 1,20 m).

Pilar Cota (m)Direccin de medida

vp (m/s)

vs (m/s)

Edin (GPa)

10,5 SW-NE 1524 808 3,1NW-SE 1367 768 2,7

3 SW-NE 1418 800 2,9NW-SE 1297 967 2,9

20,5 SW-NE 1414 938 3,5NW-SE 1583 1200 4,3

3 SW-NE 1368 1021 3,3NW-SE 1311 1002 2,9

30,5 SW-NE 1367 1047 3,1NW-SE 1374 821 3,0

3 SW-NE 1872 1080 5,3NW-SE 1827 1287 6,0

40,5 SW-NE 1314 844 2,9NW-SE 1493 831 3,2

3 SW-NE 1368 817 2,9NW-SE 1479 977 3,8

Tabla 1. Datos obtenidos con la pruebasnica para los pilares 1, 2, 3 y 4.

7

8

9 (3K+)Edin=9K

[1]

7. Testigos extrados del pilar 2 (testigo 1), pilar 4 (testigo 2), pilar 3 (testigo 3) y muro de fachada (testigo 4).

8. Lectura del georradar para los pilares 1, 2, 3 y 4 (antena de 800 MHz de frecuencia de emisin).

9. Acelermetro empleado para la prueba snica en la iglesia de San Dionisio.

10. Esquema de la prueba snica.

11. Seccin esquemtica de la cimentacin de San Dionisio.

12. Informacin obtenida del georradar con antena de 500 MHz para 0,20 m. de profundi-dad.




Tambin se obtuvo informacin visual me-diante videoscopio y algunas calicatas. El resumen de los datos obtenidos en referen-cia al firme de cimentacin se encuentra recogido en la Tabla 2 (10).

De todos los ensayos realizados se extraje-ron las siguientes conclusiones:

El apoyo de las zapatas se produca a distintas cotas y sobre estratos de rigidez muy variable (Tabla 2, Figura 11).

El terreno bajo la solera actual era re-lleno sin compacidad en determinadas zonas. En el subsuelo existan bastantes huecos, en su mayora enterramientos. Tambin haba uno de dimensiones su-periores bajo el presbiterio que era usado como almacn (Figura 12).

El grado de humedad en el subsuelo era elevado. En los sondeos se encontr agua subterrnea aproximadamente a 5 m de profundidad.

5. DIAGNSTICO

Los elementos ms daados de la estructura eran los pilares. Un factor importante a te-ner en cuenta en referencia a estos elemen-tos estructurales es la prdida de resistencia que determinados tipos de piedra presentan en presencia de humedad. Concretamente, en el caso del tipo de piedra de la fbrica de San Dionisio, la prdida se ha cifrado en torno al 30% (9). La fbrica de la iglesia de San Dionisio, originalmente de baja resis-tencia, unida al efecto de un elevado nivel de humedad en el subsuelo haba conduci-do a los pilares a un estado tensional cerca-no al agotamiento.

En referencia a la cimentacin, las zapatas de los distintos pilares apoyaban sobre es-tratos con propiedades diferentes. De aqu

Elemento Cota de apoyode la cimentacin Estrato de apoyo

Pilar 1 -2,30 mTransicin entre relleno antrpico,compacidad de muy suelta a suelta yarena arcillosa de compacidad de media a densa

Pilar 2 -2,15 m Relleno antrpico, compacidadde muy suelta a suelta


Pilar 4 Relleno antrpico, compacidadde muy suelta a suelta

Pilar 5 -4,80 m Arena arcillosa compacta


Muro de fachada -2,30 m Relleno antrpico, compacidadde muy suelta a suelta

Tabla 2. Cota de cimentacin y tipo de estrato sobre el que apoyan las zapatas

10

11

12



se deriva un comportamiento diferencial de los elementos estructurales frente a cargas gravitatorias. Por ltimo, apuntar que la presencia de huecos de importantes dimen-siones en el subsuelo no resulta favorable en este aspecto.

