El terreno, un material tan incómodo como inevitable

17-06-2021 | Publicado por Joaquín Martí

De los muchos materiales involucrados en nuestras construcciones, el terreno es, con mucho, el más problemático. Y es el único que figura en absolutamente todas nuestras construcciones, aunque sólo fuera para transferir su peso propio.

Los demás materiales, como el hormigón o el acero, los produce el hombre en base a especificaciones estrictas y, con bastante aproximación, conocemos su comportamiento y las prestaciones que pueden aportar. Pero el terreno nos viene dado, heredado de la naturaleza, y aparte de algunas medidas de mejora, lo único que podemos hacer es evaluar sus propiedades y tenerlas en cuenta en el diseño de nuestras estructuras.

Para obtener esas propiedades, perforamos sondeos y excavamos calicatas, tomamos muestras que ensayamos en el laboratorio y tratamos de hacernos una imagen 3-D en base a estas observaciones locales. Son métodos que serían claramente suficientes si estuviéramos tratando con un material razonablemente uniforme y de comportamiento sencillo, pero la realidad es muy otra.

El terreno se compone de varias fases, al menos sólidos y líquidos y, en muchos casos, también gases. Por sencillez, nos gustaría que la relación tensión-deformación fuera lineal, pero en suelos normales deja de serlo tras deformaciones ridículamente pequeñas, del orden de 10^-5. Esto complica las cosas enormemente y, por si fuera poco, el comportamiento frecuentemente entraña otras características como plasticidad (tanto desviadora como volumétrica), anisotropía, reblandecimiento por deformación, dependencia de la historia tensional, efectos reológicos, etc., además de las peculiaridades de su comportamiento cíclico y dinámico.

Para acomodar la variabilidad del terreno natural, la complejidad de su comportamiento y las incertidumbres en nuestra evaluación de sus propiedades, los diseños estructurales generalmente aplican mayores factores de seguridad al terreno que al resto de materiales. Esta estrategia, sin embargo, no sirve cuando se está intentando interpretar un fallo ya ocurrido, tarea que no puede realizarse usando propiedades conservadoras, sino que requiere representar el comportamiento real.

A pesar de estas complejidades, o quizá a causa de ellas, Principia ha mantenido tradicionalmente una elevada competencia en la simulación de problemas geotécnicos. De hecho, del orden del 15% de nuestros proyectos involucran actividades sofisticadas de simulación geotécnica.

A veces se trata de cimentaciones pilotadas de puentes, tanques, aerogeneradores, incluso un túnel, con cargas estáticas y dinámicas. Y también las cimentaciones someras deben analizarse en relación con sus asientos y estabilidad.

Otras veces son las minas, sean de interior o a cielo abierto, las que requieren los estudios, o son sus balsas de residuos. O es la estabilidad de presas de tierra o escollera, especialmente bajo cargas sísmicas, o la de almacenamientos subterráneos para residuos nucleares, o la de túneles excavados con diversos procedimientos. A veces se trata simplemente del posible fallo de taludes naturales en suelo o roca. Y la investigación de accidentes, como el de la mina Esterhazy en Canadá o el fallo de la presa de estériles de Aznalcóllar, plantean especiales dificultades por el grado de precisión que su simulación requiere.

La carga sísmica motiva muchas de nuestras actividades geotécnicas: cuantificación de la peligrosidad y riesgo, estudio del efecto sitio, evaluación del potencial de licuefacción, comportamiento dinámico de cimentaciones superficiales y profundas, interacción suelo-estructura y suelo-agua-estructura, etc.

En dos palabras, el terreno es un material muy complejo que todos los proyectos incorporan inevitablemente. Y la estructura más robusta colapsará si lo hace su apoyo en el terreno.