Mecanica de suelos

 ¿Qué es?

Es la disciplina que se ocupa de la aplicación de las leyes de la mecánica y la hidráulica a los problemas geotécnicos del terreno, estudia las propiedades, el comportamiento y la utilización del suelo como material estructural, de tal manera que las deformaciones y resistencia de este ofrezcan seguridad, durabilidad y estabilidad a las estructuras. Estudia, además, la firmeza del suelo, su deformación y el flujo de agua hacia su interior y hacia el exterior a través de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factible usarlo como material de construcción.

 

La importancia de los estudios de la Mecánica de Suelos.

 Esta radica en el hecho de que, si se sobrepasan los límites de la capacidad resistente del suelo o si, aún sin llegar a ellos, las deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en consideración en el diseño, produciendo a su vez deformaciones importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en casos extremos, el colapso de la obra o su inutilización y abandono.

 El estudio de mecánica de suelos si no es ejecutado correctamente, podría hacer colapsar a un edificio o vivienda. En toda obra de arquitectura o ingeniería moderna, ya sea viviendas o edificios, es necesaria e imprescindible la realización de un estudio de suelos. El Estudio de Mecánica de Suelos, es un documento suscrito por un especialista reconocido y acreditado en mecánica de suelos, a través del cual determina la resistencia del terreno sobre el que se desplantan las edificaciones, mismo que sirve de base para determinar el tipo de cimentación a usar. El Estudio de Suelos o Estudio Geotécnico es parte de la Mecánica de Suelos.

 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.

Tipos de estudios de 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. Entre los más relevantes ensayos “in situ” existen:

 

• SPT - Ensayo de penetración estándar (Standard Penetración Test)
• CPT - Ensayo de penetración estática (Cine Penetración 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 (isométrico)
• De compactación y reutilización (ensayo Proctor 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.