Manual EPRI de Correlaciones Geotécnicas, un manual para contenerlas a (casi) todas

No descubro nada nuevo si digo que, en general, se abusa de las correlaciones geotécnicas. Ya sea en mecánica de suelos o en mecánica de rocas, al final siempre se encuentra una correlación que nos proporcione el dato que estamos buscando, bien directamente, bien mediante piruetas que harían palidecer de envidia al mismísimo Barón Rojo.

A veces la situación llega a extremos absurdos, como que técnicos que en su disciplina exigen complicados métodos de cálculo, seis decimales y tolerancias imposibles, sean capaces de «despachar» el estudio geotécnico a base de encadenar una correlación tras otra hasta encontrar una relación entre el tamaño del solar y la tensión admisible del terreno… no es broma, hay edificios oficiales calculados así (– ¿Por qué edificios oficiales? – me preguntas, clavando tu pupila en mi pupila. – Ya te lo contaré otro día… y no te acerques tanto, que me pones nervioso –).

Manual EPRI de Correlaciones Geotécnicas

No lo digo yo, lo dice el manual, quitar los puntos y dejar una bonita línea es deshonesto, y tramposo.

Las correlaciones geotécnicas no son buenas ni malas per se, lo son dependiendo del uso que se haga de ellas. Una «estimación» (peligrosa palabra) de las propiedades del terreno, pese a no ser muy exacta –por definición–, puede ser tremendamente útil en determinadas circunstancias. Por poner sólo algunos ejemplos:

Para conocer el intervalo de variación de una propiedad en un determinado material y ver si estamos dentro de los límites (en línea con el Eurocódigo 7).
Para tanteos preliminares (eso que llamamos habitualmente «números gordos») en ubicaciones de difícil acceso o materiales en los que el coste de obtención y análisis de las muestras resulte muy elevado.
Para contrastar el resultado, si sospechamos que la muestra está alterada o no es representativa del conjunto, como ya comenté en el tema de la resistencia a esfuerzo cortante.
… (a rellenar con sentido común) …

Así, a grandes rasgos se podría decir que el uso de datos obtenidos de correlaciones es más o menos correcto dependiendo de:

El mayor o menor conocimiento que se tenga de la materia (el famoso efecto «Manolete, si no sabes torear pa’ qué te metes»).
La trascendencia y responsabilidad de lo que vayamos a calcular con esos datos (mucho cuidado con lo que se firma, que el papel es muy sufrido).
La normativa existente (recuerdo una vez más que, en España, el Código Técnico de la Edificación obliga a hacer un estudio geotécnico con ensayos de campo y laboratorio en función del tipo de terreno encontrado).

Tenía que decirlo, sé que no sirve para nada, que basta con hacer pinchazos, la culpa es del suelo y las cosas se caen porque llueve… pero tenía que decirlo (de la obra pública no digo nada, con las filtraciones de la ministra ya hay bastante).

Manual EPRI de correlaciones geotécnicas

El texto de hoy se titula «Manual on Estimating Soil Properties for Foundation Design«, o sea, «Manual para estimar propiedades del suelo para el diseño de cimentaciones«. Editado por el «Electric Power Research Institute«, sus autores son F. H. Kulhawy y P. W. Mayne (también autor del manual FHWA de caracterización geotécnica). Está enfocado a cimentaciones de instalaciones eléctricas de pequeña entidad. Es de 1990, tiene 308 páginas y cuenta con muchas, muchísimas correlaciones geotécnicas.

Manual on Estimating Soil Properties for Foundation Design (pdf – 9,13 MB)

Por supuesto, las correlaciones geotécnicas también son muy útiles para engañar al cliente y no hacer los ensayos requeridos, como intentaba hacer el «experimentado» Director ¿Técnico? de un famoso (y acreditado) laboratorio con el que he tratado esta semana, que quería convencerme de que «para calcular un coeficiente de consolidación lo mejor es hacer SPT«.

Evidentemente, era una excusa para no hacer edómetros. ¿Por qué no sabía hacerlos?, ¿por qué no sabía interpretarlos?, ¿por qué no sabía de qué narices le estaba hablando?, ¿todo a la vez?, a saber.

¿Cuántas veces le habrá salido bien la jugada?, muchas, me temo, dada su inmerecida fama.

Muros de tierra armada a escala reducida. GeoWall 2012

En casi todas las disciplinas (y el casi va por las matemáticas) se hacen modelos y ensayos a escala reducida. A nivel académico, lo más habitual son las estructuras con papel, aunque también se hacen puentes con espaguetis (y muy resistentes, además), así que… ¿por qué no hacer un modelo reducido de un muro de tierra armada con papel?

un muro de tierra armada de papel en un estado límite último

Los primeros modelos reducidos son geotécnicos. Ya desde el colegio aprehendemos los conceptos de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad… la arcilla es plástica y hay un margen de humedad en el que se puede modelar, la arena es granular y no se puede, punto, mecánica de suelos en estado puro. El concepto, la base, el cimiento…

El resultado final de ese primer modelo no es ninguna maravilla, suele ser un cenicero o un adorno con unos dedos marcados que hace babear a los progenitores y abuelos del artista, ignorantes ellos de que lo importante no es el objeto, sino la experiencia, marcada en la memoria, “barro primigenio”.

Lamentablemente, todos esos conocimientos geotécnicos se pierden como lágrimas en la lluvia con la edad y pronto otros juguetes ocupan el lugar de la geotecnia… salvo que participes en competiciones como el GeoChallenge del ASCE.

