Antes de iniciar cualquier obra de ingeniería civil, es esencial entender cómo se comporta el terreno que la va a sostener. Por ello, en este artículo retomamos las nociones básicas sobre geotecnia. Como una rama clave de la ingeniería civil, permite evaluar las características del suelo y su interacción con estructuras. Por lo tanto, resulta esencial a la hora de elegir soluciones, como gaviones o geosintéticos, en favor de la seguridad y durabilidad del proyecto.  

¿Qué es la geotecnia? 

La geotecnia es la disciplina que estudia cómo se relacionan las construcciones con el terreno que las sostiene. Su campo de aplicación va más allá de la ingeniería civil, pues también juega un papel importante en la arquitectura, la minería y cualquier actividad donde la estabilidad del suelo sea clave. 

En este sentido, la Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica (SMIG) explica que esta actividad abarca el manejo de los materiales térreos de la corteza del planeta, pero mediante la aplicación de tecnología propia de la misma ingeniería civil. Dichos materiales térreos son los suelos y las rocas.  

Comprender las propiedades mecánicas e hidráulicas de estos es indispensable para diseñar cimentaciones sólidas y mitigar riesgos en estructuras que pueden ser naturalmente inestables como los taludes. Por ello, dentro de un estudio geotécnico, la mecánica del suelo juega un rol determinante para diseñar una cimentación segura. Este análisis observa principios básicos de cinemática, dinámica de fluidos, así como movimientos de los materiales hacia las capas más profundas de los suelos.  

Por lo tanto, en la mecánica de suelo se analizan las propiedades físicas y mecánicas del terreno para conocer su comportamiento ante cargas y asegurar la estabilidad de una estructura. Asimismo, abarca aspectos como la Ley de Terzagui, principio de permeabilidad que describe el flujo del agua a través del suelo, principio de consolidación y resistencia al corte para determinar la falla ante una carga. 

Suelos: comportamientos y afectaciones que exigen soluciones geotécnicas 

Ahora bien, en términos geotécnicos, los suelos están conformados por minerales o partículas orgánicas que se pueden excavar sin necesidad de explosivos, pues estos carecen relativamente de cohesión. En ese sentido, los suelos se pueden romper o disgregar fácilmente, por lo que se encuentran bajo constantes procesos de degradación que pueden dar lugar a deslaves o arrastre de detritos, por ejemplo. 

Por ello, tal como lo afirma la SMIG, comprender las propiedades y el comportamiento de la mecánica del suelo es indispensable para edificar construcciones de manera segura. Analizar el terreno, a partir de los orígenes y formación del suelo, brinda las herramientas para concluir cuál es la solución idónea y sustentable que ayude a la mitigación de riesgos.  

Principales tipos de terrenos 

El terreno, desde una perspectiva geotécnica, puede cumplir funciones distintas. En Introducción a la Geotecnia, de la Universidad de Cantabria, hace una diferenciación básica de la siguiente manera: 

• Terreno como cimiento: se refiere a la solidez del suelo basada en la resistencia del terreno, así como en su capacidad para deformarse sin comprometer la estabilidad de la obra. 

• Terreno como productor de cargas: en algunas construcciones, como muros de contención mecánicamente estabilizados o túneles, el terreno ejerce presión sobre la estructura. Aquí, es esencial calcular la magnitud y distribución de estos empujes para garantizar la seguridad estructural.  

• Terreno como estructura: en lugar de construir muros, a veces se dejan los taludes del terreno natural. Para que esto funcione, se necesita un diseño adecuado de la pendiente que garantice la estabilidad del talud frente a deslizamientos. 

• Terreno como material de construcción: en proyectos como presas o terraplenes, el suelo se utiliza directamente como material constructivo. En estos casos, conocer sus propiedades y cómo se comporta tras la compactación es crucial para un buen desempeño de la obra. 

Formas de degradación del suelo 

Aunado a lo anterior, llegar a una conclusión acerca de la solución geotécnica idónea para mitigación de riesgos y construcciones seguras, también exige tomar en cuenta los procesos de degradación por los que puede ser afectado el suelo. Si bien los factores que causan la formación y evolución del suelo son variados y complejos, destacan el tiempo, el clima y los formadores biológicos entre los principales.  

• La erosión puede ser física o química. La primera fragmenta la roca sin cambiar su composición, lo que da lugar a materiales como arenas y gravas. Por su parte, la erosión química altera la composición del material; con ello, genera suelos como las arcillas, que presentan características especiales, como la plasticidad. 

• En cuanto al transporte y sedimentación, una vez que el suelo se forma, puede quedarse en el lugar de origen o desplazarse hacia otras zonas. Los suelos que no se han movido se conocen como residuales, mientras que los transportados reciben diferentes nombres según el agente involucrado: agua, viento, hielo o gravedad. Este recorrido afecta directamente las propiedades del suelo, como su textura o distribución de tamaños. 

Fenómenos como estos mencionados afectan la estabilidad volumétrica del suelo hasta hacer que esta no admita grandes deformaciones o que propicie inestabilidad en taludes, por ejemplo. Por lo anterior, al evaluar un suelo es clave analizar su compacidad, lo que implica conocer parámetros como la porosidad, humedad, peso específico y grado de saturación. Estos factores están interrelacionados y definen el comportamiento del terreno ante cargas y condiciones ambientales.

