Avisar de contenido inadecuado

Ingeniería Geotécnica

{
}

La ingeniería geotécnica es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar sus propiedades y diseñar las cimentaciones para estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas, etcétera.

Es por esto que los ingenieros geotécnicos, además de entender cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido.

Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas), cimentaciones profundas (pilotes y muros de contención). Presas y diques son estructuras que pueden ser construidas de suelo o roca y que para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados. Finalmente los túneles son estructuras construidas a través del suelo o roca y que dependen en gran medida de las características de los materiales a través de los cuales son construidos para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos.

Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

Antiguamente a la geotecnia se la identificaba como la mecánica de suelos, pero el término se amplió para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, mejoramiento de las características del suelo, interacción suelo-estructura y otros. Sin embargo, la geotecnia es una de las ramas más jóvenes de la ingeniería civil y, por lo tanto, sigue evolucionando activamente.

Se considera a Karl Terzaghi como el padre de la ingeniería geoténica y la mecánica de suelos.

Reconocimiento geotécnico

Antes de acometer cualquier proyecto u obra de ingeniería civil o edificación, es necesario conocer las características del terreno involucrado. Con este fin, se debe realizar un reconocimiento geotécnico del terreno, cuyos objetivos son:

  • Definición de la tipología y dimensiones de la obra, de tal forma que las cargas generadas por cimentaciones, excavaciones y rellenos, o las cargas soportadas por estructuras de contención, no produzcan situaciones de inestabilidad o movimientos excesivos de las propias estructuras o del terreno, que haga peligrar la obra estructural, o funcionalmente.
  • Determinación de problemas constructivos:
    • Determinación del volumen, localización y tipo de materiales que han de ser excavados, así como la forma y maquinaria adecuada para llevar a cabo dicha excavación.
    • Localización y caracterización de materiales para préstamos.
    • Problemas relacionados con el agua:
      • Profundidad del nivel freático.
      • Riesgos debidos a filtraciones, arrastres, erosiones internas, sifonamiento, acción de la helada, etc.
      • Influencia del agua en la estabilidad y asiento de las estructuras.

Planificación y fases del reconocimiento

Las actividades y los objetivos de un reconocimiento geotécnico, así como su extensión y nivel de información resultante, dependen directamente del proyecto u obra a realizar, y de las características del terreno donde se sitúa. Como este último dato es el resultado de la campaña, el desarrollo de un reconocimiento geotécinco debería ser un proceso dinámico, no dimensionado rígidamente "a priori", sino, más bien, mediante una serie de aproximaciones sucesivas donde la necesidad y extensión de cada etapa fuera consecuencia de la extensión y resultados de las realizadas previamente.

Sin embargo, salvo en raras ocasiones, es necesario definir la campaña de reconocimiento inicialmente, y de una vez, aunque a lo largo de los trabajos realizados no es infrecuente variar la ubicación y tipo del reconocimiento.

Es prácticamente imposible dar reglas universales para el diseño y desarrollo de una campaña de reconocimiento, puesto que la casuística es variable y extensa. El grado de libertad con que se cuenta, unido a la variedad de procedimientos para la investigación del terreno, hace que el diseño de la campaña responda a un equilibrio entre la inversión económica, el plazo de ejecución del reconocimiento, la importancia de la obra, y las consecuencias de un fallo de diseño o construcción.

La amplitud y detalle del reconocimiento depende del nivel de conocimiento requerido. No tendrá la misma entidad una campaña realizada para un análisis de viabilidad o de manejo de soluciones, que otras establecidas para el proyecto, momento de la construcción, o investigación de fenómenos de patología.

Antes de proceder al diseño de una campaña, se ha de tener una idea lo más aproximada posible, de lo que se ha de encontrar en el reconocimiento, para saber buscarlo, y de los problemas que se pueden plantear en proyectos o en obra. Por eso, la primera fase ha de consistir en un estudio preliminar y una recopilación de la información disponible.

Una vez obtenida y procesada esta información, se define la cantidad, extensión y tipología de los reconocimientos para lograr el fin buscado. Durante su ejecución, esta definición es susceptible de experimentar modificaciones.

Este estudio finaliza con la redacción del informe geotécnico. En este documento se plasman los resultados de la campaña geotécnica realizada, su interpretación y las conclusiones que se derivan de su análisis, generalmente en forma de recomendaciones para el proyecto, y/o construcción de la obra.

Técnicas de reconocimiento

Para el reconocimiento geotécnico del terreno pueden utilizarse desde la básica inspección visual, (muy utilizada en la caracterización de macizos rocosos), hasta técnicas de campo o laboratorio más o menos sofisticadas.

