18. Reconocimientos geotécnicos – resumen y conclusiones
Todo proyecto de construcción requiere de un conocimiento fiable del terreno en el cual se ubica la obra. Dado que este conocimiento requiere una información precisa sobre las características que presenta el terreno hasta la profundidad de influencia de la obra, es indispensable realizar trabajos (prospecciones o reconocimientos geotécnicos) que permitan reconocer el suelo a profundidades que van más allá de las que pueden alcanzarse con medios convencionales.
Las prospecciones geotécnicas son el conjunto de técnicas de reconocimiento que permiten identificar el terreno en dicha profundidad, de forma fehaciente e inequívoca, y posibilitan la toma de las muestras adecuadas del subsuelo, necesarias para la realización de ensayos en laboratorio. Así mismo, posibilitan la realización de ensayos “in situ”, imprescindibles cuando la naturaleza del terreno no permite la obtención de muestras que mantengan las características del material una vez extraídas.
El procedimiento de prospección geotécnica considerado por antonomasia es el sondeo, consistente en la ejecución de una perforación llevada hasta la profundidad requerida. El método de sondeo considerado «por defecto» para un reconocimiento geotécnico es el sondeo a rotación y obtención de testigo continuo, realizado mediante el avance de una batería dotada de una corona de corte, que permite extraer testigos del subsuelo mediante maniobras sucesivas, identificando a cada profundidad él tipo de terreno existente.
Si has llegado hasta aquí y esta información te parece útil, no olvides clicar en alguno de nuestros anunciantes, nos permites así mantener este sitio y pagar los gastos de alojamiento… GRACIAS!!!!
Existen otros procedimientos de sondeo, que, si bien pueden resultar más económicos, no permiten asegurar la factibilidad de la perforación en cualquier tipo de terreno, por lo que su uso debe restringido a los casos en que el suelo permite su uso. De otro lado, estas otras metodologías no permiten garantizar las dos premisas básicas del reconocimiento: su carácter fehaciente e inequívoco.
El sondeo perforado mediante barrena helicoidal maciza, por ejemplo, es factible en caso de suelos cohesivos y de consistencia inferior a dura, no siendo en ningún caso apropiado para suelos no cohesivos (arenas o para gravas), suelos coherentes duros, rocas blandas o duras. El ripio de perforación obtenido mediante este tipo de sondeo no puede ser considerado como representativo de una profundidad determinada del terreno, pues el avance de la barrena mezcla el material de diversas cotas y destruye completamente su estructura, por lo que la testificación debe realizarse mediante la toma discontinua de muestras (muestras inalteradas o muestras de ensayos SPT, por lo general) cuyo espaciado conviene no sea superior a más de 1 m de perforación a fin de preservar un grado de certidumbre mínimamente tolerable.
Los reconocimientos ejecutados mediante barrena helicoidal hueca permiten el avance en terrenos poco cohesivos o granulares, pero tampoco es hábil para suelos de compacidad densa o consistencia dura, así como rocas blandas o duras. También se trata de un sondeo con testificación discontinua, por lo que, a intervalos apropiados, y en general con un espaciado no superior a 1 m, es necesaria la toma de muestras mediante otros procedimientos (muestras inalteradas, muestras de ensayo SPT).
Los sondeos realizados mediante avance a percusión requieren de la misma sistemática que los sondeos a rotación y con obtención de testigo continuo, por lo que el útil de toma de muestras debe ser retirado por maniobras. La percusión con tubo continuo no garantiza una testificación correcta ni fehaciente del material sondeado, puesto que la recuperación del mismo es discontinua, y el testigo comprimido (que, llegado un punto, acaba siempre impidiendo la entrada de suelo en la tubería) no permite determinar de forma segura la cota concreta en la que se producen los cambios de materiales.
Para obras de menor entidad y terrenos con garantías geotécnicas muy favorables, es posible limitar los reconocimientos geotécnicos a catas, realizadas con máquinas excavadoras adecuadas. En todo caso, la profundidad de estudio máxima que puede abordarse no supera los 3 – 4 m. Este método de prospección es muy adecuado para estudios de detalle, como en el caso de la verificación del tipo de cimentación ya existente en una obra que presente patologías o en la que se prevea una rehabilitación, pudiendo realizarse por medios manuales si las condiciones de acceso no permiten el uso de maquinaria.
No obstante, debe considerarse que el volumen y área afectada por una cata puede ser, en determinados casos, tan importante en relación a la ocupación de la obra, que puede poner en riesgo el apoyo de una cimentación.