As pues, la solucin adoptada deba ir principalmente encaminada a corregir los siguientes puntos:

Mejorar las propiedades resistentes de los pilares, a la vez que consolidarlos.

Homogeneizar la rigidez del firme de ci-mentacin, as como la cota de cimenta-cin de las zapatas para llevar las cargas de los soportes hasta estratos rigidez similar.

Expulsar, dentro de lo posible, el agua existente en el subsuelo para evitar pos-teriores lavados de la cimentacin, como medida preventiva frente a futuros daos.

6. DESCRIPCIN DE LA SOLUCIN ADOPTADA

Son varias las tcnicas utilizadas tradicio-nalmente para reparar estructuras cuando se encuentran en estado de degradacin si-milar al de la iglesia de San Dionisio, pero bsicamente pueden reducirse a tres: con-solidacin de la estructura daada, adicin de elementos externos que sustituyan total o parcialmente la funcin estructural de los soportes, o la sustitucin completa de los elementos estructurales. A las necesidades existentes deban sumarse otros dos aspec-tos que condicionaban de forma importante la decisin a tomar: la urgencia de la inter-vencin y la escasez de recursos econmi-cos disponibles. La primera era evidente a la vista de los daos existentes (Figuras 4 y 5) y de los resultados de los ensayos reali-zados. La segunda hizo inviable solucionar el problema mediante la sustitucin com-pleta de los pilares, pues habra supuesto la reconstruccin desde los cimientos de los cuatro soportes daados del templo.

Las recomendaciones, cuando se trata con patrimonio histrico, van en la lnea de apli-car tcnicas reversibles, siempre que sea po-sible, y que modifiquen lo mnimo la percep-cin visual del monumento antes y despus de la intervencin. Dada la imposibilidad de aplicar tcnicas de reparacin completa-mente reversibles (11), y teniendo en cuenta todos los factores que condicionaban la in-tervencin, se consider que la inyeccin de lechadas, para consolidar tanto la estructura como el terreno de cimentacin, constitua la mejor opcin. La inyeccin ha sido un m-todo de consolidacin de estructuras degra-dadas muy utilizado a lo largo de la historia.

Es una opcin apropiada para la reparacin de estructuras patrimoniales, pues el aspec-to final resulta completamente inalterado. Muestra de ello son los numerosos monu-mentos que han sido objeto de su aplicacin en diferentes momentos de la historia. Pue-den tomarse como ejemplo los casos de la catedral de Sevilla (12) (13), la iglesia de San Vicente de vila (13) o el Katholikon de Daf-ni (14), entre otros. En el caso de la fbrica de San Dionisio, la inyeccin se consider una buena opcin, ya que, tal como se haba de-mostrado en el anlisis realizado, el volumen de huecos interior era importante y por tanto la fbrica era inyectable. La lechada emplea-da deba cumplir los tres requerimientos de compatibilidad qumica, fsica y mecnica con la fbrica. En general, las lechadas hi-drulicas con un tamao de grano apropiado y con bajo contenido de sales cumplen estos tres requerimientos.

En paralelo a la inyeccin de estructuras de fbrica, y sin relacin aparente con ella, en Espaa se viene utilizando con bastante xito una tcnica de inyeccin para el tratamien-to, consolidacin, mejora y estabilizacin de terrenos. Esta tcnica es conocida como inyeccin armada o inyeccin repetitiva se-lectiva, y combina la bien documentada y estudiada inyeccin de suelos (15) (16) con la insercin de refuerzos metlicos, princi-palmente a travs de la propia herramienta utilizada para la inyeccin, el tubo-manguito (tube--manchette), que al final del trata-miento permanece unido al terreno tratado, cosindolo y funcionando como armadura.