Dentro de estas últimas, se puede establecer la siguiente clasificación:

  • Prospecciones manuales o mecánicas, con o sin obtención de muestras:
    • Calicatas.
    • Sondeos manuales o mecánicos.
  • Ensayos de laboratorio sobre las muestras obtenidas.

Obtención de muestras

La toma u obtención de muestras, es como se conoce al procedimiento por el que se recogen partes, porciones o elementos representativos de un terreno, a partir de las cuales se realizará un reconocimiento geotécnico del mismo.

Las muestras son prociones representativas del terreno que se extraen para la realización de ensayos de laboratorio. Dependiendo de la forma de obtención, pueden clasificarse de forma general en dos tipos:

  • Muestras alteradas: conservan sólo algunas de las propiedades del terreno en su estado natural.
  • Muestras inalteradas: conservan, al menos teóricamente, las mismas propiedades que tiene el terreno "in situ".

Muestras obtenidas en calicatas

  • Muestras alteradas:

Se toman de trozos de suelo arrancado por la pala excavadora, introduciéndolo en bolsas. Si se pretende obtener la humedad del terreno, puede guardarse la muestra en un recipiente estanco, o parafinarla.

  • Muestras inalteradas:

Requieren una limpieza superficial previa a la toma de la muestra, y un parafinado posterior de las caras de la muestra, en las que el suelo queda en contacto con el exterior. Pueden ser:

- En bloque: tallando a mano un bloque aproximadamente cúbico, con dimensiones superiores a 15 ó 20 cm. La calidad de esta muestra es excelente.

- Cilíndrica: mediante la hinca por golpeo manual de un tomamuestras cilíndrico de diámetro no menor de 15 cm.

Muestras obtenidas en sondeos

  • Muestras alteradas:

Obtenidas de trozos de testigo o de muestras de ensayo SPT. Análogamente al caso de muestras alteradas obtenidas en calicatas, se tienen en cuenta las mismas consideraciones.

  • Muestras inalteradas:

Se consiguen mediante tomamuestras adecuados. Los más utilizados son los tomamuestras abiertos de pared gruesa y el tomamuestras de pared delgada o Shelby. También, en suelos muy sensibles a la alteración inherente a la maniobra, puede utilizarse el tomamuestras de pistón de pared gruesa o delgada.

El utilizado con mayor frecuencia es el primero de los citados. Consta de un tubo cilíndrico de pared gruesa dotado de una zapata separable. El resto del tubo es bipartido (por dos generatrices), para la extracción posterior de la muestra una vez tomada. En el interior se aloja una camisa fina que generalmente es de PVC, aunque puede ser metálica, donde se introduce la muestra para enviarla al laboratorio, habiendo parafinado previamente las caras extremas para evitar pérdidas de humedad.

En suelos blandos, el grosor de la zapata provoca una fuerte alteración de la muestra. Para evitarlo, se recurre al tomamuestras de pared delgada, también denominado Shelby. En este caso, no se introduce ninguna camisa en el interior del tomamuestras, sino que la muestra se envía al laboratorio dentro del mismo tubo Shelby, convenientemente tapado y parafinado.

En suelos arcillosos muy duros o en rocas, no se pueden introducir tubos tomamuestras mediante presión o percusión: en el caso de arcillas muy firmes, la introducción del tubo tomamuestras por medio de un gran número de golpes, provoca la total alteración del suelo. Por ello, debe obtenerse la muestra con la batería de perforación. Si este suelo duro o roca requiere agua para el avance, (y esto puede dar lugar a una alteración de la muestra), se debe utilizar tubo sacatestigos doble. El testigo que va a ser enviado como muestra al laboratorio, debe ser envuelto en un mallazo y parafinado posteriormente.

  • Ensayos "in situ".
  • Pruebas de penetración.
  • Métodos geofísicos.

Tanto los métodos geofísicos como las pruebas de penetración pueden considerarse como subgrupos de los ensayos "in situ", si bien el amplio contenido de ambos campos puede aconsejar su estudio por separado.

