Conferencia: «Stresses in Rock Masses», por John Hudson

Hace unos meses se celebró en Croacia el Eurock2009, el Simposio Europeo de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (ISRM). Normalmente las conferencias de estos eventos no están disponibles al público pero en esta ocasión si lo están, así que será cuestión de aprovecharlo, digo yo.

La primera que añado al blog es la de John Hudson, profesor emérito del Imperial College y actual presidente de la ISRM, al que muchos conocerán por los dos tomos del “Engineering Rock Mechanics”, con John Harrison de coautor, y por sus artículos sobre tensiones en roca, principalmente en el “International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences”.

El tema de su charla es justamente ese, “Stresses in Rock Masses: A Review of Key Points” o, lo que es lo mismo, “Tensiones en Macizos Rocosos: Repaso de Puntos Clave”. Poneos cómodos, son 40 minutos de conferencia.

Los laboratorios de geotecnia, el mercado y la Ley Ómnibus

Entre las geniales ocurrencias de nuestra clase política destaca la mala costumbre de resolver de forma tajante y expeditiva justamente los temas que más cuidado y atención requieren. Así, ante cuestiones incómodas se prohibe sin más (prohibido fumar, prohibido correr, prohibido comprar alcohol pasadas las 22:00, etc), y ante cualquier «duda razonable» de la Ley se redacta una nueva sin estudiar primero dónde, cómo y por qué fallaba la anterior (¿cuantas leyes de educación llevamos ya?).

El problema es que zanjar una cuestión al estilo «muerto el perro se acabó la rabia» sólo es válido si únicamente hay un perro y si, efectivamente, está rabioso… so pena de hacer el idiota, quedarnos sin perro y seguir con el contagioso problema de la rabia, cual película de zombies.

Que las competencias en urbanismo sean autonómicas es parte de la Constitución (Art. 148), que entre esas competencias vaya incluido el control de calidad de la edificación es, hasta cierto punto, discutible, ya que si una vivienda digna es un derecho (Art. 47), no está muy claro que el grado de dignidad pueda ser distinto en cada autonomía (digo yo), pero que la acreditación para que un laboratorio pueda medir esa dignidad dependa de cada autonomía… es complicado de entender.

Y si eso era extraño, todavía lo es más comprobar cómo, de un día para otro, y con la Ley Ómnibus en la mano, ya ni siquiera es necesario tener una acreditación para montar un laboratorio de ensayos, tan sólo una declaración responsable y un sistema de gestión de calidad.

¿Cúal es el problema?

Pues, básicamente, que en construcción cualquiera puede confirmar que los ensayos de rotura de probetas de hormigón o de doblado-desdoblado del acero verifican lo esperado. Y lo mismo ocurre con los ensayos de calidad para viales, se miran las actas, se comprueba si verifican los límites establecidos en los pliegos y ya está.

Pero la geotecnia no funciona así, en geotecnia el resultado de un ensayo no proporciona directamente la tensión admisible o la estabilidad de un talud, antes se requiere un análisis en conjunto de todos los datos para comprobar si son o no coherentes entre sí, y para eso necesitamos que los datos sean correctos, algo que, por muy acreditado que esté el laboratorio, no siempre se cumple.

¿Qué quiero decir?

Que si yo tengo una empresa de topografía, me encargan la medida exacta de un árbol centenario que, a ojo, tiene unos 15 metros y obtengo una altura de 10.000 km… tengo un problema, porque aunque el aparato esté perfectamente calibrado, la medida bien tomada y yo esté dispuesto a jurar que todo se ha hecho correctamente, también sé que el resultado está mal

Con la geotecnia ocurre justamente lo contrario. Las acreditaciones son útiles para comprobar que la muestra se extrae y ensaya correctamente, los acreditadores lo preguntan y comprueban todo, pero en ningún momento verifican si alguien es capaz de interpretar el resultado del ensayo y saber, a la vista de ese resultado, si el ensayo se ha hecho bien o mal. 

Ese es el problema, no conocer el producto.

