Semana 16
GEOLOGÍA APLICADA A LA INGENIERIA CIVIL
La geología es de suma importancia para la
ingeniería civil; ya que nos ayuda al momento de cimentar y conocer el tipo de
suelo donde se trabaja y las rocas existentes en ella, para así poder lograr
una buena construcción.
GEOTÉCNIA:
La Ingeniería geotécnica es la
rama de la Ingeniería civil e ingeniería geológica que se
encarga del estudio de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de
los materiales provenientes de la Tierra. Los ingenieros geotécnicos investigan
el suelo y las rocas por debajo de la superficie para determinar
sus propiedades y diseñar las cimentaciones para
estructuras tales como edificios, puentes, centrales hidroeléctricas,
estabilizar taludes, construir túneles y carreteras, etc.
El ingeniero civil se enfrenta a una gran
variedad de problemas, en los que el conocimiento de la geología es necesario.
Algunos principios básicos de la geología son:
• Conocimiento
sistematizado de los materiales.
• Los
problemas de cimentación son esencialmente geológicos. Los edificios, puentes,
presas, y otras construcciones, se establecen sobre algún material natural.
• Las
excavaciones se pueden planear y dirigir más inteligentemente y realizarse con
mayor seguridad.
• El
conocimiento de la existencia de aguas subterráneas, y los elementos de la
hidrología subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la
ingeniería práctica.
• El
conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte
y sus sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos
de defensa de márgenes y costas.
•
La
capacidad para leer e interpretar informes geológicos, mapas, planos geológicos
y topográficos y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas
obras.
• La
capacitación para reconocer la naturaleza de los problemas geológicos.
GEOLOGÍA
EN OBRAS VIALES:
La geología en obras viales juega un papel
muy importante pues la mayoría de las carreteras, túneles, y demás obras viales
utilizan la geología para realizar estudio de suelo de los terrenos que se utilizaran
para dichas obras.
Cimentación de Puentes:
Como antecedente necesario deberá
recalcarse la gran importancia de la geología en la cimentación de los puentes.
Por muy científicamente que esté diseñada una columna de un puente, en
definitiva el peso total del puente y las cargas que soporta deberán descansar
en el terreno de apoyo. Por ello la geología ayuda en este trabajo a conocer el
terreno y poder hacer una buena cimentación.
Carreteras:
Se puede esperar que todo proyecto de
carreteras importante encuentre una gran variedad de condiciones geológicas,
puesto que se extienden grandes distancias. Aunque será extraño que una
carretera requiera actividades constructivas en las profundidades del subsuelo,
pero si es necesario la geología en los cortes que se realizan para lograr las
gradientes uniformes que demandan las autopistas modernas.
GEOLOGÍA EN OBRAS HIDRÁULICAS:
Centrales hidroeléctricas
subterráneas:
La idea de situar centrales hidroeléctricas
o de bombeo subterráneas es casi tan conocida, que han dejado de ser novedad en
el diseño; pero para llevar a cabo esta construcción es necesario conocer de
geología y de los diversos métodos geológicos; ya que este trabajo tiene mucho
que ver con el estudio de suelo y subsuelo.
Cimentación de presas:
La construcción de una presa almacenadora
de agua altera más las condiciones naturales que cualquiera otra obra de la
ingeniería civil. Esta es importante por la función que desempeñan: el de almacenamiento de agua para el suministro de
avenidas, recreación o irrigación. En esta construcción se debe conocer bien el
suelo donde se hará la cimentación: y es allí donde entra el conocimiento de la
geología.
GEOLOGÍA EN EDIFICACIONES:
La geología en las edificaciones constituye
la zapata en la cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la
actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre la cual
los ingenieros civiles deben construir.
Si no se realizan los estudios del suelo
debido la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los
cuales son muy difíciles de reparar estando ya la edificación terminada.
En conclusión por medio de la geología se
sabrá si el suelo tiene las condiciones aptas para que logre el objetivo
ingenieril que es que el diseño estructural y el comportamiento del suelo
tengan una relación provechosa.
Aplicación geológica a la
edificación:
• Antes
de construir un edificio se hace necesario un informe geológico
(Informe Geotécnico) que defina el tipo de cimentación y el nivel de apoyo en
el terreno, las presiones de trabajo y los asientos asociados con los mismos y
los eventuales problemas de ejecución.
•
Este
tipo de informe es particularmente importante sino imprescindible, en
las poblaciones situadas en zonas sísmicas o próximas a volcanes considerados
inactivos, en las que las construcciones se tienen que hacer con muchas más
garantías.
•
Desgraciadamente,
esto ha costado muchas vidas humanas, no siempre se realizan estos estudios
geológicos, por lo que se hace necesario el que la legislación contemplen este
aspecto en su verdadera importancia, obligando a su realización y a un control
de calidad durante la ejecución de la obra.
