1.2 Estudio de Geotécnia

Son el conjunto de actividades que nos brindan datos sobre el comportamiento y características del terreno, para analizar y dar un criterio técnico sobre el uso de este suelo para su correcta utilización, con el objetivo de salvaguardar la vida y patrimonio de las personas.

Al investigar el sub-suelo es posible identificar el origen geológico,tipo de suelo y características físico, mecánicas e hidráulicas del mismo, esto se logra con la exploración por apiques, sondeos, perforaciones entre otros métodos y el análisis en laboratorio de las muestras que se obtengan, es posible identificar fallas y deformaciones en el terreno en algunos casos sin necesidad de realizar estos procedimientos, pero se requiere experiencia para lograrlo por inspección visual.

Tipos de estudios

Para cualquier obra de ingeniería, es necesario realizar los estudios preliminares y definitivos para determinar las propiedades del suelo y su comportamiento ante los esfuerzos que se le soliciten

1. Estudio geotécnico preliminar

Consiste en la identificación e investigación del terreno para aproximarse a las características reales de su comportamiento y origen, todo esto para dar un criterio y establecer condiciones para su aprovechamiento, Véase H.2.2.1

2. Estudio geotécnico definitivo

En este trabajo se debe precisar todo los factores físico mecánicos e hidráulicos del sub-suelo para una construcción especifica, con base en este estudio se da el criterio técnico que permite diseñar el tipo de cimentación y proceso constructivo que se debe llevar acabo, en algunos casos es conveniente mantener un geotecnista encargado de supervisar estos procesos, para ver el contenido de este tipo de estudio ver NSR-10 Titulo H.

Antes de realizar el proceso de excavación para cimentación es importante saber si existe presencia de agua en el sub-suelo acuíferos o nivel freático que puedan afectar el proceso de construcción.

Ilustración 1. Nivel freático- fuente: cátedra ciencias de la tierra

Mecánica de suelos

Se distinguen dos tipos de terreno la roca y el suelo, la roca es un agregado natural formada por grandes fuerzas de cohesión entre las partículas que la componen, y el suelo son agregados naturales con o sin componentes orgánicos que se pueden separar por medios físicos o mecánicos.

Es importante realizar la identificación de las características de los suelos para definir el tipo de cimentación para una obra. Estas características pueden ser:

1. El tamaño de los granos minerales

2. Gradación de los agregados

3. La forma que tienen estas partículas y su orientación

4. La composición química de las partículas

5. Humedad y grado de saturación

6. Relación de vacíos y porosidad

Clasificación de los agregados

según el sistema unificado se considera la siguiente clasificación:

Agregados de grano grueso:

1. Grava y suelos gravosos, símbolo G

2. Arenas y suelos arenosos, símbolo S

Las gravas y las arenas se dividen separadamente en 4 grupos:

1. Bien graduadas, material relativamente limpio; símbolo W

2. Material bien graduado con excelente cementante arcilloso; símbolo C

3. Mal graduadas, material relativamente limpio; símbolo P

4. Materiales gruesos con finos no comprendidos en los anteriores; símbolo M

Los suelos finos se dividen en 3 grupos:

1. Suelos limosos inorgánicos y suelos arenosos muy finos; símbolo M

2. Arcillas inorgánicas; símbolo C

3. Limos y arcillas orgánicos; símbolo O

Propiedades y características de los suelos

Permiten determinar el comportamiento de un suelo para su posible utilización, algunas de estas características ademas de las mencionadas anteriormente son.

1. Resistencia del suelo: Es un aspecto importante con relación a las cimentaciones, puede identificarse la resistencia a cargas verticales y a cargas horizontales como lo son los sismos o la retención de los mismos suelos.

2. Estabilidad dimensional: Esta dada por los cambios volumetricos presentados por el terreno generalmente por contenido de agua.

3. Estabilidad general relativa: Es el grado de sensibilidad de los suelos, cuando se ve afectado por agentes como las heladas, impacto de sismos, descomposición orgánica.

4. Uniformidad de los materiales del suelo: las masas de suelo se encuentran en capas estratificadas horizontalmente que tienen una composición y espesor diferentes, es necesario realizar ensayos que permitan verificar los perfiles presentes en una masa de suelo hasta determinada profundidad.

5. Condiciones de agua subterránea: hace referencia al nivel freatico que se menciono anteriormente, sometido a condiciones climáticas, porosidad y cercanía a grandes volúmenes de agua.

Ensayos de laboratorio

Para realizar los distintos laboratorios y ensayos de campo para la identificación del suelo, se cuenta con las normas técnicas colombianas (NTC) y normas ASTM, en general todas estas nos indican requisitos y procedimientos para determinar materia orgánica, granulometría del suelo, resistencia al corte, humedad, limite liquido y limite plástico entre otras propiedades del suelo que nos permitirán clasificarlo.

Las muestras de suelo empleadas para realizar los diferentes ensayos se extraen mediante sondeos y perforaciones, según el tipo de estructura que se construya se necesitaran diversas cantidades de sondeos y profundidades de extracción, esto se puede ver en las siguiente tablas del Titulo H.

En la tabla H.3.1-1 las cargas están expresadas en kN teniendo esto en cuenta y realizando la respectiva conversión de unidades 1 kN es equivalente a 102 Kg fuerza aproximadamente.

Por lo menos en el 50% de los sondeos que se realicen se debe extraer una muestra, por lo cual no es necesario sacar muestras de todos, si se realizan por ejemplo 5 sondeos se requiere sacar como mínimo 3 muestras de suelo, debido a que no es posible sacar 2.5 muestras y tampoco es recomendable sacar menos del 50% de estas.

Instrumentación

El objetivo de la instrumentación es cuantificar e identificar las zonas de estudio donde se presentan deformaciones, movimientos y desplazamientos, ademas de valorar mediante otros instrumentos las características hidrológicas del terreno como lo son el nivel freatico y la precipitación de la zona.

La siguiente instrumentación es empleada normalmente en el desarrollo de un estudio Geotécnico:

1. Inclinometros

2. Piezómetros

3. Mojones topográficos (Hechos en sitio para ubicarse en terreno)

4. Extensometros horizontales y verticales