Introducción a la Geotecnia:

Antes de poder comprender lo que realmente significa la Geotecnia, se debe conocer su Historia. Los primeros trabajos sobre el comportamiento de los suelos se pudieron apreciar en el siglo XVIII. Se ha admitido que el suelo, es una masa ideal de fragmentos; atribuyéndole al material, propiedades Homogéneas y estudiándolo más desde el punto de vista matemático que físico.

Aproximaciones históricas

Algunos de los grandes pioneros de ésa época fueron:

  • Coulomb (1736-1806): Matemático, físico que por sus estudios contribuyó en la vigencia de la Fricción, electricidad y magnetismo.
  • Jean Victor Poncelet (1788-1867): Ofreció un método gráfico para la determinación directa de las superficies de fallas y presiones activas y pasivas del suelo.
  • Guillermo Rankine (1820-1872): ingeniero y físico que trabjó en la teoria de la Termodinámica y dio una solución a la gráfica de la Teoria de Coulomb.
  • Tomás Telford (1757-1834): Sus investigaciones llevaron a cabo a desarrollar una modalidad de Pavimentos.
  • Mohr (1835-1918): Ideó un método gráfico para reflejar esfuerzos normales y tangeciales actuantes en planos inclinados, cuando el material se somete a esfuerzos biaxiales de útil aplicación en el campo de los Suelos.
  • George Stockes (1819-1903): Anunció una Ley que rige el descenso de una esfera en un líquido, fundamento del ensayo por sedimentación.
  • Karl Von Terzaghi (1883-1963): Padre de la mecánica de suelo. Planteó que la aplicación de las leyes de la Mecánica de los suelos es la Mecánica e Hidraulica a los problemas ingenieriles que tratan con sedimentos y otras acumulaciónes no consolidadas de partículas sólidas producidas por desintegración mecánica o la descomposición química de las rocas independientemente de que tengan o no materia orgánica.

Debido a esta trayectoria de científicos e ingenieros sobre dicho comportamiento del suelo, se puede interpretar la Geotecnia (Geo, tierra y Tecnia, Arte y técnica), como el estudio de las propiedades mecánicas, hidraulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la tierra.

Objeto de estudio de la geotecnia

También, se puede decir que la Geotecnia es la parte de la Geología aplicada que estudia la composición y propiedades de las zonas más superficiales de la corteza terrestre, para diseñar:

Taludes: es una pendiente producto del trazado y excavación de una carretera.

Cimentación: fijación de principios o bases sobre las que se considera algo inmaterial como edificios, puentes, entre otros.

Presas: Son estructuras que pueden ser construidas de suelos o roca, que para su estabilidad y estanqueidad depende de los materiales sobre el que está asentado o de los que lo rodean.

Túneles: Estructura construida a través del suelo o roca y dependen de las características de los materiales que por medio de los cuales son construidos para definir el sistema de construcción, duración y los costos.

Características generales de la geología aplicada

Todas las características de un suelo vienen dadas por un proceso de formación. La Geología como ciencia, es importante en la geotecnia debido a su amplio estudio universal; esta, puede abarcar con presición el problema que le depara la zona en dónde se plantea una estructura.

La formacion de rocas y suelos, viene dada por la Geología de la Región; es por ello que, se puede explicar cómo en el país en dónde te encuentres, predominan ciertos tipos de suelo por región o, se puede encontrar más o menos actividad sísmica.

Evolución estratigráfica

Las rocas: son agregados naturales compuesto de partículas de uno o más minerales. Sus fuertes uniones cohesivas y permanentes, constituyen masas geológicamente independientes y cartografiables.

Los suelos: en el sentido ingenieril, es un aglomerado relativamente poco cohesivo compuesto por minerales, materia orgánica y/o sedimentos que se encuentra por encima de un substrato rocoso. El significado de un suelo para un ingeniero civil, no es igual que el que tiene para un agrónomo, edafólogo, biólogo, geólogo.