Una descripcin detallada de la inyeccin armada como tcnica de tratamiento del terreno puede encontrarse en la bibliogra-fa (17) (18) (19). Muy resumidamente, el procedimiento comienza con la colocacin del tubo-manguito en el terreno previa per-foracin, para posteriormente introducir la lanza de inyeccin dentro del tubo-man-guito. La lanza habitualmente va equipa-da con un obturador doble (Figura 13). El tubo-manguito recibe su nombre por los manguitos de goma que recubren los tala-dros perifricos por lo que pasa la lechada. Estos manguitos ceden bajo la presin de la inyeccin y funcionan como vlvulas an-tirretorno. La funcin del obturador doble es aislar cada una de las vlvulas de man-guito de goma, de modo que se controla el volumen de lechada que se introduce en cada seccin del terreno. El proceso puede hacerse en repetidas fases, de modo que en cada una de ellas habr que recurrir a presiones de inyeccin mayores y a lecha-das de granulometra inferior. La gaine o vaina es el relleno con lechada del espa-cio que queda entre el tubo y el terreno. Su funcin es la de obturar longitudinalmente




la perforacin y, al romperse bajo la pre-sin de inyeccin, permitir el paso de la lechada al terreno solamente en el entor-no de uno de los manguitos. As pues, el tubo-manguito funciona como tubera de inyeccin, como vlvula y como refuerzo final del terreno consolidado (Figura 14).

La estructura de la iglesia de San Dioni-sio ha sido reparada mediante inyecciones de lechadas, usando como herramientas el tubo-manguito (tube--manchette) y el obturador doble. Por tanto, se ha adaptado la inyeccin armada o inyeccin repetitiva selectiva para su aplicacin al caso de las estructuras. El empleo del tubo-manguito permite la inyeccin en fases repetidas, y por tanto, la aplicacin de presiones de in-yeccin superiores a las realizadas sin l y documentadas en la bibliografa (Tabla 3). Las propiedades mecnicas finales depen-den de la presin de inyeccin, entre otros factores (19) (20) (21) (22) (23) (24). Por tanto, el empleo del tubo-manguito posi-bilita una mejora superior del material in-yectado, as como una mayor homogenei-zacin de la que se obtiene con presiones inferiores. La adaptacin de la inyeccin

armada al caso de las estructuras se lla-mar inyeccin con tubo-manguito, con el fin de diferenciarlas de las inyecciones armadas que se aplicaron principalmente en Italia durante la segunda mitad del si-gloXX (25).

Parmetros de la inyeccin

Los parmetros necesarios para caracterizar la inyeccin se definieron mediante ensa-yos con base en experiencias previas sobre fbrica de caractersticas similares (9). Prin-cipalmente son tres: el tipo de lechada, la presin de inyeccin y el caudal empleado. El control de los dos ltimos, aspectos clave para el xito del tratamiento, se tratarn en el siguiente punto.

El objetivo marcado en relacin a la fbri-ca era alcanzar valores comparables a los de la fbrica sana (mdulo de deformacin dinmico en torno a 10-12 GPa). Para con-seguir esta mejora en las propiedades se requera una lechada de resistencia eleva-da. Por este motivo las lechadas seleccio-nadas fueron de microcemento (20) (24). Concretamente, se emplearon lechadas de microcemento hidrulico ultrafino Spinor A12. Este tipo de conglomerante, reco-mendado para la inyeccin de estructuras degradadas, presenta como caractersticas principales:

Tamao de partcula inferior a 12 m.

Composicin aproximada de 75% de es-corias de altos hornos y 25% de clinker.

La resistencia a la compresin de la le-chada con igual proporcin de agua y microcemento es de 14 MPa, medido este valor a los 7 das de la inyeccin en una probeta de arena de granulometra entre 0,1 y 0,3 mm.

Autor Presin de inyeccin

Feilden (1982) 0,20 MPa

Vogiatzis (1989) 0,10 MPa

Tomazevic (1992) 0,20 MPa

Binda (1993) 0,35 MPa

Tabla 3. Valores de presiones de inyeccindocumentadas en fbricas (20).

