Recalce de Cimentación con Pali Radice.

El recalce de cimientos por <<pali radice>> de origen italiano se realiza a base de pilotes de hormigón que se sitúan debajo de las cimentaciones a realizar mediante perforaciones oblicuas.

El «pali radice» se ejecuta perforando (no hincando), mediante dispositivos especiales, las estructuras existentes que se deseen recalzar y continuando la perforación a rotación por el terreno, para formar un tubo de unos diez centímetros de diámetro, hasta alcanzar una profundidad adecuada, en relación con las características del terreno.

El avance de la perforación se obtiene mediante aire comprimido, agua u otros dispositivos (según la naturaleza del terreno).

Una vez ejecutada la perforación, se introduce en el tubo vaciado un alma metálica, formada por una o varias barras de acero con aletas.

Después se vierte en el tubo un hormigón rico en cemento, con ayuda de aire comprimido. El hormigón llena la cavidad del pilote tanto en el terreno como en los cimientos, los que así quedan automáticamente ligados al pilote.

El vertido del hormigón a presión hace que éste penetre en todos los insterticios del terreno y crea en éste una zona de transición que hará colaborar todo el terreno en el sostenimiento de las cargas de la obra recalzada.

El diámetro del pilote «pali radice» terminado, resulta de 15 a 20 centímetros, y a veces más, en donde las capas del terreno más débiles han cedido a la presión, con lo que el pilote compensa automáticamente las diferencias de resistencia de las diversas capas del terreno, presentando mayor diámetro allí donde su mayor diámetro es precisamente necesario.

La resistencia de estos pilotes es muy elevada. Contando con un amplio coeficiente de seguridad, puede admitirse que un pilote de 10 cm de diámetro sostiene una carga de más de diez toneladas. Pueden perforarse con cualquier inclinación.

La mayor ventaja del sistema del «pali radice» consiste en que su construcción no produce vibraciones en la obra existente y en que no necesita apenas espacio para su ejecución.

Como ejemplos de este sistema puede ver en las figuras 168 y 169 el recalce de la cimentación de un muro; en la figura 170 recalce de la pila de un puente; y en la figura 171 el recalce de un muro de sostenimiento. En este ejemplo (fig. 171) los pilotes tipo A y D funcionan como tirantes y los B y C cumplen la función de recalce. 

Figura 168

Figura 169 - planta figura 168

Figura 170

Figura 171

Reparaciones y Recalces.

Las operaciones que se detallaran son las consecuencias del ataque de aguas selenitosas descrito anteriormente, cuya cimentación hubo que sustituir completamente.

El recalce de un edificio, como toda reparación importante, es siempre peligroso, difícil y caro. Hay que trabajar en pésimas condiciones y por mucho que se estudie la operación, siempre habrá alguna circunstancia adversa que nos haga dudar de si el método elegido es bueno, además de la incógnita de cómo se comportarán los muros si eliminamos, en parte su punto de apoyo.

Para estar tranquilos sobre este particular, en un principio se pensó quitar primero la parte exterior (figura 165, parte rayada), rellenarla y luego la interior, con el fin de que cada mitad soportará el peso de los muros; pensamiento que se desechó, pues en todo el perímetro del edificio se hubiera establecido una junta y aunque ésta no amenazara seriamente la estabilidad del edificio, la tememos al menos para provocar el desarrollo de las fuerzas capilares.

Figura 165

Posteriormente se pensó en el recalce por juntas el cual consiste en cimentaciones corridas, en demoler alternativamente cada metro de cimentación (fig. 166); pero el problema anterior se acentuaba, pues aparte de la humedad procedente de la lluvia al filtrarse por la junta de la obra con el muro, se perdía totalmente la continuidad monolítica de la cimentación cosa que era necesario evitar en lo posible. 

 Figura 166

Aprovechando la circunstancia de que los muros estaban construidos por el sistema de paredes armadas, se cayó en la cuenta de que los muros podían aguantar su propio peso y el de la cubierta, durante el tiempo que durara la operación, ya que los hierros que longitudinalmente la atravesaban podían trabajar a modo de vigas, y por lo tanto, dejar entre pilar y pilar  en los cuales estaban anclados el espacio necesario, no sólo para trabajar cómodamente, sino también para construir la cimentación en forma escalonada para cuando se hormigonaran los pilares contar con una superficie que nos diera ciertas garantías de seguridad. Es decir que lo que exigimos al edificio era que los pilares soportaran las paredes y éstas  una vez recalzadas que soportaran a los anteriores, pues en manera alguna queríamos apeos ni apuntalamientos, ya que hubiera significado una nota discordante apear un edificio que se acababa de construir.