Tanto durante la ejecución de los sondeos, como (en su caso) de catas, es imprescindible completar un correcto reconocimiento del terreno mediante la toma de muestras, cuya calidad será la adecuada para asegurar la persistencia de las características del terreno al llegar al laboratorio, en el cual se realizarán los ensayos oportunos que permitan la identificación del suelo, y la valoración de sus propiedades mecánicas (resistencia y deformación esencialmente.)
Los procedimientos de toma de muestras consideradas inalteradas más usuales en la prospección geotécnica son los siguientes:
Muestras obtenidas en sondeo:
- Toma de muestras mediante muestreador de pared gruesa con estuche interior de
PVC, hincado mediante golpeo (para suelos de consistencia media a firme). - Toma de muestras mediante muestreador de pared delgada o tubo Shelby (para suelos de consistencia blanda).
- Obtención de testigo mediante batería de tubo doble (para suelos de consistencia
dura, rocas blandas y rocas fracturadas) y posterior parafinado o plastificado. - Obtención de testigo mediante batería de tubo simple (para rocas duras y poco fracturadas) y posterior parafinado o plastificado.
Muestras obtenidas en cata:
- Tallado y obtención de muestras inalteradas tomadas en bloque.
De los reconocimientos geotécnicos de suelos también pueden obtenerse muestras representativas básicas mediante la recuperación de testigos de sondeo, la realización de ensayos SPT (siempre que el suelo sea de grano fino), o la toma de muestras a granel en catas.
Igualmente pueden obtenerse muestras de las aguas presentes en el subsuelo mediante procedimientos de muestreo que eviten de forma imperativa la alteración de las propiedades químicas originales del agua (especialmente en lo referido a su conservación hasta la llegada al laboratorio de ensayos).
Los suelos no cohesivos (arenas y gravas) no permiten un muestreo del cual se recupere un material que conserve su estructura original, perdiendo por lo tanto sus características mecánicas iniciales, por lo que la valoración de sus propiedades debe ser realizada mediante ensayos de identificación básica y apoyada por ensayos «in situ» que permitan bien una determinación directa, o bien correlacionada, de los descriptores geotécnicos necesarios.
Tanto en suelos susceptibles de ser muestreados con garantía de obtener muestras inalteradas, como en aquellos en los que ello no es factible, es usual la realización de ensayos «in situ» como parte de las labores de reconocimiento geotécnico.
Un ensayo geotécnico «in situ» consiste en la comprobación y medida de la respuesta del terreno ante una solicitación mecánica normalizada, consistente en la aplicación de una carga. Esta carga puede ser dinámica o estática, determinándose en el primer caso la resistencia a la rotura del suelo, y en el segundo, tanto la resistencia a la rotura, como la deformabilidad del mismo (o exclusivamente lo segundo).
El resultado de los ensayos «in situ» puede ser relacionado con los descriptores geotécnicos del material bien por determinación directa de un parámetro intrínseco del material (la resistencia al corte o el módulo de deformación, por ejemplo) o bien mediante una correlación empírica y contrastada entre este resultado y una propiedad característica.
Se denomina correlación a una estimación basada en la práctica que establece una correspondencia entre el resultado de un ensayo, y una propiedad geotécnica del suelo.
Si bien las correlaciones pueden tener cierto fundamento teórico básico, en general se basan en estudios repetitivos de comportamiento de los materiales, por lo que en todos los casos deben ser aplicadas con suma prudencia, experiencia local, y atendiendo a la obligada correspondencia entre las características de los materiales para los que se ha establecido la correlación, y aquellas sobre los otros en los que se aplica. Resulta incorrecto e imprudente, por ejemplo, basar la determinación de la tensión admisible de una cimentación sobre un suelo arcilloso, sobre correlaciones planteadas para suelos granulares (como por ejemplo las establecidas en base al ensayo SPT).
Los ensayos «in situ» de uso más extendido en el ámbito de la geotecnia (por ser los más económicos) son los ensayos de penetración, y de entre ellos, los ensayos de penetración dinámica, consistentes en la simple valoración de las características del terreno en base a la resistencia que ofrece el mismo al avance de un útil a ser hincado en el suelo. Obviamente, el procedimiento de dicho ensayo debe ser normalizado, siendo específicas las dimensiones del útil en cuestión, así como las características del sistema de hinca.