Hace unos días me decía un amigo que debía hacer un informe pericial y le habían dado unos resultados que no servían para nada, con lo que el juicio estaba totalmente perdido, eso si, su cliente se había ahorrado un dinero contratando el laboratorio más barato…

No es nuevo, conozco un laboratorio acreditado en el que la clasificación del suelo la decide el sondista, digan lo que digan granulometrías y límites de plasticidad, al igual que hay laboratorios acreditados entregando actas con ángulos de rozamiento de 75º y cohesiones efectivas de 200 MN, justificando esos resultados desde la más absoluta ignorancia con un «pues es lo que ha salido«, excusa que le recuerda a uno aquello de «una vez hemos eliminado todo lo probable, solo queda lo improbable«, y lleva a pensar en hombrecillos verdes empecinados en estropear los ensayos con nocturnidad, alevosía y peleas a navajazos entre kilopondios, Newtons y Pascales.

Evidentemente, todos esos errores pueden «explicarse» más o menos bien en el informe geotécnico, pero si se trata de un informe para edificación te encuentras de frente con el revisor del Organismo de Control Técnico que, aún siendo consciente de que los ensayos están mal, tiene entre manos una memoria -firmada y visada por un técnico responsable- que no se corresponde con unas actas -firmadas por un laboratorio acreditado-, lo cual le crea no pocos conflictos en su propia empresa.

Hacer un edómetro o un triaxial no es lo mismo que romper una piedra o doblar un hierro. Hay ensayos que requieren interpretación y ensayos que por si solos proporcionan un resultado, no darse cuenta es un error, un error que llevamos ya mucho tiempo señalando con el dedo… tiempo que las entidades acreditadoras han  malgastado mirando el dedo.

Más información:


¿Cuánto cuesta la geotecnia «de alto nivel»?

Del mismo modo que existen médicos y hospitales especializados en operaciones complicadas y transplantes imposibles, para los trabajos geotécnicos más «especiales», tenemos también varias opciones disponibles.

En el sector privado hay empresas con departamentos técnicos especializados en geotecnia, aunque cada vez son menos, por desgracia; en el sector público hay algunas universidades con muy buenos expertos (algunos de ellos de fama mundial) pero que normalmente están enfocados a la investigación… y a mitad de camino entre ambas opciones, dependiendo de los Ministerios de Fomento y Medio Ambiente, tenemos el Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas.

La cuestión es, como siempre, el precio, porque, ¿cuánto puede costar un trabajo así?

Pues en el caso de las universidades o las empresas privadas, lo que quieran cobrar, que no será poco, pero en el caso del Laboratorio de Geotecnia del CEDEX, los precios de los ensayos son públicos y figuran en el BOE [pdf], así que por lo menos podemos saber lo que costarían los ensayos de laboratorio, algo es algo.

Transcribo aquí algunos precios (sin IVA, por supuesto), la lista completa está en el pdf.

Ensayos de Aguas Precio (€)
Determinación de cloruros 27,65
Determinación del pH 36,95
Clasificación de la agresividad química según EHE 325,00
Ensayos de Rocas Precio (€)
Tallado y refrentado de una probeta 47,12
Extracción con corona de un testigo a partir de un bloque
78,98
Ensayo de carga puntual
15,87
Ensayo de resistencia a flexotracción
144,98
Resistencia a compresión simple o de tracción indirecta, sin incluir tallado, refrentado o pulido
38,26
Resistencia a compresión simple, con medida de deformaciones con bandas extensométricas, sin incluir tallado, refrentado o pulido
177,13
Resistencia a compresión simple, con medida de deformaciones y control del proceso de rotura 549,73
Ensayos de Suelos Precio (€)
Apertura y descripción
13,15
Preparación de muestras para ensayo
14,97
Determinación de los límites de Atterberg
77,99
Límite de retracción
39,64
Análisis granulométrico por tamizado
49,43
Análisis granulométrico por sedimentación
62,15
Análisis granulométrico completo por tamizado y sedimentación
115,31
Determinación de la humedad de un suelo mediante secado en estufa
17,47
Determinación del equivalente de arena
55,77
Determinación de la densidad seca de un suelo (UNE 103301:1994)
13,00
Determinación del peso específico de las partículas (picnómetro)
51,00
Determinación de carbonatos
33,68
Determinación cuantitativa del contenido de sulfatos solubles
41,07
Determinación cualitativa del contenido de sulfatos solubles
13,19
Determinación del contenido de materia orgánica (UNE 103204:1993)
35,42
Ensayo de apisonado por el método de Proctor Normal
74,74
Ensayo de apisonado por el método de Proctor Modificado
104,24
Determinación del índice CBR de laboratorio energía Proctor Normal
131,47
Determinación del índice CBR de laboratorio energía Proctor Modificado
148,66
Consolidación unidimensional de una muestra
195,46
Determinación del cambio potencial de volumen por el método Lambe
76,30
Hinchamiento libre sobre muestra inalterada o remoldeada
76,49
Presión máxima de hinchamiento en muestra inalterada o remoldeada
89,57
Determinación de la consolidación unidimensional y colapso
219,78
Determinación de la consolidación isótropa en célula triaxial
120,00
Ensayo de compresión simple incluida preparación de la probeta
58,11
Ensayo de corte directo UU (tres probetas)
96,89
Ensayo de corte directo CU (tres probetas)
150,95
Ensayo de corte directo CD (tres probetas)
252,18
Ensayo de corte anular por torsión (tres puntos)
255,69
Ensayo de corte simple cíclico
293,83
Ensayo de tracción indirecta (brasileño), incluida preparación de la probeta
91,87
Ensayo triaxial UU, tres probetas de 1,5»
171,02
Ensayo triaxial CU con medida de presiones intersticiales (3 x 1,5»)
350,35
Ensayo triaxial CD con medida del cambio de volumen (3 x 1,5»)
388,54
Ensayo triaxial CU con medida de presiones intersticiales (3 x 9»)
3.135,85
Ensayo triaxial CD con medida del cambio de volumen (3 x 9»)
3.217,71
Ensayo de permeabilidad en célula Rowe
158,89
Ensayos de Morteros y Hormigones
Precio (€)
Fabricación, conservación y rotura de tres probetas a flexión y compresión
96,51
Rotura a tracción (ensayo brasileño) de probetas de 15 cm x 30 cm
36,39
Rotura a compresión de una probeta cúbica o cilíndrica, ya refrentada
18,56
Rotura a flexión de una probeta prismática 34,75
Refrentado de una probeta cilíndrica de hormigón con mortero de azufre 5,04