14. Terreno inyectado.

13

14

13. Herramientas para la inyec-cin: Tubo manguito (izquierda) y obturador doble (derecha), en reposo (arriba) e hinchado (abajo).



El tiempo de paso por el cono de Marsh depende de la dosificacin, pero est en torno a los 29 segundos (tnganse como referencia los 27 segundos de tiempo de paso del agua).

Para hacer la lechada inyectable y evitar la floculacin de las partculas, fue necesario un aditivo superfluidificante-dispersante (PLAST 355), para reducir la viscosidad y evitar la segregacin bajo la presin de in-yeccin. La proporcin empleada fue de 25 kg de microcemento por 75 L. de agua y 1 kg de aditivo. Para esta composicin, el fabricante asegura 8,5 MPa de resistencia mecnica a compresin a los 7 das en pro-beta sin drenar.

Medidas correctoras

La intervencin se dividi en dos partes principales: el tratamiento del terreno y el de la fbrica. En el tratamiento del terre-no se emple la inyeccin armada en su forma original. El tratamiento de la fbri-ca, a su vez, se dividi en dos partes: unas inyecciones iniciales en el permetro del soporte, que se llamarn inyecciones ra-diales, y una segunda parte, que consisti en la inyeccin con el tubo-manguito. La Figura 15 resume el tratamiento global. A continuacin se procede a la descripcin en detalle de cada una de las etapas del proceso.

La eficacia del tratamiento se control me-diante pruebas snicas, estimando valores del mdulo de deformacin dinmico tras cada una de las fases del tratamiento. De este modo se pudo cuantificar la mejora en proporcin a este parmetro. Tambin se llev a cabo el control de los movimien-tos de la estructura mediante topografa de precisin.

Fase 1: Inyeccin armada de la cimenta-cin.

Los objetivos a cumplir por el tratamiento del subsuelo mediante inyeccin armada eran:

Homogeneizar las propiedades de los estratos a los que eran transmitidas las cargas de los pilares. Este era el objetivo principal, ya que uno de los problemas de la estructura vena causado por las di-ferentes rigideces frente a cargas vertica-les de los apoyos de los soportes.

Consolidar del terreno de cimentacin y aportar al terreno, inicialmente de baja consistencia y con abundantes oqueda-des, la resistencia que necesitaba para soportar la carga adicional que supona la inyeccin de los pilares.

Desalojar el agua subterrnea presente en el subsuelo (19). De este modo, se conseguira reducir el volumen de hume-dad ascendente.

La inyeccin de la cimentacin se llev a cabo mediante cuatro inyecciones armadas bajo cada uno de los pilares (Figura 16). Las lechadas usadas fueron de cemento y bentonita, de proporcin agua-cemento 1-1 y aproximadamente 4% de bentonita. Se tom la precaucin de no penetrar en las arenas arcillosas para no generar apoyos de distintas rigideces (Figura 15). Por ltimo, se gener una solera por inyeccin de col-matacin superficial bajo la solera.

15. Seccin del tratamiento en el terreno y en los pilares.

16. Planta esquemtica del tra-tamiento

15

16




Fase 2: Apeo y zunchado de los pilares.

El apeo, y sobre todo el zunchado perime-tral de los pilares, fueron los pasos prepara-torios para el comienzo de la inyeccin de los soportes.

El apeo y los zunchos estaban compuestos por piezas metlicas. La funcin del apeo era de estabilizacin y descarga parcial de los soportes, mientras que la de los zunchos era aportar resistencia a la fbrica de los pi-lares frente a la presin de inyeccin. Los zunchos presentaban huecos para permi-tir tanto la inyeccin radial de los pilares como la ejecucin de la prueba snica para el control del tratamiento (Figura 17).

Solamente se zuncharon los 2,5 m. inferio-res de los pilares, por ser esta la zona ms debilitada y por tanto en la que se realizara la inyeccin radial previa al tratamiento defi-nitivo. Tambin eran las secciones donde las tensiones verticales eran mayores y por tan-to, las presiones de inyeccin tambin de-ban ser superiores (16). Para conseguir que el zuncho funcionase de manera correcta, las piezas metlicas se rellenaron con es-cayola, previa aplicacin a la superficie del pilar de un sellador que facilitara la elimina-cin de la escayola al final del tratamiento.

