Un vistazo al laboratorio de mecánica de suelos de Karl Terzaghi en 1935

Dicen que el hambre agudiza el ingenio, que la necesidad es la madre de la invención y que en tiempo de guerra todo hoyo es trinchera (claro que también decían que la vivienda nunca bajaría y que alquilar era tirar el dinero). Dichos aparte, algo de cierto hay en que la necesidad aviva el ingenio. En la imagen se puede ver el laboratorio de mecánica de suelos de Karl Terzaghi en el Technische Hochschule de Viena, preparado por el propio Arthur Casagrande un año antes del primer Congreso de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, celebrado en Harvard en junio de 1936.

Laboratorio de mecánica de suelos de Karl Terzaghi en 1935

Poco tiempo después, tras una confusa discusión con Albert Speer y el propio Adolf Hitler sobre la cimentación de los nuevos edificios del Tercer Reich, Terzaghi decidió hacer las maletas y asentarse definitivamente en Harvard [aunque esa es su versión, claro, según otros esa discusión nunca tuvo lugar, sólo lo dijo por presumir y si se marchó fue para olvidar el “escándalo Fillunger”, mayormente].

Es increíble que esta gente, con cuatro aparatos primitivos, casi prototipos, fuera capaz de entender el comportamiento del suelo y hoy en día, 75 años después, cuando cualquier laboratorio comercial de geotecnia está muchísimo mejor equipado, algunos no sean capaces de hacer bien un simple edómetro.

Y es que, como diría un actor porno, no basta con tener el equipo, también hay que saber usarlo.

La foto está sacada de aquí

Límites de Atterberg, si, pero… ¿quién fue Albert Atterberg?

Albert Atterberg

Es casi imposible hablar de mecánica de suelos sin mencionar en algún momento los límites de plasticidad de Atterberg, tanto que casi siempre se nombran como “límites de Atterberg” simplemente, pero… ¿quién fue Albert Atterberg?

Albert Atterberg

Albert Mauritz Atterberg nació el 19 de marzo de 1846 en Härnösand (Suecia), una pequeña ciudad pesquera en la que su padre, Anders Magnus, era constructor y concejal. Estudió Química en la Universidad de Uppsala y continuó trabajando allí hasta 1877, investigando los derivados del molibdeno y del nitrógeno, especializándose posteriormente en el estudio de los terpenos.

En julio de 1877 es nombrado Director de la “Chemical Station and Seed Control Institution” de Kalmar, donde centra sus investigaciones en clasificar y ordenar las distintas variedades de semillas de avena y maiz, obteniendo muy buenos resultados.

En 1900, a los 54 años, y como algo secundario, decide estudiar las propiedades físicas de los suelos en función de su granulometría, buscando una manera rápida de clasificar los suelos agrícolas. En 1901 presenta un primer sistema de clasificación de suelos, en el que ya establece el tamaño 0,002 mm como límite entre las arenas y los suelos finos, división que se ha mantenido hasta hoy.

En 1903 publica una serie de artículos sobre los distintos comportamientos de las arenas en función de su granulometría y composición, pero continúa sin poder clasificar la fracción fina del suelo. A diferencia de las arenas, la granulometría no explica el comportamiento de los suelos finos y, además, los ensayos de granulometría por sedimentación son demasiado lentos, todo lo contrario de lo que está buscando. Decide cambiar de estrategia y estudiar otra propiedad de los suelos finos, la plasticidad.

En 1908 publica en revistas nacionales sus primeros resultados sobre la plasticidad del suelo y su relación con los distintos grados de humedad, en 1911 publica sus resultados en revistas internacionales y pronto recibe los primeros elogios. Así, en 1913, el Congreso de Berlín de la “International Society of Soil Science” adopta su clasificación de suelos, en 1915, el “U.S. Bureau of Standards” recomienda utilizar su método y en 1937 el “U.S. Bureau of Chemistry and Soils” lo acepta también (aunque se debe tener en cuenta que Arthur Casagrande modificó en 1932 la forma de obtener dichos límites).

Aunque Atterberg sospechaba que eran los minerales derivados del hierro los que proporcionaban al suelo esa plasticidad, y que ésta podía ser más o menos acusada dependiendo de su estructura química, no llegó a concluir sus investigaciones, al fallecer en 1916, a la edad de 70 años.

Fue nombrado Caballero de la Orden de Vasa en 1898, miembro de la Academia de Agricultura en 1900 y Caballero de la Orden Nordstjaman en 1911, recibió la Medalla de Oro de la Academia de Agricultura en 1913 y fue Presidente de la “International Commissión on Mechanical and Physical Soil Research” entre 1910 y 1915.

