Todas las estructuras civiles imaginables hasta el momento se apoyan sobre el suelo o mantienen algún tipo de interacción con él. Por lo que es indispensable realizar un correcto estudio de mecánica de suelos a la hora de proyectar o construir.
Pero, ¿qué es la mecánica de suelos? Bajo la anterior premisa, debemos saber que la mecánica de los suelos es la rama de la ciencia que estudia el comportamiento mecánico de los suelos; posteriormente aplicada al diseño de estructuras civiles. Permitiendo al ingeniero conocer el tipo de suelo al que se estará enfrentando y con el que tendrá que convivir la estructura proyectada.
Introducción al estudio de mecánica de suelos
Esta rama de la ingeniería nace alrededor de 1925 de la mano de Karl von Terzaghi, conocido como “el padre de la geotecnia y de la ingeniería de los suelos” y quien consiguió, a través de sus investigaciones y publicaciones, darle la importancia que tiene hoy en día la mecánica de suelos y su estudio.
El estudio y pruebas de mecánica de suelos se refleja en un documento elaborado por un ingeniero especializado, y permite conocer la base de los proyectos de construcción, es decir, las propiedades físicas y mecánicas del suelo donde se realizará una obra, además de su composición, características, categoría, y el comportamiento del suelo bajo la influencia, o no, de una carga específica.
Los suelos por naturaleza, suelen ser bastante diversos y poco uniformes, lo que hace a cada caso de estudio único, y si este no se somete a un correcto estudio de mecánica de los suelos, la obra ingenieril proyectada puede desarrollar graves patologías, y en el peor de los casos, colapsar.
La importancia del estudio de la mecánica de los suelos
Un adecuado estudio del suelo es la única manera de obtener información certera para tomar decisiones sobre el tipo de cimentación que se debe utilizar y hasta qué profundidad se debe cimentar, en base a la capacidad de soporte de dicho suelo. Al mismo tiempo, es una herramienta importante para la optimización de costes, permitiendo evitar tener que sobredimensionar una estructura de soporte, y evitando costes extras en gastos de reparaciones o estabilizaciones del terreno a posteriori, los cuales suelen ser bastante significativos.
Carlos Crespo Villalaz, en su libro Mecánica de suelos y cimentaciones, asegura que “comúnmente, el costo del estudio representa una parte casi insignificante del coste de la estructura que se pretende construir, y el posible ahorro, en tiempo y dinero, equivale en casi todos los casos, a múltiples veces el costo de los estudios del suelo aplicados.”
Sin tener en cuenta que los estudios geotécnico son de carácter obligatorio a nivel internacional para casi todos los tipos de construcciones civiles, lo cierto es que no en todos los casos se necesita de los mismos tipos de estudio, en algunos casos se justifican métodos de muestreo y ensayos altamente especializados, y en otros casos, no se requiere más que una previsión aproximada del comportamiento del suelo ante los efectos de una carga determinada, a través de ensayos sencillos.
Tipos de estudios de mecánica de suelos
En la mecánica de suelos es siempre recomendable seleccionar la tipología de estudio más adecuada a cada caso, y realizar los cálculos en base a esto, de modo que se cumpla con los criterios de seguridad y económicos de la manera más óptima. Para seleccionar los estudios mecánicos del suelo que mejor se adapten al proyecto es importante tener en cuenta los siguientes factores:
- Tipo de obra
- Vida útil de la obra
- Alcance de la campaña de estudios
- Geológicos y topográficos
- Tipo de cliente
- Económicos
- Temporales
- Logísticos
Al tener en cuenta un espectro más amplio de estos factores, será más efectiva la selección y la planificación de los estudios a realizar. Existen distintos tipos de estudios de suelo, que nos brindarán la información necesaria para proyectar o mantener una obra de ingeniería civil:
Ensayos ‘In situ‘
Como su nombre lo indica, son los estudios que se realizan directamente sobre el terreno, donde se busca trabajar con muestras extraídas directamente del suelo, evitando la dificultad de hacer llegar una muestra inalterada a un laboratorio. Entre sus principales virtudes, nos encontramos con que son estudios rápidos, relativamente económicos y proporcionan una abundante cantidad de datos. Esto no quiere decir que sustituyan por completo a los más costosos y lentos ensayos de laboratorio, pero sí representan un muy buen complemento permitiendo reducirlos a lo estrictamente necesario.
Entre los más relevantes ensayos “in situ” existen:
- SPT - Ensayo de penetración estándar (Standard Penetration Test)
- CPT - Ensayo de penetración estática (Cone Penetration Test)
- VST - Ensayo de Molinete (también conocido como Vane Teste)
- Ensayo presiométrico
- DMT - Dilatómetro plano Marchetti
- Ensayo de placa de carga
- Esclerómetro Schmidt
- PLT - Ensayo de carga puntual
- Ensayos de bombeo
La elección de cualquiera de estos métodos, o la combinación de ellos dependerá del terreno que se deba estudiar, de la información que se requiera, y del tipo de solución que se quiera brindar a una futura obra.
Ensayos en laboratorio
Son todos aquello ensayos que permiten estudiar las propiedades del suelo a través de muestras, lo más inalteradas posibles, provenientes del terreno objeto de análisis; y se realizan en ambientes controlados, dentro de un laboratorio. Son mucho más precisos y brindan información que los estudios “in-situ” no son capaces de obtener, pero también son más costoso en tiempo y dinero.
Entre los ensayos más relevantes en laboratorios están :
- De identificación y estado ( tamizado, sedimentación, humedad, densidad, permeabilidad, etc.)
- De resistencia (compresión, corte y ensayo triaxial)
- De deformabilidad (edométrico)
- De compactación y reutilización (ensayo Próctor y CBR)
- En rocas (durabilidad, resistencia, densidad, absorción, etc.)
Auscultación
Este tipo de estudios se realizan en una fase posterior a los antes mencionados, ya que su objetivo es evaluar el comportamiento del suelo periódicamente durante las fases construcción y explotación de una obra de ingeniería. Cabe destacar que este tipo de estudios resultan factibles, casi únicamente, para obras de gran tamaño (túneles, carreteras, puentes, etc.).
La auscultación permite prevenir daños a futuro, controlar parámetros durante las obras, como niveles freáticos, movimientos, tensiones y esfuerzos del terreno, reduce las incertidumbres del proyecto, y facilita la optimización de los costes en futuras reparaciones, entre otros beneficios que optimizan el mantenimiento de una obra de gran tamaño.
Existen distintos tipos de auscultación según las mediciones que se quiera obtener, entre los más importantes están:
- Auscultación de tensiones, esfuerzos y empujes
- Auscultación de deformaciones
- Auscultación de movimientos
- Control topográfico
- Auscultación de la presión de agua
El criterio correcto en la selección, o en la combinación, entre estos tipos de estudios de mecánica de los suelos, es vital para el exitoso desenvolvimiento de una obra de ingeniería en sus distintas fases. Conocer las distintas opciones disponibles y en qué situaciones aplicarlas, no solo asegura la estabilidad de una estructura, evitando en la peor de las instancias su colapso, sino que puede representar un ahorro económico y de tiempo importante, aspecto vital en los grandes proyectos de construcción hoy en día.
En el área del estudio y pruebas de mecánica de suelos, se exige la intervención de un profesional especializado en este campo. En este sentido, el Máster Internacional en Geotecnia y Cimentaciones proporcionará a los ingenieros civiles o arquitectos de las habilidades necesarias para desarrollarse en este sector.
