La importancia del estudio de suelos

Muchos pensarían que construir un edificio o una casa es simplemente cuestión de escoger el terreno, contratar un proyectista, contar con los materiales y con la empresa constructora que se encargará de convertir el sueño de un individuo o familia en realidad. Sin embargo, hay un punto que no debe ignorarse antes de edificar cualquier obra: el estudio de suelo. La Ingeniería Geotécnica es la encargada de realizar esta vital tarea.

El terreno de cimentación tiene características erráticas que no pueden compararse a otros elementos y factores presentes en una obra. Uno puede contratar al mejor proyectista (arquitecto/ ingeniero/ mmo), los más destacados albañiles o encargar los materiales de la mayor calidad, pero si las bases de la construcción son inadecuadas, todo el cuidado puesto en ella no tendrá sentido. Habremos dejado al azar un factor muy valioso, que podría traer muy graves consecuencias a mediano plazo.

El estudio de suelo permite determinar las características físicas y mecánicas del mismo, definiendo el perfil estratigráfico, profundidad de cimentación, tipo de cimiento, los parámetros de resistencia a utilizar en el cálculo de las fundaciones de las estructuras a construirse y las recomendaciones sobre movimientos de suelos (excavaciones, rellenos, recambios), presión lateral en bases de sostén, agresividad al hormigón, etc.

El por qué de un estudio de suelos

Para esclarecimiento de las partes y otros interesados en obras de construcción civil, se indican algunos motivos esenciales que determinan la necesaria ejecución de estudios de mecánica de suelos o ingeniería geotécnica, y que se exponen seguidamente en forma muy abreviada:

• Para el fabricante, proveedor, profesionales proyectistas y calculistas: deben cubrir su responsabilidad técnica, en un área muy especializada que generalmente no es de su manejo -al menos práctico-, particularmente la definición de la profundidad de las excavaciones o los empujes en muros de subsuelo.
• Para el comitente: un estudio experimentado puede sugerir mejores tensiones del terreno, y con ello menor volumen de fundaciones (excavación, hormigón e hierro), por lo cual es probable que el ahorro en pesos en este ítem sea mayor que el costo del mismo.
• Para los vecinos linderos: asentamientos mínimos que no afectan la seguridad del edificio ni de los contiguos, pueden producir un cuadro de pequeñas fisuras y problemas de funcionamiento (cierre de aberturas o roturas de circuitos hídricos).

Para la elaboración de un informe geotécnico (en obras civiles urbanas o rurales -no pensado en mega construcciones-), se requiere cumplimentar las siguientes etapas:

• En campo: Perforaciones y extracción de muestras, determinación de la compacidad del suelo mediante Ensayo de Penetración Estándar (SPT), pruebas de medición de la resistividad eléctrica del terreno y precisión de la profundidad del agua subterránea.
• En Laboratorio: Identificación y clasificación de suelos (SUCS – HRB), determinación de humedad natural, límite líquido y plástico, precisión de los tamaños de partículas (granulometrías) y demás sondeos que puedan ser necesarios en cada caso como ensayo de caja de corte, triaxial, análisis químico del suelo-agua, prueba de consolidación, de compresión, entre otros, que brindan parámetros de resistencia, de agresividad al hormigón y deformabilidad.
• Informe Geotécnico final: se realiza un perfil estratigráfico (alternativas sobre tipos de cimentación a utilizar); determinación de cotas o profundidades de cimentación, tipo de cimiento, tensiones admisibles del suelo y coeficientes de balasto. También se definen los parámetros geotécnicos necesarios para proyectar estructuras de soporte a la presión lateral, a esfuerzos excéntricos y a cargas dinámicas a través de vibraciones. Se contemplan recomendaciones sobre movimiento de suelos vinculado a excavaciones, rellenos, recambio de material por seleccionado de cantera y métodos varios de mejoramiento del terreno, finalizando con sugerencias para la etapa de proyecto y de dirección de obra.

1ra. etapa – TRABAJO DE CAMPO

En esta primera etapa del estudio de suelos, parte del personal de la empresa realiza los sondeos anteriormente pactados con el cliente en el campo/terreno según los datos que el mismo suministra previamente (obra a realizar, metros cuadrados, cantidad de pisos, existencia de subsuelo, cargas de uso, etc.).

Las perforaciones se realizaran mediante la utilización de equipos manuales o mecánicos (rotativo o de percusión), en profundidades de 5 a 25 metros en un diámetro de 3 a 4 pulgadas. Primero se hará una extracción de muestras representativas del suelo cada metro de perforación, de esta forma se evaluará la resistencia de los estratos con ensayos de penetración normalizados SPT según norma ASTM D 1586 / 84.

El examen consiste en utilizar el pisón normalizado de 65 kg de peso con un recorrido de 75 cm de altura el cual golpea haciendo penetrar la punta de ensayo, contando los golpes necesarios para lograr una penetración de 30 cm.

Se perfora con mechas y/o triconos entre 3” y 4 “, usando la mesa rotary e inyección de agua con lodos bentoníticos a través de una bomba. Cada metro de avance se realizan los ensayos de SPT normalizados utilizando el sacamuestras Terzaghi con cuatro tubos de PVC de diámetro 35 mm en suelo.