Dicen los textos que su trabajo encontró un campo de aplicación muy alejado del previsto cuando Karl Terzaghi se dio cuenta del enorme potencial que tenían los límites de Atterberg en el estudio geotécnico de los suelos… cosa que no termina de quedar clara si tenemos en cuenta que a principios del siglo XX la geotecnia sueca era de las más avanzadas del mundo (con especialistas como Fellenius, Olsson o Pettersson) y que ya en 1915 se utilizaba en Suecia un penetrómetro de cono de caída libre, el llamado “swedish fall cone test”.

Fuente:

– Blackall, T. E. (1952). “A. M. Atterberg 1846-1916,” Geotechnique, 3(1), pp. 17-19.

Informes Geotécnicos, Seguros Decenales y Organismos de Control Técnico

Dado el inesperado (y celebrado) porcentaje de visitas desde fuera de España, creo que es conveniente explicar ciertas peculiaridades de la geotecnia de edificación en España durante esta última década, a fin de que se entiendan algunas de las cosas que cuento por aquí.

Va a ser un post largo. Lo aviso desde el principio.

La obligatoriedad del informe o estudio geotécnico figura en las normativas estructurales desde hace muchos años, como parte del dimensionamiento de la estructura. Al igual que se supone una resistencia de cálculo para el hormigón y/o el acero, el suelo tiene la suya. Lo malo es que (normalmente) el suelo no lo fabricamos, es el que hay in situ. Suponer un valor de resistencia sin más y pretender luego que el suelo lo verifique no es muy inteligente pero, por desgracia, es lo más habitual.

Como suele ocurrir, la ley se acata pero no se cumple. Por supuesto, se decía que se hacía un informe geotécnico, pero era mentira, no se hacía excepto en casos muy concretos (anejos de obra civil y edificios grandes o con varios sótanos). En las viviendas unifamiliares, por ejemplo, no se hacía, en esos casos se funcionaba por “experiencia local“, socorrido concepto que sirve para todo, desde fijar la resistencia del terreno hasta decir “esas grietas son normales, es el terreno, que siempre asienta“, una falsedad que la gente se cree en las paredes de su casa pero no en un ruidito del coche, curioso porque, normalmente, la casa vale mucho más que el coche y está mucho peor construida.

En el año 1999 se aprueba la Ley de Ordenación de la Edificación [pdf] y, entre otras novedades, añade la obligatoriedad de contratar un Seguro Decenal que asegure durante diez años los posibles vicios de la estructura, inclusive fallos estructurales debidos a errores de la cimentación. Tiene algunos matices un tanto extraños entre los artículos 17 y 19, pero si algo tan evidente se tiene que imponer por ley es mala señal.

De nuevo vuelve a pedirse por escrito un informe geotécnico, pero esta vez con un detalle que va a traer muchos problemas futuros, al igual que cuando te das un golpe en el coche hay un tasador que valora el coste de la reparación, la Compañía de Seguros exige que un Organismo de Control Técnico (el famoso OCT) valore la idoneidad o no del informe geotécnico a la edificación.

Atención al tema, porque el Organismo de Control Técnico no figura en la ley, sino que lo impone la Compañía de Seguros para otorgar el Seguro Decenal. Lo cierto es que no era mala idea, después de todo, puesto que se trata de un informe técnico es perfectamente lógico y normal que exista un perito técnico que actúe como asesor y compruebe que todo esté bien hecho y sea correcto…

… pero resulta ser un problema. Primero, porque mucha gente descubre aquí el informe geotécnico, a pesar de que ya figuraba en las normativas desde 1971; y segundo, porque se pone como condición para trabajar en un OCT tener unos determinados años de experiencia que nadie cumple. Por ejemplo, para un OCT de nivel C se exige tener dos titulados superiores con no menos de ocho años de experiencia, una buena idea pero en muy mal momento, con el mercado laboral al alza y todos los técnicos colocados ya.

Como no hay mucha gente disponible con esa experiencia (recordemos, la ley se acata pero no se cumple) ni tampoco están dispuestos a pagar lo necesario para conseguirlos, en un ejercicio de incoherencia próximo a la ilegalidad, los OCT deciden contratar a gente sin experiencia y darles un cursillo básico de mecánica de suelos, ni cimentaciones ni estructuras, sólo nociones básicas de mecánica de suelos… el desastre está servido.