Y así se hizo. Francamente, el éxito coronó nuestros esfuerzos, pues demolida la parte de cimentación correspondiente a las paredes, dispusimos la solera de carbonilla, ladrillo, etc., elevamos los muretes de protección a toda velocidad y rellenamos la caja, resultante con hormigón de 200 kilos de cemento, quedando un conjunto tal y como se expresa en la figura 167. 

 Alzado

Figura 167

Terminada esta operación de paredes, reanudamos el segundo ciclo de pilares con lo que, de poco tiempo y construida la acera, nada denotaba que la cimentación hubiera sido substituida, coronando nuestro éxito el que ni durante los trabajos, ni mucho después, apareciera grieta alguna de asientos, lo que demuestra que todo trabajo, si se pone interés en él, sale a la perfección aunque para ejecutarlo no se disponga de un gran lujo de medios.

Como ampliación de este tema estudiamos a continuación un moderno sistema de recalce de cimientos mediante pilotes.

Procedimiento Francois.

El contratista belga A. Francois inyecta soluciones de silicato y una sal ácida que casi siempre es sulfato de alúmina, aumentando la concentración de varios centímetros de longitud. Se acaba la consolidación mediante inyecciones de cemento.

Se diferencia del Joosten en que las inyecciones de las dos soluciones son aplicadas simultáneamente por dos agujeros vecinos.

El sistema Francois equivale a la inyección de lechada de cemento a razón de 200 Kg/cm^2.

En la figura 164 puede verse un aparato de inyección para silicatación de terrenos.

Hay una aplicación curiosa que podríamos llamar de tipo <<preventivo>> y es la silicatación de terraplenes con enquistos hulleros. Estos enquistos suelen ir mezclados con una cierta cantidad de carbón con los consiguientes perjuicios. Como el silicato sódico es un excelente ignífugo, formará una cortina refractaria al fuego.

En Estados Unidos e está empleando el silicato sódico para estabilización de terrenos en carreteras.

Método Gayrard.

El principio Gayrard no difiere esencialmente del método Joosten y solamente discrepa en las mezclas a inyectar. Según Gayrard (ingeniero francés), en circunstancias normales, una solución de silicato alcalino de comercio, diluida en nueve veces su volumen de agua y llenando todos los poros de un terreno basta para hacerlo impermeable y aumentar su resistencia. Pueden utilizarse simultáneamente:

Bicarbonato de sodio o potasio, 3,15 por 100.
Cloruro sádico, 3,15 por 100.
Hipoclorito de sodio o potasio, 0,3-1 por 100.
Estos porcentajes se refieren al peso del silicato empleado.

Procedimiento Joosten .

El ingeniero berlinés Joosten preconiza la inyección de silicato sódico y posteriormente otra de un segundo líquido (ácido o sal ácida) que reaccione con silicato. Entonces tiene lugar la solidificación.

La inyección se hace introduciendo en el terreno tubos puntiagudos de acero de 25 mm de diámetro, hasta una profundidad de 25 metros y distanciados entre sí de 0,75 a 1,00 metros.

En su parte inferior llevan unos agujeros por los que a una presión de 100 atmósferas se «riega» el terreno
con la solución primero, en inyecciones de 50 cm de espesor, partiendo de la parte superior de la capa que se quiere mejorar hasta la profundidad necesaria, bajando el tubo 50 cm antes de cada inyección. Terminada esta operación se inyecta una solución salina del mismo modo, pero levantando el tubo 50 cm por cada inyección, hasta llegar a la superficie de la capa que se quiere endurecer. Este procedimiento puede aplicarse también para terrenos situados debajo de una obra, como se muestra en la figura 163.

La resistencia de los terrenos solidificados por este procedimiento depende de su naturaleza: en las arenas finas varía entre 10 y 40 Kg/cm^2 en las gravas y guijarros, de 40 a 100 Kg/cm^2, y en las arenas movedizas, llega a los 190 Kg/cm^2. Además, la resistencia crece con el tiempo, de tal modo que probetas ensayadas a los veintiocho días, con una resistencia de 22,5 a 24 Kg/cm^2, seis meses después alcanzaban los 40,5.

Este procedimiento se ha empleado con éxito para cortar las vías de agua en trabajos de carreteras y hacer estancas las obras de fábrica aun para grandes cargas de agua (hasta 75 metros).