Fase 3: Inyeccin radial de los soportes.

Las inyecciones radiales recibieron este nombre por su disposicin equidistante en el permetro de los soportes. Consistan en el tratamiento de las secciones inferiores y zunchadas, que, como ya se ha mencio-nado en repetidas ocasiones, eran las ms deterioradas. Eran pues, un paso previo y preparatorio para las inyecciones con el tubo-manguito.

Para estas inyecciones se usaron obtura-dores manuales o manerales (Figura 18) introducidos en taladros horizontales de 50 mm. de dimetro que llegaban hasta el n-cleo del pilar. La disposicin de los taladros de inyeccin radial fue a tresbolillo, en pla-nos equidistantes a 50 cm. y habiendo cua-tro taladros por cada plano horizontal. Esta disposicin tiene como objetivo conseguir

la mayor cobertura posible con lechadas en el interior del pilar (20) (26).

La inyeccin se comenz por los planos inferiores, en los cuatro taladros a la vez y con la misma presin para conseguir un resultado uniforme. Antes de empezar la inyeccin todas las perforaciones estaban hechas, de manera que las superiores fun-cionaban como taladros de alivio para las inferiores en el momento de la inyeccin de estos ltimos. En este punto es muy im-portante destacar la importancia del caudal de inyeccin. El caudal es uno de los par-metros ms importantes a controlar, ya que si stos son altos, el efecto conjunto del aire ocluido y la presin aplicada en el interior de los soportes pueden conducir a la rotura del material inyectado. En este caso, el cau-dal mximo aplicado fue de 5 L/min., de manera que se garantizara la salida del aire y el correcto tratamiento de la fbrica. Los valores de las presiones fueron crecientes en cada una de las fases o pasadas hasta llegar a un mximo de 2 MPa. Los cauda-les, en cambio, se mantuvieron constantes y con el valor comentado.

Fase 4: Inyeccin longitudinal de los so-portes.

Las inyecciones longitudinales o sub-ver-ticales constituan la parte central del tra-tamiento. El tubo-manguito servira como vlvula de inyeccin adems de como re-fuerzo al permanecer dentro de la seccin del pilar al final del tratamiento.

Para la introduccin el tubo-manguito se realizaron taladros en el fuste del pilar. Se colocaron dos tubos-manguito por cada elemento. Los tubos tenan una inclinacin de 12 y 14 sobre la vertical, y la distancia entre ellos era la suficiente para que no se interfirieran durante la fase de perforacin (Figuras 15 y 19).

La inyeccin comenz por las vlvulas in-feriores, no inyectando ambas tuberas si-multneamente. Al igual que se ha descrito para las inyecciones radiales, el proceso se realiz en fases o pasadas, con presiones ascendentes en cada una de ellas.

18. Obturadores manerales usados para las inyecciones radiales.

17

18

17. Apeo y zunchado de los soportes.



El nmero de pasadas oscil entre las dos pasadas en la mayora de los casos y las seis que fueron necesarias en alguno de los manguitos en el pilar 3. Las presiones finales estuvieron entre 1,0 y 1,5 MPa. La Tabla 4 recoge un resumen de los parme-tros de la inyeccin. El tratamiento de con-solidacin termin inyectando lechadas de polmeros en las bases de los pilares, que colmataron los huecos que haban queda-do tras la inyeccin de microcemento.

Las medidas de control de la eficacia del tratamiento se tomaron al final de la fase de inyeccin con el tubo-manguito y al final de la inyeccin de polmeros. Los valores de los mdulos de deformacin dinmi-cos obtenidos a partir de dichas medidas estn recogidos en la Figura 20, as como su comparacin con los mdulos iniciales. Puede observarse como los mdulos fina-les han mejorado hasta alcanzar los valores esperados correspondientes a una fbrica sana (entre 10 y 12 GPa).