De un día para otro, técnicos con un cursillo de una semana se convierten en “censores” de gente que lleva años trabajando, con sus virtudes y sus defectos… el horror.

¿Era necesario el seguro decenal?

Si, todos conocíamos algún caso de una empresa desconocida que promueve y construye una serie de viviendas y, una vez vendidas, cambia de nombre y deja de existir legalmente… el truco perfecto, si hay defectos o se quiere protestar por algo, las reclamaciones quedan en el limbo, nadie responde, bueno, si, la Compañía de Seguros.

Alguien puede decir que el cometido de una Compañía de Seguros es justamente ese, asumir un riesgo y cobrar por ello, de acuerdo, pero el riesgo se asume y cobra en función de una cierta información sobre lo asegurado. Para hacerte un seguro de vida por lo menos ven como estás y estiman el riesgo de que no tengas nada grave (y les salgas rentable) o te tires toda la vida de hospitales (y seas una ruina), dependiendo de tu salud te cobran más o menos. Aquí no se sabía nada de nada, las viviendas se aseguraban a ciegas. Con el tiempo, las puertas no cerraban, las paredes se agrietaban, la piscina perdía agua y todo eran problemas, especialmente en las viviendas unifamiliares, hechas con mucho menos control.

¿Cómo se lo tomaron los constructores?

Como siempre que se aprueba una ley que te perjudica, los afectados son los últimos en (querer) enterarse, y este caso no fue una excepción, los constructores se hicieron los sordos y siguieron como si nada hasta el último momento, cuando te llamaban por teléfono para pedirte “el papel ese del suelo“.

La situación era más cómica que otra cosa, desde el tipo que te traía una foto del solar o un saco de tierra para que lo analizaras deprisa porque tenía la obra parada, al que te amenazaba con no pagarte si no le dabas el informe esa misma tarde… antes de haber hecho siquiera un sondeo. Para variar, todos ellos te decían menos alturas y menos sótanos, pensando que eso daba igual y que así les iba a salir más barato, lo que todavía creaba más problemas cuando no coincidía con el proyecto final.

Surgen OCT y laboratorios de geotecnia por todas partes, los fabricantes de máquinas de sondeos y equipos de laboratorio no paran. Las empresas del ramo, algunas con muchos años de experiencia, se ven desbordadas por ofertas de la “nueva competencia” con informes casi regalados y promesas de tensiones de 2 kp/cm² antes incluso de haber hecho los trabajos… lo cual lleva a un razonamiento lógico por parte del cliente, si los laboratorios pueden dar un “informe previo de tensión” antes de hacer los ensayos… es que no son necesarios, ¿por qué contratarlos entonces?

Es difícil razonar contra esa lógica, y ciertas empresas, ignorantes de lo que se traían entre manos, metieron la pata hasta las orejas bajando los precios, es un problema muy conocido en economía, al igual que está prohibido pactar los precios, si uno los baja demasiado, los demás nunca deben seguirle el juego, so pena de perder todos, exactamente lo que pasó.

Se pueden bajar los precios optimizando procesos, eliminando pérdidas por recálculos estúpidos, por desplazamientos inútiles, por mil cosas, pero no a costa de eliminar ensayos, eso era lo peor que se podía hacer, y lo hemos pagado todos.

Volvamos al tema. En el año 2001, superado ya el plazo de dos años establecido en la LOE, el supuesto documento técnico que debe desarrollar la LOE, el esperado y estricto Código Técnico de la Edificación (CTE) sigue sin salir… aparecen dos o tres borradores, si, pero el documento definitivo no lo hace hasta 2006, y no entrará en vigor hasta 2007, demasiado estricto, demasiado ambiguo y demasiado tarde, para ese momento la confusión existente ha llegado a tal punto que las Compañías de Seguros tienen sus propios técnicos para revisar las revisiones de los OCT… sin comentarios.

¿Cuál es ahora el papel del OCT?

Nadie lo sabe con seguridad, hemos pasado de que nos hagan un seguro de vida a ciegas, a que nos hagan una revisión, que un médico diga que si, que estamos bien, que otro lo confirme y luego, aparte, que se nos prohíba salir de casa… pues hombre, ni una cosa ni la otra.

¿De verdad eran tan malos los Organismos de Control Técnico?

No, claro que no, como suele decirse “de todo hay en la viña del señor“. A lo largo de estos diez años he tratado con muchos técnicos de muy distintos OCT, algunos eran buenos, otros no tanto; de este segundo grupo, muchos se esforzaron por aprender, al comprobar que en geotecnia no existían esos suelos perfectos de los libros, por desgracia, hubo quien ni se molestó, ¿para qué?, mandaban ellos… esos han sido los peores, bajo el Principio de Peter han dado muchos dolores de cabeza.