FUERZAS INTERNAS Y EXTERNAS:
La Geodinámica es una rama de la Geología,
que trata de los agentes o fuerzas que intervienen en los procesos dinámicos de
la Tierra. Se subdivide en:
• Geodinámica
interna o procesos endógenos: De los factores y fuerzas profundas del interior
de la Tierra; así como de las técnicas y métodos especiales para el conocimiento
de la estructura de las capas más profundas (técnicas geofísicas).
• Geodinámica
externa o procesos exógenos: De los factores y fuerzas externas de la Tierra
(viento, agua, hielo, etc, ligada al clima y a la interacción de éste sobre la
superficie o capas más externas).
ASPECTOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS A
CONSIDERAR:
Los estudios geológicos y geotécnicos deben
considerar los siguientes aspectos para el diseño adecuado y construcción
eficiente de carreteras:
a) En la conformación de terraplenes:
•
Conformación
con suelos apropiados.
•
El
material de los terraplenes tiende a consolidarse.
•
Es
necesaria la compactación enérgica y sistemática.
•
Propiedades
del terreno natural de cimentación.
•
Estabilidad
de taludes.
•
Problemas
de corrimientos o deslizamientos rotacionales.
•
Zonas
de capa freática somera.
b) En cortes o desmontes:
•
Reconocimiento
geotécnico adecuado.
•
Estabilidad
de taludes.
•
Naturaleza
de los materiales.
c) En explanadas:
•
Es
apoyo para el firme.
• El
comportamiento del firme está ligado a las características resistentes de los
suelos de la explanada.
•
El
firme protege a la explanada de los agentes atmosféricos.
•
Capacidad
soporte de la explanada adecuada.
• Los
suelos de la explanada deben seleccionarse con criterios más estrictos que para
el resto del terraplén.
d) Otros problemas geotécnicos:
•
Zonas de turbas o de arcillas muy
compresibles.
•
Zonas de nivel freático muy superficial.
•
Zonas de rocas alteradas.
•
Erosiones y arrastres de materiales en
laderas.
•
Vados o zonas inundables.
•
Carreteras en la proximidad de ríos y arroyos.
•
Zonas de gran penetración de la helada.
•
Fallas geológicas.
MEDIDAS A TOMAR EN CUENTA:
LOCALIZACION:
Deben buscarse
lugares en los cuales el suelo sea estable, donde no exista posibilidad de
deslizamiento o caída de rocas en caso de sismo. Evite ubicarse en el
cauce de los ríos.
La vivienda debe
construirse alejada de laderas de los cuales se tenga duda de
su estabilidad o realice la estabilización y protección
del talud. No construya sobre suelos sueltos en ladera, ya que durante un
sismo se pueden soltar fácilmente y arrastrar la vivienda. Si la pendiente de
la ladera es mayor a 30% se debe buscar la asesoría de un ingeniero de
suelos y un ingeniero estructural.
CONFIGURACIÓN
ESTRUCTURAL:
Geometría: Se
deben construir muros en dos direcciones perpendiculares entre sí,
la geometría de la vivienda debe ser regular y simétrica. Una vivienda
simétrica, bien construida, resiste mejor la acción de los terremotos. Se
debe evitar construir viviendas con formas alargadas y angostas donde el largo
de la vivienda es mayor a 3 veces su ancho.
Resistencia: Es
necesario garantizar uniformidad en el uso de los materiales en los muros,
estructuras, cubiertas y demás. Esto permite una respuesta integral de la
edificación en caso de sismo. La vivienda debe ser firme y
conservar el equilibrio cuando es sometida a la vibración de un terremoto.
Viviendas poco sólidas e inestables se pueden volcar o deslizar.
Rigidez: Es
deseable que los elementos que conforman la estructura de la
vivienda se empalmen monolíticamente como una unidad y que se forme poco
cuando la vivienda se mueve ante la acción de un sismo.
Continuidad: Para
que una edificación soporte un terremoto su estructura debe ser
sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus
dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural
desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas
nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o
el colapso de la edificación.
MATERIALES:
Los materiales
deben ser de buena calidad para garantizar una adecuada resistencia y capacidad
para absorber y disipar la energía que el sismo le otorga cuando la
edificación se sacude.
Cemento: El cemento debe
estar en su empaque original, fresco y al utilizarse se debe asegurar que
conserve sus características de polvo fino sin grumos.
Agregados: La
grava y la arena no deben estar sucias o mezcladas con materia orgánica
(tierra), pantano y arcilla. Esto produce que la resistencia del concreto
disminuya notablemente o se produzca gran cantidad de fisuras en los morteros.