2da. etapa – TRABAJO DE LABORATORIO

Todas las muestras tomadas en el campo son transportadas al laboratorio donde son ensayadas según lo indicado en la página anterior.

3ra. etapa – INFORME GEOTÉCNICO FINAL

Con todos los resultados de campo y laboratorio se realiza el informe final, donde se brinda todo el desarrollo de las recomendaciones y parámetros necesarios para el diseño de las cimentaciones y estructuras adicionales vinculadas a la misma, además de prevenir sobre la existencia de suelos especialmente complejos como arcillas expansivas, limos arenosos colapsables, limitación de espesores en superficies resistentes (como sucede en varios sectores de la ciudad de Bahía Blanca), aparición de estratos blandos a ciertas profundidades, etc.

Beneficios de realizar “estudios y ensayos” en la etapa de proyecto y durante la ejecución de la obra

• La recta corresponde a los “Costos de estudios / investigación y ensayos”. Conforme se incrementan los mismos impactan en forma lineal con el costo final del proyecto (a cargo del comitente).
• Curva “Costo de construcción de la obra”: la misma arranca con un valor mínimo y luego se hace asintótico (horizontal/plana).

¿A qué se debe el cambio que presenta la curva?

En el caso de no realizar ensayos (en general, no se limita al caso de estudios de suelos), el proyectista, estructuralista y contratista, deben adoptar soluciones conservadoras, que frecuentemente son onerosas para asegurar un comportamiento satisfactorio. A medida que se hacen “estudios y ensayos”, esos costos bajan, hasta alcanzar un mínimo que se mantiene constante a pesar de incrementar la inversión de los mismos. Es decir, cuando se alcanza esa horizontalidad, los costos se trasladan directamente como gastos de la obra sin impactar en economías en la obra propiamente dicha.

• Curva superior “Costo total del Proyecto”: corresponde a la suma de las dos curvas anteriores. La misma presenta un mínimo, que implica la condición óptima.

Sintetizando:

• La no ejecución de “estudios y ensayos” en principio conduce a sobrecostos para el proyecto.
• El exceso de dichos análisis no asegura la mejor economía de un proyecto.
• El desafío es que los profesionales especialistas de cada disciplina intervengan, generando el equilibrio justo de estudios para optimizar el proyecto.

En el caso de la Mecánica de Suelo, Geotecnia o Estudios de Suelos, lo recomendable para obras urbanas de viviendas, edificios y depósitos es realizar entre dos y tres sondeos, según el tamaño del proyecto (hay normas y recomendaciones). No se justifica ejecutar un examen por columna. El trabajo sistemático de la Dirección de Obra, al momento de formalizar las aperturas de cada una de las excavaciones para las bases, permitirá tener una vigilancia y control sobre todo el conjunto de cimentaciones. La detección de anormalidades durante la excavación conducirá a la consulta de los especialistas y, eventualmente, podrá optarse por realizar algún trabajo complementario de menor escala.

Ventajas del Estudio de Suelos y del trabajo interdisciplinario

La ejecución de un estudio de suelos es sumamente significativo para cualquier construcción a realizar, desde una edificación pequeña hasta grandes edificios y, sin dudas, en obras de gran envergadura que puedan incluir tanques, galpones, depósitos, silos, compresores, canales, presas, puentes, obras viales, entre otros, ya que nos otorga toda la información necesaria sobre el tipo de tierras que hay en el terreno y cómo se comporta el mismo, logrando así diseñar y calcular las cimentaciones, estructuras anexas y paquetes estructurales que mantendrán la estabilidad y seguridad de la obra futura a lo largo de su vida útil.

Todo lo que se encuentra por debajo de la capa aisladora es muy difícil de mejorarlo una vez que se termina la obra. En efecto, cambiar una puerta, mejorar la aislación de una ventana, modificar el tipo de cubierta (teja por chapa) y tantas otras cuestiones, son relativamente accesibles. Sin embargo, cuando una edificación está terminada, realizar modificaciones en la cimentación o nivel de piso, pueden ser tareas muy onerosas y complejas, por no decir prácticamente imposibles o económicamente inviables para algunos proyectos. Esto permite inferir que no es conveniente escatimar esfuerzos en estas etapas.

Desde luego que a esto se sumarán conforme avance el plan y/o la obra, otras especialidades de la ingeniería: tecnología de los materiales, aislaciones, ascensores, bombas, etc. Tanto el proyecto como la ejecución de una cimentación es un trabajo claramente interdisciplinario. La geotecnia es una de las primeras especialidades que interviene para colaborar con el Proyectista, atento que en algunos lugares las condiciones del terreno pueden ser determinantes para la adopción de la construcción.

Sumado a la Geotecnia es conveniente contar con el asesoramiento de un Agrimensor o Ingeniero para el replanteo de terreno, tanto para constatar las medidas (previo a la ejecución del proyecto), así como el amojonamiento al momento de iniciar la obra, para no invadir al vecino.

En conclusión, hoy en día con todos los conocimientos y certezas que se tienen sobre cómo el suelo cambia su comportamiento según qué tipo es y las condiciones en las que se encuentre no se puede desestimar el hecho de realizar previo a cualquier otra etapa de la obra el estudio de suelos, ya que nos otorgará muchísima información y al aplicarla estaremos cubiertos sobre la seguridad de las cimentaciones de la misma, siendo el pilar fundamental en toda edificación.