(No exagero, guardo faxes y correos electrónicos enviados a OCT con cálculos de hundimiento, asientos, pilotes, etc, explicados paso a paso. Por supuesto, lo que te pedía el cuerpo era mandarlos a estudiar, pero no podías hacerlo, tu cliente era el constructor y si el OCT te ponía pegas y no te aceptaba el informe, tú no lo cobrabas, estuviera bien o mal hecho. Te comes el orgullo y das cuántas explicaciones te solicitan, inclusive cómo cambiar de kp/cm² a N/m², patético pero cierto).

¿Qué nos depara el futuro?

Lo discutía el otro día con el responsable de geotecnia de uno de los pocos OCT que ha conseguido mantener constante su nivel de calidad. Por supuesto, a base de perder clientes que se han ido a otros OCT más baratos, de esos que “revisan” por encima informe y proyecto, sólo para quedar bien.

Es de suponer que estos próximos años ya no se va a construir tanto, lo que no implica que las cosas se vayan a hacer mejor, sino que habrá menos clientes a los que “engañar“, así que ¿que opciones tenemos?

  1. Se mantienen los Organismos de Control Técnico y las Compañías de Seguros aceptan su dictamen, sin protestar, como hacen con los demás peritos.
  2. Desaparecen los Organismos de Control Técnico en favor de los técnicos de la Compañía de Seguros. Esta opción sería curiosa, porque la única Compañía de Seguros que intentó hacerlo así hace unos años fue “bloqueada” por las demás, hasta el punto de tener que acudir a los tribunales.
  3. Seguir igual y jugar la gran baza de este país, el inmovilismo, es decir, esperar hasta que otro nos resuelva los problemas y así tener a alguien a quien culpar.

Me inclino por la primera o la segunda opción, pero no por la tercera, no beneficia a nadie. La realidad es que el OCT no aparece citado expresamente en la LOE y no tiene ninguna responsabilidad legal, ante cualquier problema el Arquitecto siempre es el último responsable, no es serio seguir así, debe cambiar.


Lo que he escrito, claro está, es mi versión personal tras muchos años e informes. En defensa de los técnicos de los OCT o de la Compañía de Seguros, reconozco que es necesario que alguien revise los informes, ya no porque somos todos humanos y podemos equivocarnos (que lo somos y lo hacemos), sino porque en todas partes hay “listos”. En mi opinión, hay laboratorios que no deberían dedicarse a esto, por lo menos hasta que no aprendan la diferencia entre corto y largo plazo, lo de calcular tensiones efectivas o ajustar una curva edométrica lo doy ya por perdido.

Hemos esperado largo tiempo un Código Técnico que ha salido demasiado tarde, cualquier día entrarán en vigor los Eurocódigos, mucho más laxos y ambiguos, ¿volveremos a discutir otra vez? Posiblemente si.

Por supuesto me he dejado muchas cosas en el tintero, la gran chapuza de eliminar el Seguro Decenal para las viviendas en autopromoción, las Entidades de Control de Calidad o ECC, las especificaciones imposibles de cumplir del Código Técnico, la conocida falacia de “las naves industriales no son edificación y no necesitan estudio geotécnico“, etc., pero ya habrá tiempo de mencionarlo todo.

Manual de Taludes del Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Aprovechando que estoy calculando unos taludes estos días, añado al blog el Manual de Taludes del Instituto Tecnológico GeoMinero de España (ITGE), denominación que duró muy poco, de 1988 a 2000, año en que volvió a ser otra vez el Instituto Geológico y Minero de España (IGME).

Manual de Taludes del Instituto Geológico y Minero de España (IGME)

Es la primera y única edición, la de 1987, titulada simplemente “Manual de Taludes“. En 1991 se hizo una primera reimpresión, con una nueva portada, de color verde (la de la imagen superior), y un nuevo título, “Manual de Ingeniería de Taludes“, y en 2006 una segunda reimpresión, pero esta vez sólo cambiaron la portada.

Durante el V Congreso de Taludes y Laderas Inestables de Madrid, en 2001, le pregunté a Francisco Ayala Carcedo (qepd), codirector del Manual y también del Congreso, por una posible 2ª edición y me dijo que él no estaba interesado, pero que había mucha gente del IGME que sí lo estaba así que, quién sabe, quizá algún día lleguemos a verla (estaría muy bien, es un libro muy recomendable).

