Espacios de Ingeniería

1. Los Estudios Geotécnicos, Una Necesidad en las Obras Civiles.

En muchas ocasiones, se habla de la importancia de ejecutar una exploración de campo e investigación de laboratorio, las cuales se deben complementar con un análisis de ingeniería, sobre la utilización de los suelos en forma hidráulica y mecánica, para lograr una buena relación entre el terreno y la estructura. Sin embargo, estos procesos muchas veces no se hacen, y como resultado de esto se presentan las fallas estructurales y por ende pérdidas de tiempo y dinero.

Se sabe que el comportamiento de una estructura, y especialmente de una edificación, depende en gran parte de la superestructura y cimentación o fundación. “El costo de esta ultima muy rara vez excede una decima parte del costo de la estructura; pero de la fundación depende la seguridad de la superestructura, y todo intento por economizar en esta parte de la obra podría poner en riesgo la superestructura aunque esta haya sido bien proyectada y bien estudiada” – Tomado de Estudios Geotécnicos de José Guardo Polo.

Cabe resaltar que el comportamiento de toda la obra depende también, del terreno sobre el cual se apoya, de las condiciones de este y de la forma como hayan sido incorporadas al diseño de la estructura. El mayor interés se encuentra en la resistencia del material y el asentamiento que generara las cargas sobre él.

“la razón más importante para ejecutar el estudio geotécnico es tener una seguridad razonable para la obra, al menor costo posible, con lo cual se evitan contratiempos y demoras durante la construcción” – Tomado de Estudios Geotécnicos de José Guardo Polo.

Muchas veces, los problemas de una obra consisten en encontrar terrenos inestables o material poco estable, para evitar situaciones como esta, se deben utilizar los estudios Geotécnicos, para así rediseñar los cimientos. De aquí resulta, claro que el estudio geotécnico debe ser un requisito indispensable en un proyecto para su preparación y ejecución.

Aquí en Colombia existen varias leyes como las Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistentes, NSR 98, Ley 400 de 1997 y el Decreto 33 de 1998. Sin embargo para entender estos decretos y normas, se debe realizar primero una revisión de conceptos.

2. Revisión de Conceptos.

2.1. Estudio Geotécnico y Clasificación de un Proyecto.

Un Estudio Geotécnico “es el conjunto de actividades que comprenden la investigación del subsuelo, los análisis y las recomendaciones de ingeniería para el diseño y construcción de obras en contacto con el suelo o la roca, de tal forma que se garantice el comportamiento adecuado de la edificación y se protejan las vías aledañas, las instalaciones de servicios públicos y los predios y construcciones vecinas.” – Tomado de Revisión de Conceptos Relacionados con estudios Geotécnicos.

La Normas definen dos tipos de Estudios Geotécnicos básicos: el preliminar, encomendado para proyectos importantes o de magnitud considerable, que implica la definición de los aspectos ya mencionados, y el definitivo que es para un proyecto específico y comprende al menos los siguientes puntos:

• Proyecto (nombre, plano de localización, objetivo y alcance del estudio, descripción general del proyecto y sistema estructural y cargas esperadas).

• Subsuelo (origen geológico, morfología, resumen de la investigación “in-situ”, descripción visual, características físico–mecánicas y niveles de agua e interpretación).

• Análisis geotécnicos (resumen y criterios según el “Diseño Geotécnico”).

• Recomendaciones para diseño (tipo de cimentación, profundidad de apoyo, presiones admisibles, asentamientos calculados, perfil para diseño sismo resistente, parámetros para evaluación de interacción dinámica suelo –estructura)

• Recomendaciones para construcción (procedimientos constructivos, tolerancias, Instrumentación, protección de drenajes).

• Anexos (planos, registros, resultados de ensayos, perfil del subsuelo, resumen de memorias de cálculo, fotografías, esquemas, dibujos, otros).

La Norma define cuatro tipos de perfil de suelo, que afectarán el diseño sismo resistente (mediante un coeficiente de sitio “S”) partir de una caracterización muy general del suelo presente bajo la estructura (Grafica 2.1).



