¿Qué es la Ingeniería Geotécnica?
Si bien la Ingeniería Geotécnica forma parte fundamental de todo proyecto ligado a la infraestructura que hace posible nuestra civilización, pocos profesionales tienen una respuesta a este interrogante. En este post vamos a aclarar qué es la Ingeniería Geotécnica, qué disciplinas engloba, y por qué es tan importante en todo proyecto civil.
Contenido
Definición
Lo primero que hay que tomar en cuenta es que la Ingeniería Geotécnica es una Especialización de la Ingeniería Civil. Por lo tanto, es importante tener claro qué es la Ingeniería Civil. La Ingeniería Civil es la disciplina que incluye el análisis, diseño y construcción de una gran cantidad de estructuras y sistemas, muchos de los cuales están construidos sobre, dentro o con suelo o roca (Mitchell & Soga, 2005). Podría decirse que, básicamente, es la disciplina que provee y mantiene la infraestructura que hace posible nuestra civilización (desde puentes, muelles y rascacielos, por ejemplo, hasta las instalaciones para el lanzamiento de naves espaciales).
Figura 1 Ejemplos de estructuras que hacen posible nuestra civilización (Fuente: recopilado de www.google.com).
A partir de lo anterior, resulta evidente la necesidad de una rama especializada de la Ingeniería Civil, particularmente orientada a comprender las propiedades y el comportamiento de suelos y rocas. Surge así la Ingeniería Geotécnica, la cual se define como la disciplina que abarca la aplicación de la tecnología de la Ingeniería Civil a los materiales naturales encontrados sobre o cerca de la superficie terrestre (Holtz et al, 2011).
La Geotechnical Commission of the Swedish State Railways fue la primera institución en emplear, hacia 1922, el término Geotecnia en el sentido actual: la combinación de geología (del griego geo = tierra; y logos = estudio, tratado, ciencia) y tecnología (del griego tecno = arte, técnica; y logos = estudio, tratado, ciencia). De aquí se desprende que la Ingeniería Geotécnica resulta de aplicar la tecnología (es decir, la aplicación práctica del conocimiento generado por la ciencia – en este caso la Ingeniería Civil) a la geología (es decir, al estudio de la tierra).
Figura 2 Definición de geotecnia
En base a lo anterior, es posible intuir que la Geotecnia implica una asociación entre la teoría, necesaria para comprender las bases conceptuales físicas y mecánicas que rigen ciertos fenómenos asociados al comportamiento de suelos y rocas; y la aplicación práctica de estos conceptos en todo proyecto civil.
¿Qué disciplinas engloba la Ingeniería Geotécnica?
La Ingeniería Geotécnica abarca el estudio y aplicación práctica de diversos conceptos y teorías, las cuales pueden agruparse en tres ramas principales:
- Mecánica de Suelos. Incluye la aplicación de los principios básicos de la mecánica a los suelos, incluyendo cinemática, dinámica, mecánica de fluidos, y mecánica de materiales. De acuerdo a esto, el suelo (al igual que el agua, el acero o el concreto, por ejemplo) es considerado como un material ingenieril, cuyas propiedades y comportamiento debe ser comprendidos para construir con, dentro o sobre el mismo.
- Mecánica de Rocas. De manera similar al caso anterior, incluye la aplicación de los principios básicos de la mecánica a las rocas, considerando las mismas como un material ingenieril.
- Ingeniería de Fundaciones. Esta rama aplica la Ingeniería Geológica, la Mecánica de Suelos, la Mecánica de Rocas, y la Ingeniería Estructural, al diseño y construcción de fundaciones para proyectos civiles. El objetivo fundamental de esta disciplina, es que el Ingeniero Geotécnico sea capaz de predecir el comportamiento y la respuesta del suelo o roca de fundación, ante las solicitaciones provenientes de la superestructura.
La siguiente gráfica esquematiza las ramas de la Ingeniería Geotécnica, destacando el alcance general de cada una.
Figura 3 Disciplinas integradas en la Ingeniería Geotécnica
Frecuentemente, en la ingeniería práctica las tres ramas arriba mencionadas se analizan como diferentes partes de un mismo problema: es necesario, primeramente, determinar y comprender las propiedades de los materiales suelo y/o roca, y posteriormente predecir y evaluar su comportamiento ante solicitaciones externas asociadas a proyectos civiles.
Importancia de la Ingeniería Geotécnica en Proyectos Civiles
En la Sección 1 de este post, se mencionó que la Ingeniería Civil es, básicamente, la disciplina que provee y mantiene la infraestructura que hace posible nuestra civilización. Y en este contexto, cabe entonces preguntarse ¿por qué es importante la Ingeniería Geotécnica?
Si nos ponemos a pensar, la razón es simple: no es posible diseñar o construir ninguna estructura civil terrestre o extraterrestre, sin considerar los suelos y/o rocas de fundación. El performance, economía y seguridad de cualquier estructura civil, están afectados, e incluso controlados, por sus fundaciones (Holtz et al, 2011). Veamos algunos ejemplos.
El suelo y las rocas son frecuentemente empleados como materiales de construcción, debido a que los mismos constituyen el material de construcción más barato posible. Sin embargo, sus propiedades ingenieriles de resistencia y compresibilidad son frecuentemente pobres, por lo que deben tomarse medidas para densificarlos, incrementar su resistencia, o incluso reforzarlos para que puedan comportarse satisfactoriamente. Terraplenes de carreteras y ferrocarriles, aeródromos, presas de tierra y roca, diques y acueductos, son ejemplos de estructuras de tierra, de las que el Ingeniero Geotécnico es responsable por su diseño y construcción.
Por otro lado, dado que gran parte de la superficie terrestre está cubierta por suelo (o agua), las rocas son importantes para estructuras subterráneas, tales como túneles, estructuras de almacenamiento de petróleo, y minas, por nombrar algunas. Sin embargo, algunos problemas asociados a rocas ocurren también en superficie, como es el caso de fundaciones de edificios y presas apoyadas en roca, excavaciones profundas en el lecho rocoso, o estabilización de taludes rocosos.
En los últimos 20 o 30 años, los ingenieros geotécnicos han venido participando con cada vez mayor protagonismo en la solución de problemas ambientales, particularmente de aquellos en los que suelos y rocas están involucrados. Entre los problemas de mayor complejidad, se encuentran los asociados a aguas contaminadas, disposición adecuada de desechos sólidos, diseño y construcción de depósitos para desechos nucleares, y mitigación de amenazas asociadas a depósitos de fluidos subterráneos.
Resulta evidente la importancia de la Ingeniería Geotécnica en toda obra civil, de manera que la misma sea segura y funcional durante su vida útil.
Como cierre a este artículo, es importante resaltar que la Ingeniería Geotécnica combina matemáticas y física básica, geología y pedología, con ramas tan diversas de la ingeniería como hidráulica, estructuras, transporte, construcción, medio ambiente y minas; lo que la convierte en un campo excitante y exigente para cualquier profesional de la Ingeniería Civil y Geológica.
Referencias
- Holtz, R.; Kovacs, W. & Sheahan, T. (2011) “An Introduction to Geotechnical Engineering”. Second Edition. Prentice Hall. New Jersey, USA.
- Mitchell, J.K. & Soga, K. (2005) “Fundamentals of Soil Behavior”. Third Edition. John Wiley & Sons, Inc. New Jersey, USA.