Para finalizar el tratamiento, se aplic un mineralizador a las zonas inferiores de pilares y muros, as como a sus zapatas. Esta es una medida de ndole preventiva para suplementar a las inyecciones del te-rreno su funcin de impermeabilizacin. Concretamente, en la iglesia de San Dioni-sio se aplic un mineralizador qumico. La aplicacin se realiz mediante inyeccin sin presin del mineralizador impermeabi-lizante a travs de taladros a tresbolillo.

7. CONCLUSIONES

Este artculo presenta el anlisis, diagnsti-co y restauracin de la iglesia de San Dio-nisio en Jerez de la Frontera (Cdiz, Espa-a). El anlisis realizado puso de manifiesto que la causa del deterioro de los pilares era doble: cimentacin y baja resistencia de la fbrica de los soportes. Ambos problemas fueron corregidos usando la tcnica de inyeccin con el tubo-manguito. Este m-todo, que fue de aplicacin directa para la consolidacin de la cimentacin, se ha adaptado para su aplicacin al caso de f-bricas, dando buen resultado. En este caso concreto, se han mejorado las propiedades mecnicas del material hasta alcanzar las de la piedra sana. Las presiones aplicadas han permitido esta mejora, sin suponer nin-gn riesgo para los soportes debido al dise-o del tratamiento: inyecciones en repetidas fases o pasadas con presiones ascendentes y caudales bajos. Tambin juegan un papel esencial en el buen resultado el zunchado de los soportes y las inyecciones radiales.

Econmicamente puede afirmarse que la inyeccin con el tubo-manguito es una solucin eficiente para la consolidacin de estructuras. En este caso, con una me-dia de entre 4000 y 5000 L de lechadas de microcemento por pilar se ha aumentado notablemente su capacidad de carga. En to-tal, el presupuesto de ejecucin material de esta obra se situ en 372144,40 , resultan-do as una solucin mucho ms econmica del coste que habra supuesto la aplicacin de otras tcnicas de reparacin, como por ejemplo la sustitucin completa de los ele-mentos estructurales daados.

4

6

8

10

12

Valores iniciales

Valores finales

Valores tras inyecciones

de microcemento

01 2 3 4

2

Nmero del pilar

Val

or

de

l m

d

ulo

de

de

form

aci

nd

inm

ico

(G

Pa)

20. Valores medios del mdulo de deformacin de los pilares tratados.

20

19

Inyeccionesradiales

Inyecciones longitudinales

Tubo-manguito 1

Tubo-manguito 2

Pilar 1

Presin media (MPa) 2 1 1

N. medio de pasadas 2 2 2

Admisin total (L) 2355 800 1685

Pilar 2

Presin media (MPa) 2 1,5 1,4



Pilar 3

Presin media (MPa) 2 1 1,2



Pilar 4

Presin media (MPa) 2 1,2 1,5



Tabla 4. Resumen de los parmetros de la inyeccin para los pilares tratados de la iglesia de San Dionisio.

19. Perforadora preparada para taladrar (izquierda) y tubo man-guito introducido en uno de los fustes (derecha).




Aunque la inyeccin sea una tcnica in-vasiva, en este caso su aplicacin est justificada por la extrema urgencia de la restauracin. Adicionalmente, en el resul-tado final la percepcin de la fbrica no se altera lo ms mnimo, pues la solucin queda completamente oculta en el interior de los pilares. La iglesia, una vez limpia la fbrica y repuestos los trozos de sillares que se haban perdido, fue reabierta al culto en

Febrero de 2010 y actualmente presenta la imagen recogida en la Figura 21.

AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen la colaboracin pres-tada por el arquitecto tcnico David Lugo Muoz y los arquitectos Alejandro Cobo Fernndez y Jorge Domnguez de Cos.

21

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21. Iglesia de San Dionisio una vez finalizada la restauracin.



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