Como me gusta saber lo que me han costado los libros (sobre todo si los he pagado yo), no suelo quitarles el precio, éste en concreto me costó 3.120 pesetas (18,75 euros) en 1997. En el catálogo de publicaciones del IGME de 2009 [pdf, 6 MB] vale 30 €, no está mal el aumento del IPC.

El documento que enlazo no es exactamente el mismo archivo pdf que está disponible en la página web del IGME, al escanearlo mezclaron algunas páginas, he corregido lo que he podido.

Manual de Taludes del Instituto Geológico y Minero de España (IGME) Manual de Taludes / Manual de Ingeniería de Taludes [pdf – 28 MB]

Si lo quieres en versión impresa porque lo vas a manejar mucho, porque te gusta tener los libros encuadernados en papel, porque quieres regalarlo o, simplemente, porque no te gusta consultar documentos por pantalla, puedes comprarlo en el siguiente enlace afiliado:

¿Por qué se dan 25 golpes en el ensayo del Límite Líquido?

He trabajado para laboratorios de Control de Calidad en varias ocasiones, y cuánto más grande, más áreas técnicas y más personal tenía, más veces se repetía una pregunta:

– Oye… y en el ensayo ese ¿por qué se dan 25 golpes exactamente?

El “ensayo ese” es la determinación del Límite Líquido con la cuchara de Casagrande, y lo curioso es que, pese a ser un ensayo muy habitual, el tema del número de golpes no sale en muchos textos, simplemente dicen que son 25 y ya está.

¿Por qué 25 golpes, entonces?

Como es sabido, la resistencia a esfuerzo cortante, o cohesión, no es un valor intrínseco del suelo, depende de las tensiones soportadas en el pasado y de la humedad.

Al aumentar la humedad disminuye la cohesión, es intuitivo, si se sigue añadiendo agua al final el conjunto deja de ser plástico y pasa a ser líquido.

Pues bien, justo en ese punto, cuando la humedad coincide con el Límite Líquido, “casi todos” los suelos presentan la misma cohesión o resistencia a corte: 2,50 kN/m².

Por esa razón da 25 golpes la cuchara (también llamada cazo o copa) de Casagrande, porque está diseñada para crear un esfuerzo de 0,1 kN/m² en cada golpe, es decir, que si el suelo rompe a 25 golpes es que está en su Límite Líquido. Y no doy más detalles del ensayo porque para eso ya están las normas.




Lo malo del método:

Primero, que ni todos los suelos son iguales ni la resistencia a corte es exactamente de 2,50 kN/m², digamos que oscila entre 1,10 y 3,20 kN/m².

Segundo, que darle golpes al suelo es un ensayo dinámico, algo totalmente desaconsejado para materiales arcillosos en casi todos los textos y normativas.

Tercero, que el propio Arthur Casagrande, el mismo que propuso el “invento” en 1932, planteó en 1958, tras 25 años de pruebas, cambiarlo por algún otro ensayo que presentara menos errores, aunque como dice en las páginas de Géotecnique de aquel año “Desafortunadamente, por ahora ninguno de estos ensayos está lo suficientemente simplificado como para competir, en simplicidad y coste, con el actual”.

Cuarto: La norma British Standard propone un material distinto para la superficie de rebote de la cuchara, obteniendo valores más bajos, algo a tener en cuenta si se usan correlaciones de suelos británicos, como las arcillas de Londres, por ejemplo.

Lo bueno del método:

Que confirma algo muy interesante; Si la cohesión de un suelo natural depende de su humedad y del historial de tensiones, como al molerlo y amasarlo para hacer el ensayo se rompe toda su estructura anterior, la cohesión ya sólo tendría que depender de la humedad.

Y eso es justamente lo que ocurre, si representamos la cohesión remoldeada frente al índice de fluidez (ese que nos indica en qué posición real nos encontramos respecto de los límites), se observa esa dependencia (que todavía se ajusta mucho mejor si se usa el método del cono, con menor dispersión).

Conclusión:

La resistencia al corte de una arcilla amasada depende sólo de su índice de fluidez, y como dice el Tomo I del Geotecnia y Cimientos, “Desgraciadamente, para muestras inalteradas no existe una relación parecida, que pudiera servir al menos para tanteos“.

Claro que, si los índices de plasticidad son algo intrínseco del suelo… ¿sería posible obtener la carga de hundimiento de un suelo a partir de los límites de Atterberg?

La respuesta es SI, se puede hacer y no es complicado.. pero el resultado no compensa.