Las arenas de granos redondeados parecen aglomerarse mejor formando una masa más dura y más cohesionada, aunque también los granos angulosos dan buenos resultados. Los suelos que mejor admiten la silicatación son los de arenas movedizas no demasiado finas y silíceas.

En resumen, el método Joosten se ha empleado con éxito en minas, impermeabilización de obras de fábrica y otras aplicaciones. 

Figura 163

Estabilización de Terrenos mediante la Silicatacion.

A veces surge la necesidad insoslayable de construir en terrenos que ya <<a priori>> sabemos no reúnen las condiciones debidas por que se fisuran, son inconsistentes, permeables, etc., lo que entraña unos peligros de hundimiento y corrimientos del terreno y, en definitiva, resquebrajamientos en la obra. Esto es evitable <<vigorizando>> el terreno, procurándole artificialmente esa fortaleza, esa consistencia que le falta, del mismo modo que se vigoriza al enfermo con inyecciones que le introducen en el organismo los elementos biológicos que necesita y de los que está en un estado deficitario.

¿Cómo, pues, se vigoriza o estabiliza el suelo?

El procedimiento genérico es el de inyección de soluciones químicas que, al dar mayor dureza al terreno, aumentan su resistencia. Hay varios procedimientos particulares que analizaremos a continuación y que llevan el nombre de sus autores.

Método Gayrard.

Procedimiento Joosten .

Procedimiento Francois.

Fenómeno del Bujeo y sus Consecuencias en el Terreno.

Si el terreno donde se asienta un edificio está compuesto por tierras de origen sedimentario y constituidas de sílice, aluminio y óxido de cal en íntima mezcla, atiene la particularidad de absorber y retener el agua; pero si sus estructuras moleculares tienen cierta porosidad, ésta las hace impermeables. No obstante, un terreno así formado se alterará si varía la proporción de agua contenida en la capa freática.

Las consecuencias del fenómeno del bujeo pueden ser muy importantes, pues un terreno en grado de saturación se reblandece hasta formar masas modelables, de viscosidad variable. El terreno pierde su principal contextura de firmeza y es incapaz de oponerse a los esfuerzos de deslizamiento y corrimiento, provocando la ruina en los edificios afectados.

Las zonas más propias para el bujeo se hallan en las regiones donde con más frecuencia se suceden los cambios atmosféricos de humedad y temperatura y que, además, estén situados en sitios altos y en pendientes, donde la aportación de agua sea exclusivamente la de lluvia, pues está claro que la violenta trasmisión de humedad a sequedad transforman estos terrenos, sin propiedades mecánicas, contrayéndose y agrietándose en profundidades que oscilan entre los 5 y los 12 metros de profundidad.
De allí la explicación de los efectos del bujeo.

En el estado húmedo y cuando un muro esté presionado por un empuje vertical igual a su peso, permanecerá en equilibrio, si el barro tuviera la fluidez del agua. Pero como en la práctica no sucede así, se establecerá que cuando el peso del muro esté contrarrestado por el de la masa desalojada, siempre menor, incrementada en el correspondiente a las fuerzas de rozamiento, el muro descendería con el nivel freático hasta encontrar una nueva superficie de apoyo (fig. 161). 

                                       Figura 161                                                 Figura 162

Pero no termina aquí la cosa, pues en el descenso e íntimamente ligado con él, es muy posible que se inicie un movimiento de rotación alrededor del eje del plano de cimiento (fig. 162) y en sentido de la zona más húmeda hacia la más seca.

En estado seco, la composición del suelo formado por los estratos aluminio-silicios referidos anteriormente, libera fuerzas expansivas traducidas en empujes hacia las cimentaciones que alcanzan valores del orden de los 15 Kg/cm2 (media normal de 8 kg) (fig. 162).

Este defecto de fuerzas (digamos en libertad) son las que producen la explosión de la cimentación, originándose fracturas y grietas en planos verticales, sin que hasta el presente se hayan definido con exactitud la forma y distribución de las tensiones expansivas; sin embargo se ha ensayado con buen resultado una ley parabólica para el peritaje de algunas cimentaciones explosionadas, por lo que parece ser una aproximación aceptable.

Los remedios que para la supresión de los fenómenos del bujeo se han establecido, quedan resumidos en los siguientes:

1.° Anulando los movimientos verticales.
2.° Suprimiendo los de giro.
3.° Evitando los de flexión lateral.
4.° Repartiendo las cargas de manera uniforme.
5.° Favoreciendo la conservación de un estado de humedad constante.