 

Dos soluciones geotécnicas: gaviones y geosintéticos 

En Maccaferri, nuestras soluciones están basadas en la aplicación de principios geotécnicos. Gracias a ello, proveemos tecnología sustentable para una ingeniería civil segura y rentable. Entre las soluciones más notables se encuentran los gaviones y los geosintéticos como alternativas comprobadas para la contención y el mejoramiento de suelos.  

¿Para qué utilizar los gaviones? 

Cuando se trata de proteger un talud o contener un terreno inestable, los gaviones son una solución rentable y amigable con el entorno. Estas son estructuras de malla metálica doble torsión cuyo relleno es de piedra. Mediante hileras de gaviones es posible construir muros de contención a gravedad, los cuales no exigen un refuerzo de suelo.  

Este tipo de estructuras logran estabilidad por su mismo peso y son permeables gracias a que los espacios entre el acomodo de las rocas permiten el paso del agua. Con ayuda de geosintéticos, este tipo de muros no debe lidiar con la presión hidrostática como factor que propicie fallas estructurales. 

Una de las ventajas de los gaviones es que no requieren una cimentación profunda. Se colocan por bloques y se entrelazan con alambres hasta formar muros de contención que se adaptan bien a los movimientos del terreno, lo que los hace ideales para zonas con suelos blandos o inestables.  

La instalación de los gaviones es relativamente simple y no requiere personal especializado, lo que reduce tiempos y costos. Como soluciones geotécnicas permiten construir, así, diferentes tipos de sistemas de contención, además de los mencionados muros a gravedad. Aquí te compartimos las cualidades básicas de cada uno de estos. 

Muros mecánicamente estabilizados (MME) 

Los MME son estructuras de retención basadas en el refuerzo de suelos mediante geosintéticos. El diseño de estos tipos de muros permite resistir las fuerzas ejercidas por el suelo y transmitirlas de manera segura a la cimentación. Son ideales para evitar movimientos excesivos de la tierra en zonas sísmicas, por ejemplo.  

Escaleras disipadoras 

Estas son estructuras hidráulicas que reducen la velocidad del agua en canales o cursos naturales. Minimizan la erosión y el daño a las estructuras aguas abajo. Para ello, están conformadas por escalones construidos en el lecho del canal; estos son los que interrumpen el flujo rápido del agua y disipan la energía cinética del flujo. Otro de sus beneficios, por lo tanto, es que ayudan a mantener la estabilidad del lecho del canal. 

Muros alcancía 

Estos sistemas de contención  están conformados por una estructura modular que permite la acumulación controlada de caídos (escombros o fragmentos rocosos). De esta forma, mitigan el impacto de materiales desprendidos de taludes o laderas inestables y evitan, así, que lleguen a las vialidades, infraestructuras o zonas pobladas.   

Como ves, en todos estos casos, el diseño modular y permeable de los gaviones les hace aptos para la protección de riberas, laderas o infraestructuras urbanas. Definir cuál de estos implementar, sin embargo, depende estrictamente de un exhaustivo análisis por parte de especialistas como el equipo técnico de Maccaferri, líder en gaviones desde el siglo XIX, así como en investigación científica de materiales para la fabricación de geosintéticos.  

Geosintéticos: versatilidad para refuerzo, filtración y control de erosión 

Finalmente, dentro del contexto de la geotecnia, la aplicación de los geosintéticos es clave en el mejoramiento de terrenos. Un análisis certero del suelo dará como resultado la pertinencia de aplicar geosintéticos para reforzar e incrementar la capacidad portante de los suelos. Estos materiales mejoran propiedades como la resistencia a la tensión y la fricción interna con el fin de brindar mayor estabilidad a estructuras como los muros. 

Los geosintéticos interactúan directamente con el terreno, así que, además de reforzar, separan, drenan o contienen suelos. Además, como soluciones geotécnicas son ligeros y fáciles de instalar. Existen diferentes tipos de geosintéticos, cada uno con funciones específicas.  

• Los geotextiles, por ejemplo, se utilizan comúnmente para reforzar taludes, separar capas de suelo y mejorar la filtración.  

• Las geomembranas, por otro lado, son ideales para impermeabilizar superficies, como en rellenos sanitarios.  

• También están las georredes y geoceldas, que ayudan a controlar la erosión en pendientes o a estabilizar suelos débiles. 

• Los geosintéticos también pueden combinarse entre sí para formar geocompuestos, lo que potencializa sus posibilidades de uso y su eficiencia en sistemas de drenaje.  

Tanto los gaviones como los geosintéticos ofrecen respuestas eficaces frente a los diferentes retos geotécnicos. La elección de cada una de estas soluciones dependerá del tipo de suelo, el comportamiento esperado y los objetivos del proyecto. Lo fundamental es contar con un análisis técnico previo que permita elegir la opción más adecuada para cada escenario. Así que, no dudes en contactar a nuestro equipo especialista para brindarte una amplia asesoría y ayudarte a elegir la mejor solución. 

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