Por cierto, ¿el prefijo «k» como múltiplo… va en minúsculas, no?

Más información


Las Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias (ROM 0.5-05)

Mencionadas ya alguna que otra vez, toca hablar de las ROM 0.5-05 o Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias.
 
Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias (ROM 0.5-05)
 
Editadas por Puertos del Estado, organismo público dependiente del Ministerio de Fomento de España, las Recomendaciones para Obras Marítimas son una especie de «Guía de Infraestructuras Portuarias» a lo largo de todas sus fases, desde diseño y proyecto (geotecnia, estructuras, acciones, climatología, oleaje, etc) hasta gestión y explotación, pasando por construcción y mantenimiento, y hay que reconocer que si la idea inicial del Programa ROM era superar al «Shore Protection Manual» americano, lo han conseguido.
 
De todas las publicadas, una de las más completas e interesantes es la relativa a temas geotécnicos, la 0.5-05, Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias, que cuenta ya con dos ediciones, de 1994 y de 2005, respecto de esta última edición dice la propia página de Puertos del Estado:
 
Una vez actualizada, esta nueva Recomendación mantiene esencialmente la finalidad última de su precedente, que no es otra que conjugar aspectos metodológicos, normativos y tecnológicos con objeto de disponer una verdadera Guía, moderna, completa y exhaustiva, para Ayuda técnica en todo lo referido a los aspectos que inciden, afectan o condicionan a las infraestructuras portuarias desde el punto de vista geotécnico.
 
La edición de 2005 se puede descargar en formato pdf de forma gratuita en castellano y en inglés, lo que nos permite ahorrarnos los 50 € que cuesta. Está disponible en cinco archivos independientes más una fe de erratas.

Puesto que no se han corregido las erratas, mi contribución al blog es una versión «ensamblada» en un único archivo pdf de 546 páginas con las erratas incluidas al final (para no estropear la numeración) y resaltadas en el texto en color amarillo, algunas son meras cuestiones tipográficas pero, bueno, no dejan de ser erratas.

Espero que le sea útil a alguien, es un texto muy completo y muy recomendable.