El ensayo de penetración dinámica más extendido es el Standart Penetration Test (SPT) o Ensayo de Penetración Estándar, consistente en la hinca a golpes de un tubo hueco de acero, que además de proporcionar una valoración cualitativa de la compacidad o consistencia del terreno, permite un muestreo del mismo (con limitaciones sobre su alteración, y sobre su representatividad si se trata de suelos de grano grueso). También son muy comunes los denominados penetrómetros o ensayos de penetración dinámica continua, consistentes en la hinca de un varillaje que, en su extremo inferior, cuenta con una punta ciega de geometría y dimensiones normalizadas, que como tal no permite el muestreo del terreno. 
En ningún caso puede asimilarse un ensayo de penetración dinámica a un sondeo, puesto que no es factible la obtención de material del mismo; en consecuencia, no son admisibles a esta técnica apelativos tales como sondeo penetrométrico o sondeo a percusión (ambas, formas de confundir en lo que se hace o se ofrece) al referirnos a un ensayo de penetración dinámica. El DB SE-C diferencia claramente entre un sondeo y un ensayo de penetración dinámica continua, delimitando de forma taxativa la aplicabilidad y validez de cada uno de ellos.
Un procedimiento más preciso de medir ciertas propiedades del terreno mediante la hinca ciega de un varillaje consiste en llevar a cabo el avance del mismo mediante un empuje controlado. Existen diversos métodos que posibilitan este procedimiento, agrupados todos ellos bajo la denominación de ensayos de penetración estática. Si bien la penetración en cuestión no puede denominarse estrictamente como estática, los resultados que se obtienen permiten una correlación con los descriptores geotécnicos del terreno más fiable y de mejor calidad que la que se obtiene de los ensayos de penetración dinámica (continua o SPT).
Además de estos ensayos «in situ» de coste bajo o moderado, puede recurrirse a otros ensayos de campo de mayor resolución y especificidad, entre los cuales se han descrito en el presente texto los siguientes:
- Ensayo de molinete (Vane Test): consiste en la determinación de la resistencia a la cizalla del terreno frente al empuje de un útil formado por cuatro aspas que se hincan en el suelo, y a las que se transmite un par de rotación a través de su eje, midiéndose la resistencia que ofrece el terreno a dicha rotación, y que permite una valoración directa de la resistencia al corte no drenado en arcillas saturadas.
- Ensayo presiométrico y dilatométrico: realizado en una perforación (un sondeo
geotécnico) mediante la introducción de una cámara de geometría cilíndrica dilatable, que transmite al terreno circundante una tensión radial. La medida de la tensión que puede admitir el terreno hasta llegar a rotura, así como de la deformabilidad del mismo ante dicha carga, permite una valoración de los parámetros de resistencia y deformabilidad del material. En caso de ensayarse suelos de consistencia firme a blanda, el elemento utilizado es una cámara con funda de caucho o similar, que conforma lo que se denomina un presiómetro Ménard. Si el terreno está constituido por suelos duros o rocas, la cámara que se introduce cuenta con una camisa metálica de mayor resistencia, denominándose dilatómetro. - Ensayo de carga con placa: es posible una reproducción a pequeña escala de la
solicitación que un cimiento superficial induce en el terreno mediante la aplicación de una carta controlada sobre una placa rígida, de geometría cuadrada o circular, cuyas dimensiones acostumbran a ser de 30 cm o 60 cm (de lado o diámetro), midiendo las deformaciones del terreno por el asiento que manifiesta la placa ante la carga aplicada. Dicho ensayo, denominado de carga con placa (coloquialmente ensayos de placa de carga) permite determinar directamente la capacidad portante (o tensión admisible) de una cimentación y para un terreno concreto, siempre y cuando se incremente la tensión aplicada hasta la tensión de rotura (siendo la primera una fracción de la segunda). En el tramo de aplicación de cargas en el que puede valorarse una relación de proporcionalidad entre las tensiones y las deformaciones medidas, es factible determinar los parámetros deformacionales del suelo, bien el módulo de elasticidad en suelos granulares, o el módulo de elasticidad no drenado en suelos cohesivos, y en ambos tipos de suelos el coeficiente de balasto. - Ensayos de permeabilidad y bombeo: consisten en la medida de la transmisividad hidráulica del suelo mediante la generación de un gradiente hidráulico
controlado en una perforación (un sondeo geotécnico o un pozo), midiendo el caudal de agua que es necesario aportar para el mantenimiento de dicho gradiente en situación estable, o bien determinando la variación de gradiente con el tiempo si no se aporta agua a la perforación. En los ensayos de permeabilidad el gradiente se incrementa por aportación de agua a la perforación, mientras que en los ensayos de bombeo se deprime la cota piezométrica local mediante la extracción de agua. En este segundo grupo, además de la permeabilidad del suelo, puede valorarse la capacidad de recuperación del acuífero.
