Geotecnia

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Anclaje, concreto lanzado, estabilizacion de taludes y muros de contencion, cimentaciones

La GEOTECNIA es una rama de la ingeniería civil que se enfoca al estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas y de ingeniería del subsuelo y del comportamiento de la tierra cuando se realizan grandes obras,o sea, de la interacción del suelo con la estructura .

Se encarga de la detección, análisis y control de todo riesgo para los seres humanos, las propiedades y el medio ambiente, ocasionados por los efectos de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

También investiga el suelo y las rocas por debajo de la superficie para definir las propiedades y diseñar las cimentaciones de estructuras como son: Edificios, Puentes, Tuneles, entre otros.

La geotecnia es la rama de la geología que desarrolla la aplicación de los principios geológicos en la investigación de los materiales naturales que constituyen la corteza terrestre que forman parte del diseño, la construcción y la explotación de proyectos para la construcción de autopistas, vías férreas, puentes, presas, oleoductos, acueductos, unidades habitacionales, sitios de confinamiento y edificios en general.

Además, expresa el conocimiento exacto de las propiedades mecánicas del suelo donde se pretende edificar y de las condiciones físicas del ambiente, ayuda a crear las mejores opciones de prevención de desastres naturales que pueden ocasionar graves daños a obras civiles y a los seres vivos que las habitan.

FUNCIÓN

En la industria de la construcción los trabajos especializados en este rubro son:

1. La estabilización de taludes con la capacidad de mitigar el impacto de fenómenos como deslizamientos causados por efectos naturales o artificiales.

2. La construcción de anclajes, drenes sub-horizontales y verticales, pilas, pilotes, movimiento de tierras, concreto lanzado, muros de contención, micropilotes e inyecciones en suelos y rocas.

TIPOS DE TRABAJO GEOTÉCNICO

Para cimentaciones

Se llama así a la parte de la estructura que lleva por objetivo transmitir las cargas de la edificación al suelo. Ocasionado por la resistencia del suelo que es, generalmente, menor que los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados a excepción de los suelos rocosos.

Para suelos básicos

El suelo es aquél sustrato físico donde se llevan a cabo las obras, donde las propiedades físico-químicas son las que más importan, especialmente aquellas propiedades mecánicas. Este concepto se diferencia del término roca al considerarse específicamente bajo este término un sustrato creado por elementos que pueden ser separados sin ninguna clase de aporte significativo de energía.

Geotecnia como sistema multifase

Se convierte en:

• Sólidos, que constituyen el esqueleto de la estructura del suelo
• Fase líquida generalmente agua
• Fase gaseosa generalmente aire que ocupan los intersticios entre los sólidos

Geotecnia para definir el comportamiento del suelo

A partir de estos tres parámetros se mide el comportamiento del suelo:

• Parámetros de identificación
• Parámetros de estado
• Parámetros estrictamente geomecánicos

Geotecnia como parámetro de identificación

La granulometría por ser la más importante en la distribución de los tamaños de grano que conforman el agregado y la plasticidad en la variación de consistencia del agregado de acuerdo a la función del contenido en el agua.

Para definir el tamaño de las partículas se dividen en tamaños granulares conocidos como gravas y arenas, hasta los finos como la arcilla y el limo.

Los cambios en la consistencia del suelo en función del contenido en el agua, convergen las mencionadas clases granulométricas principales.

Los parámetros de estado fundamentales son:

1. Humedad contenido en agua del agregado
2. Densidad, referida al grado de compacidad que muestren las partículas constituyentes

De acuerdo a la variación de los parámetros de identificación y de los parámetros de estado varía el comportamiento geomecánico del suelo, explicando esto en un segundo orden de parámetros como son:

1. Resistencia al esfuerzo cortante
2. Deformidad
3. Permeabilidad

Problemáticas para la Geotecnia a considerar

La mineralógica o composición química de la fase sólida del suelo hace efecto en el comportamiento, la cual se manifiesta esencialmente en suelos de grano muy fino arcillas.

Del tipo de composición dependerá la capacidad de retención del agua y la estabilidad del volumen, entregando lo restante a los minerales arcillosos. Este material se denomina como filosilicatos hidrófilos y tienen la capacidad de retener grandes cantidades de agua por absorción, lo que ocasiona su expansión, desestabilizando las obras si no se prevé una cimentación adecuada.

Otro de los elementos problemáticos son los sustratos colapsables y los suelos solubles.

De forma general, es común hablar de movimiento de suelos incluyendo en el concepto el trabajo con materiales, como rocas y otros, que sobrepasan la definición formal.

Factores fundamentales a considerar

Factores geológicos

La geología es una ciencia enfocada al estudio de la forma interior de la Tierra, la materia que la compone, el mecanismo de su formación, los cambios o alteraciones que ha experimentado desde su origen, además de la textura y estructura que tiene la superficie en su actual estado.

Para el diseños de estructuras construidas por encima de la superficie, se debe de considerar incluir:

• Cimentaciones superficiales
• Cimentaciones profundas y pilotes
• Muros de contención

Para las presas y diques hay que tomar en cuenta que sus estructuras pueden ser construidas de suelo o roca y para su estabilidad y estanqueidad dependen en gran medida de los materiales sobre los que están asentados o de los cuales se encuentran rodeados.

Por último, los túneles son estructuras construidas mediante el suelo o roca y además de que dependen en mayor medida de las características de los materiales por el cual son construidos para definir el sistema de construcción, la duración de la obra y los costos.

Tipos de desplazamiento o movimientos de tierra

Deslizamientos básicos

• Estos ocurren cuando una gran masa de terreno o zona inestable, desliza con respecto a una zona estable, a través de una superficie o franja de terreno de pequeño espesor.
• Los deslizamientos suceden cuando en la franja se alcanza la tensión tangencial máxima en todos sus puntos.
• Estas formas de corrimientos son inevitables.

Sin embargo, los siguientes tres en mencionar no lo son:

Flujo de arcilla

• Son ocasionados en zonas muy lluviosas afectando a puntos zonas civiles de gran tamaño.
• Los terrenos arcillosos, al entrar en contacto con el agua, se comportan como si alcanzaran el límite líquido, y se trasladan de forma más lenta que los deslizamientos básicos.
• Suelen darse en pequeñas pendientes, pero en gran cantidad.

Licuefacción

• Este fenómeno ocurre en zonas de arenas limosas saturadas, o en arenas muy finas.
• Suele darse este fenómeno al juntarse una gran cantidad de agua intersticial, provocando que las presiones intersticiales sean igual de intensas que un sismo, o una carga dinámica, o la elevación del nivel freático, pueden incrementarlas, llegando a eliminar las tensiones efectivas.
• Provocada por las tensiones tangenciales y comportándose en el terreno como un pseudolíquido.
• Ocurren también en rellenos mineros.

Reptación

• Es un movimiento pasivo que se da en capas superiores de laderas arcillosas, de en torno a 50 centímetros de espesor.
• Guarda una relación con los procesos de variación de humedad estacionales.
• Se presentan en forma de pequeñas ondulaciones, y suele ser la señal de una inestabilidad generalizada.

Como conclusión, la geotecnia en el pasado, se la identificaba como la mecánica de suelos, pero al paso de los años ha ido modificando el concepto para incluir temas como la ingeniería sísmica, la elaboración de materiales geotécnicos, el mejoramiento de las características del suelo, la interacción suelo-estructura, entre muchos otros conceptos.