Concepto de Ingeniero Geólogo

El concepto de Ingeniero Geólogo y, en cnsecuencia, el de Ingeniería Geológica, comprenden un amplio abanico de definiciones condicionadas por el país de origen. Bell (1992) define la Ingeniería Geológica como la aplicación de la Geología a la ingeniería práctica o, dicho de otro modo, es la disciplina encargada de estudiar todos los factores geológicos que intervienen en la localización, diseño, construcción y mantenimiento de los trabajos de ingeniería. De forma similar González de Vallejo et al., (2002) definen la Ingeniería Geológica como la ciencia aplicada al estudio y solución de los problemas de ingeniería y medioambiente. A su vez la International Association of Engineering Geology (IAEG, 1992) define la Ingeniería Geológica como la disciplina dedicada a la investigación, estudio y resolución de problemas de ingeniería y medioambiente que pueden resultar de la interacción entre la geología y los trabajos o actividades humanas, así como a la predicción y desarrollo de medidas de prevención o corrección de riesgos geológicos.

Estas apreciaciones quedan mucho más claras si consultamos el significado de los términos Ingeniería y Geología en el Diccionario Esencial de las Ciencias, Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (2002):

  • Ingeniería: Conjunto de conocimientos y técnicas cuya aplicación permite la utilización racional de los materiales y recursos naturales, mediante invenciones, construcciones u otras realizaciones provechosas para el hombre.
  • Geología: Estudio de la disposición de los materiales que constituyen la litosfera terráquea, de las causas que originan esa disposición y de los efectos de los agentes que la alteran.

De todas estas definiciones se desprende un cuerpo común que permite definir la Ingeniería Geológica como la disciplina que estudia y se ocupa de la resolución de problemas relacionados con la interacción directa e indirecta, del hombre con el medio geológico, entendiendo éste como el soporte de las actividades humanas.

Plan de estudios

El plan de estudios tiene una duración de cinco años. Primer ciclo: tres años en el que se estudian ciencias base de la ingeniería, geología e ingeniería fundamental. Segundo ciclo: dos años en el que se estudian sus aplicaciones.

Plan de estudios del 2001: Mecánica y termodinámica, electricidad y magnetismo, fundamentos químicos de la ingeniería, expresión gráfica y topografía, cartografía geológica, cristalografía, mineralogía, estratigrafía, paleontología, geomorfología, dinámica global y geología estructural, petrología, mecánica para ingenieros, resistencia de materiales, análisis de estructuras, hormigón armado y pretensado, fundamentos de ciencia y tecnología de los materiales, materiales de construcción, elasticidad, plasticidad y fractura de los materiales, leyes de comportamiento de los materiales, hidráulica, aplicaciones informáticas a la geología, métodos numéricos, estadística, geología aplicada a la ingeniería, geofísica aplicada, prospección geoquímica, mecánica de suelos, mecánica de rocas, técnicas constructivas en ingeniería geológica, rocas industriales, minerales de interés económico, riesgos geológicos, teledetección y SIG, hidrología, ingeniería sísmica, ingeniería ambiental, prospección oceánica, geología de España, proyectos, economía y dirección de empresa.

Salidas profesionales

Ingeniería civil (geotecnia). Riesgos naturales y medio ambiente. Recursos naturales. Cimentaciones y estructuras de contención. Tratamiento de mejora y refuerzo del terreno. Excavaciones y túneles. Estabilidad de taludes. Terraplenes. Geotecnia portuaria y de costas: muelles de atraque, plataformas petrolíferas, diques, dragados,... Diseño de estructuras sismoresistentes. Reconocimiento del terreno: estudios geotécnicos. Control de calidad de materiales. Captación de aguas, presas y diques de materiales sueltos. Estudios oceanográficos. Recuperación de aguas contaminadas: suelos y acuíferos. Estudios de impacto ambiental. Ubicación, construcción y sellado de vertederos. Ordenación del territorio para predecir y mitigar riesgos naturales. Encauzamiento fluviales. Estudio de áreas inundables. Evaluación de la calidad de las aguas. Evaluación, explotación y gestión de recursos minerales, pétreos y de aguas subterráneas. Producción, transformación y control de los recursos. Gestión racional de los recursos hídricos.

{
}
{
}

Comentarios Ingeniería Geotécnica

Gracias, breve y explicativo. Saludos
Veronica Veronica 09/03/2012 a las 18:06
Disculpe maestro, pero la ingeniería geotécnica no es una rama de la ingeniería civil. La ingería geotécnica emplea los criterios de la ciencias de la Tierra para resolver problemas ingenieriles...Es una rama totalmente nueva, prácticamente la fusión entre las ciencias de la Tierra y la ingeniería. Hay que recordar que el ingeniero civil no es el único que hace ingeniería. O también me va a salir con que la ingeniería de túneles es una rama de la ingeniería civil.
Saludos.
Horst Horst 21/03/2012 a las 21:06

Deja tu comentario Ingeniería Geotécnica

Identifícate en OboLog, o crea tu blog gratis si aún no estás registrado.

Avatar de usuario Tu nombre