El primer factor se establece a partir del tipo de construcción que se piense edificar, es decir casa ó edificio, en función del área del lote y/ó cantidad de viviendas para el primer caso, y, el área del lote y/ó número de pisos en el segundo caso (Tabla 2.1).


Cruzando estas categorías con la variabilidad establecida para el subsuelo (segundo factor) a partir de los estudios de zonificación y algunos otros parámetros, se obtiene la matriz de complejidad que determina cuatro grados diferentes y que se reflejarán en requisitos para adelantar el Programa de exploración del subsuelo (Tabla 2.2).

Ahora el Geotecnista puede definir el tipo y cantidad mínima de exploración del subsuelo que requiere adelantar para llevar a cabo la caracterización del suelo en forma adecuada. La cantidad y profundidad mínima de los sondeos que se deben realizar se dan en función del grado de complejidad en que se haya clasificado el proyecto (Tabla 2.3).


La norma establece unos criterios adicionales a tener en cuenta al momento de definir la cantidad y profundidad mínima de sondeos, además para cuando se tienen unidades repetidas de construcción, bien sea casas o edificios. Por ejemplo se establece que los sondeos se deben realizar a partir del nivel más bajo de excavación (para sótanos).

Los ensayos de laboratorio permiten a su vez clasificar el suelo de fundación y determinar sus propiedades físico–mecánicas e hidráulicas (resistencia al corte, deformabilidad, expansión, permeabilidad, etc.) para el posterior análisis y recomendaciones de diseño y construcción a que tiene lugar.


2.2. Alcances de un Estudio Geotécnico.

El Estudio Geológico, comprende dos aspectos fundamentales:

1. Investigación del Subsuelo: abarca el estudio y conocimiento de su origen geológico, la exploración de campo y laboratorios necesarios para cuantificar las características físicas, mecánicas e hidráulicas del suelo.

2. Análisis de Ingeniería: comprende la interpretación técnica que permita la caracterización del subsuelo y la evaluación de os posibles mecanismos de falla que hagan posible suministrar los parámetros y recomendaciones necearías para el diseño y la construcción de las cimentaciones.


2.3. Contenido del Estudio Geológico.

a. Identificación del Proyecto: localización, objetivo del estudio, descripción general del proyecto, sistema estructural y cargas.

b. Subsuelo: Resumen de la investigación ejecutada, morfología del terreno, origen geológico, estratigrafía, características mecánicas, nivel de aguas subterráneas y comportamiento del proyecto.

c. Análisis Geotécnico: Resumen de los resultados y justificación de los criterios geotécnicos adoptados para determinar estados limites de falla, modos de falla, etc.

d. Recomendaciones para Diseño: Se incluyen tipo de cimentación, profundidad de apoyo, capacidad de carga admisible, asentamientos, perfil suelo para análisis y diseño sismo-resistente, interacción suelo-estructura, comportamiento del depósito y estabilidad de excavaciones.

e. Recomendaciones para Construcción: Procedimientos de Construcción, tolerancia de la cimentación, instrumentación, verificación y controles.

f. Anexos: Incluyen plano de localización general y de ubicación de apiques, ensayos in-situ, registros de perforaciones, resultados de ensayos y resumen de las memorias de cálculo, fotografías, planos, gráficos y cualquier otro elemento que justifique el estudio.

Una vez, aclarada el por qué de la necesidad de los estudios geotécnicos y haber revisado los conceptos básicos, se puede comenzar a analizar las normas colombianas NSR 98 y los diferentes decretos mencionados anteriormente.

SILVIA VIVIANA LOPEZ NIÑO
JUAN SEBASTIÁN LOZANO CHINCHILLA
CRISTIAN GERARDO BARBOSA GALEANO
RONAL ORLANDO SERRRANO ROMERO

Anteproyecto de Geología.
Presentado al Docente
ELIAS PINTO MARTINEZ