Clasificación General de las rocas:

Rocas Ígneas: son aquellas que se forman en el momento en que el magma emergido de las profundidades de la Tierra o; la roca fundida derivado de un volcán, enfría su material y éste se solidifica. Se pueden dividir en Rocas Plutónicas y Rocas Volcánicas.

Rocas Metamórficas: están sometidas a un metamorfismo; es decir, que pueden derivar de una roca ígnea, una roca sediemntaria e incluso una combinación de ambas. Proviene de alguna roca madre y, según el ambiente esta se modifica. Estas se dividen en: Rocas Masivas y Rocas foliadas.

Toda estructura construida bajo los parámetros de la ingeniería civil, debe estar apoyada sobre una superficie o al menos sobre una estructura competente. Se debe conocer el comportamiento del suelo frente a una carga así como también sus reacciones al haber un cambio de humedad, presión o de una misma carga.

Comportamiento de suelos ante agentes externos

Una carga: Es la fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.

Cambio de humedad: se refiere al cambio de concentración del vapor en el aire.

Cambio de presión: es la fuerza que aplica un gas, un liquido o un sólido en la superficie del terreno.

Todas las características de un suelo vienen dadas por un proceso de formación, es por ello que en el tema se hace mucho incapie a la Geología.

Luego de conocer todos los comportamientos de los suelos y hacer un estudio de sus características se genera una serie de soluciones para el correcto funcionamiento de las obras desde su estructura.

Los ensayos de laboratorio realizados a los suelos son escenciales para determinar las características y se basa en la granulometría para determinar sus comportamientos, es decir, los suelos se observan desde un comportamiento Micro hasta comprender terrenos a nivel general.

La ingenieria Geotecnica: Es la rama de la ingeniería civil que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de los materiales provenientes de la Tierra.

Esto implica que, el profesional en el área o el ingeniero geotécnico, tiene como función investigar el suelo y las rocas por debajo de la superficie determinando sus propiedades, diseñando las cimentaciones para estructuras.

Los ingenieros geotécnicos como investigadores, indagan acerca de los riesgos que existen para el hombre, las propiedades, características, riesgo para los seres humanos, los fenómenos ambientales naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caídas de roca.

Campo de estudio

Anteriormente a la geotecnia se le conocía como, la mecánica de suelos que se trata de lo que que hemos mencionado con anterioridad. Pero hoy día, ha adquirido términos amplios que incluyen la ingeniería sísmica, la producción de materiales geotécnicos, mejoramientos de las características del suelo, interacción suelo – estructura y otros.

Luego de abarcar un amplio número de conceptos y un análisis general de lo que significa la geotecnia se puede decir tres cosas:

  1. La geotecnia se ocupa principalmente de generar soluciones para el correcto desplante de las estructuras en la superficie terrestres.
  2. El comportamiento del suelo frente a una carga depende de variados factores tales como la geología, zona sismica, humedad o composición mineralógica.
  3. Optando por esta rama de la ingenieria civil se puede participar desde el diseño de las soluciones viables a los problemas que se presentan en las obras hasta la construcción como tal de esos diseños.

Aplicaciones prácticas

Para una mayor comprensión de lo que significa esta ciencia aplicada a las obras civiles pudiésemos mencionar el siguiente ejemplo didáctico y práctico:

Si te paras sobre el lodo, imagina que atas a tus pies un par de piezas planas de madera con una medida aproximada de 40 cm cada una, ya no te hundes tan fácilmente, ¿verdad? Y si las medidas de los trozos de madera fueran más grandes, ¿cuánto más grande deben ser para que no te hundas?

Y si ingresas al lodo, pero, ahora no en trozos de madera sino en unos sancos, ¿Cuán largos deben ser esos sancos para no hundirte más? De esta manera rudimentaria se puede dar inicio al estudio de la mecánica de suelos; ¿cuál debe ser el área de desplante para sostener una estructura de toneladas de peso?

Y para el caso de pilotes y pilas ¿cuál debe ser el área friccionante para que la estructura no se mueva ni se hunda? O mejor aún, ¿cuál debe ser la profundidad hasta encontrar un estrato de suelo competente?

He allí la importancia de la Geotecnia y sus ramas en la geología e ingeniería civil.

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