Recomendaciones Geotécnicas para Obras Marítimas y Portuarias (ROM 0.5-05)

En cualquier caso, si lo quieres en papel porque lo vas a manejar mucho, porque te gusta tener los libros encuadernados, porque quieres regalarlo o, simplemente, porque no te gusta consultar documentos por pantalla, puedes comprarlo en el siguiente enlace:

Resistencia a corte sin drenaje vs profundidad

La resistencia a corte sin drenaje aparece en los textos técnicos como su o cu dependiendo de cómo la consideremos, si como una resistencia (shear) o directamente como una cohesión.
Se trata de una de las propiedades más importantes del terreno, ya que gran parte de los diseños y dimensionamientos se hacen en condiciones no drenadas (a corto plazo), considerando esta hipótesis como la más desfavorable.
Lo malo es que, a pesar de ser su importancia, la resistencia a corte sin drenaje no es algo intrínseco del terreno, sino que depende de la humedad y del historial de tensiones, y tomar un valor incorrecto puede ser muy peligroso, mucho.
Por suerte, hay algo que sí es «casi» intrínseco, su relación con la tensión actuante, aunque, como ocurre siempre en geotecnia, y en mecánica de suelos en particular, la relación estrictamente teórica se basa en considerar ciertas hipótesis que el terreno se empeña en no cumplir, material hiperelástico, deformación plana, régimen plástico, corto plazo… vamos, lo de siempre.
La solución teórica es trivial y ya ha salido en este blog, tomando las ecuaciones de Hooke e imponiendo una hipótesis de deformación plana, se llega a una expresión de la forma:
Si esta expresión se aplica al caso de un elemento de suelo cohesivo tomado a una profundidad z cualquiera, a corto plazo y en régimen plástico se obtiene lo siguiente:

 

 

 

Para los valores habituales del coeficiente de Poisson -entre 0,20 y 0,35- esta relación, también llamada resistencia a corte sin drenaje normalizada (normalized undrained shear strength), proporciona valores comprendidos entre 0,23 y 0,37, similares a los obtenidos en algunos estudios.

 

Relación Datos Autor
Arcillas blandas
(con vane test)
Mesri, 1975
Arcillas inorgánicas
Larsson, 1980
Arcillas blandas sedimentarias (IP<60)
Larsson, 1980
Todo tipo de arcillas
Jamiolkowski et al., 1985
Arcillas blandas sensitivas
Burland, 1990
Arcillas lacustres
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990
Arcillas marinas
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990
Arcillas marinas
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990
Arcillas escandinavas
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990
Arcillas blandas lacustres
Scherzinger, 1991

 

Por desgracia, los suelos que nos encontramos en la vida real no siempre son homogéneos, la naturaleza es caprichosa y la composición del terreno, variable, por lo que estas relaciones se han ido «refinando» teniendo en cuenta la humedad, la plasticidad, el ángulo de rozamiento interno, la razón de sobreconsolidación (OCR), etc.

 

Relación
Datos
Autor
Arcillas NC (IP>10)
Skempton, 1954
Arcillas NC (IP<60)
Skempton, 1957
Arcillas escandinavas, (LL>40)
Hansbo, 1957 y Bowles, 1984
Arcillas NC
Bjerrum y Simons, 1960
Arcillas NC
Bjerrum y Simons, 1960
Todo tipo de arcillas
Lambe y Whitman, 1969
Arcillas escandinavas
Larsson, 1977
Arcillas canadienses
(IP<60 y vane test)
Leroueil et al., 1983
Arcillas NC
Wroth y Houlsby, 1985
Arcillas NC
Wroth y Houlsby, 1985
Arcillas escandinavas
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990
Arcillas escandinavas
(en kPa)
Windisch y Yong, 1990

 

Podría poner más, pero creo que la intención ha quedado ya bastante clara.
¿Por qué hay tanta variación en los resultados?
Por muchas razones, la propia variabilidad del terreno, el porcentaje de finos, el tipo de arcilla, la alteración de la muestra durante su perforación y extracción, el historial de tensiones y, muy importante también, el ensayo con el que calculemos cu, ya que no se obtienen los mismos valores con un Vane, ensayo in situ, que con un Triaxial, un Corte Directo o una Resistencia a Compresión Simple, ya en laboratorio.


¿Qué valor tienen entonces estas correlaciones?
Como diríamos coloquialmente, sirven para saber «por dónde van los tiros», o sea, para tener una idea aproximada de los valores que «deberíamos» obtener y saber si vamos bien o no. Diferencias muy acusadas respecto de los valores esperados pueden indicarnos la presencia de zonas preconsolidadas o infraconsolidadas, rellenos, cambios del nivel freático, desecación, etc.
Por cierto, estas relaciones también pueden ser muy útiles para comprobar si los datos han sido «manipulados», algo más frecuente de lo que se piensa…