La prueba consta de tres fases:

GeoPrediction. Se trata de un problema teórico sobre el comportamiento de un suelo, premiado con el trofeo Círculo de Mohr. Este año era un problema de asientos de consolidación. Si quieres intentarlo, aquí tienes las normas, el enunciado, las columnas, los ensayos de campo (SPT al 60%, CPTu) y los listados de los ensayos de laboratorio (edómetros, mayormente).
GeoPoster. Es un póster con los resultados de un trabajo, en la línea de lo que hablaba el otro día sobre la presentación de datos técnicos (más info).
GeoWall. La prueba más interesante. Consiste en hacer un modelo a escala de un muro de tierra armada (mechanically stabilized earth, MSE) con papel, repito, con papel. El muro debe soportar una carga vertical y otra lateral (especificaciones). Al equipo ganador le dan el Trofeo Atterberg, en forma de cuchara de Casagrande (si no sabes quién fue Atterberg ya tardas en pulsar).

El GeoChallenge 2012 se ha celebrado en el GeoCongress 2012 de Oakland, California, los días 25, 26 y 27 de marzo de 2012. Han participado equipos de 17 universidades. El GeoWall lo ha ganado el equipo de Cal Poly Pomona.

A continuación, el vídeo oficial del evento:

Y ahora un vídeo triunfal del making of, hecho por el equipo ganador, en el que se puede ver muy bien cómo funciona un muro de tierra armada y qué parte del terreno participa realmente de la rotura.

Visto en GeoPrac.

La placa de carga necesita un contrapeso

[Si, ya sé que no es «placa de carga» sino “carga con placa” pero, ¿alguien lo llama así, además de la norma?]

RRRIIIINNGG (se supone que esto es la onomatopeya de una llamada telefónica)

– Oye, necesito un estudio geotécnico, aunque no sé que decirte, es un solar tan estrecho que casi no haría falta hacerlo, de verdad, es largo y muy estrecho, casi un pasillo.

(si me hubieran dado un euro cada vez que he oído esa excusa no sería rico, pero tendría un montón de calderilla)

– Entendido, tienes un solar que parece una pista de bolos, no quieres hacer estudio geotécnico y quieres que alguien te lo justifique, ¿es eso?

– Si, pero no hay problema, el terreno es buenísimo, no hace falta calcular nada, todo el pueblo está calculado con dos kilos y medio.

(con esta excusa tampoco sería millonario, pero ya faltaría menos)

– ¿Sabes?, el estudio geotécnico es obligatorio para evitar este tipo de conversaciones, precisamente.

– No, de verdad, te lo juro, no cabe una máquina de sondeos, ya lo he mirado, no entra, te lo juro.

– No jures tanto en vano, que irás al infierno. A ver… ¿y qué sugieres?

(por favor, la placa de carga no, por favor, la placa de carga no, por favor, la placa no)

– Pues me han dicho que una placa de carga podría servir, que en carreteras las usan mucho.

(arghhhhh… siempre igual, me han dicho, he oído, me han contado…)

– Ya, pero las carreteras son una cosa y los cimientos de edificación, otra, y una placa de carga se queda muy corta, para lo que quieres.

– No hay problema, pondré la más grande que haya, de verdad, la más grande.

– Hombre, cuánto más grande, mejor aunque, dime una cosa, sólo por curiosidad, ¿un camión entraría en ese “pasillo” tuyo?

– Un camión, ¿para qué narices quieres tú un camión?

– Yo para nada, pero tu placa de carga “enorme-que-te-cagas” va a necesitar uno.

– ¡¡ De eso nada !!, a mi me han dicho que llegan allí, ponen en el suelo una especie de “plancha” redonda, le dan a una palanca y ya no hacen falta ensayos ni nada más. Ah, y también me dan el módulo de balasto.

(ya estamos con el módulo de balasto… qué manía)

– Vale, lo que tú digas… ¿qué superficie tiene una placa circular?

– Pues… π por el radio al cuadrado o π/4 por el diámetro al cuadrado, ¿no?.

– Correcto, tomando π igual a 3 serían, ¾ del diámetro al cuadrado, y la placa más grande tiene poco más de 0,75 m de diámetro, que también son ¾, así que tendríamos una superficie de (¾)³, unos 0,4 m², haciendo un número gordo.

– Supongo que si, no lo sé, ¿y eso qué importa?

– Pues bastante, porque si queremos cargar esa “plancha” con 250 kN/m², tus “dos-kilos-y-medio-autóctonos”, necesitaremos una carga de 250 kN/m² x 0,4 m²,o sea, 100 kN, para que lo entiendas, 10.000 kilogramos, 10 toneladas.

– ¡¿ 10 toneladas ?!, ¡¡ ni hablar !!, ¿y si cojo la más pequeña?

– Sigues necesitando más de 1.000 kg, y de todos modos, tampoco sirve, así que quítate la idea de la cabeza y mira a ver si entra la máquina.

– Vaaale, voy a medirlo otra vez y ahora te vuelvo a llamar… ¡¡ aguafiestas !!

– Si, claro, ahora la culpa es mía…

Ensayo de placa de carga - vista de detalle

Una foto del ensayo de placa de carga con sus relojitos y su canesú

Ensayo de placa de carga - vista general

Y aquí una vista general, con el camión actuando de contrapeso

Otro día hablamos de la placa dinámica, por hoy ya vale.

¿Un alud de nieve o un deslizamiento de ladera?

A la vista de la fotografía inferior, ¿dirías que se trata de un alud de nieve o de un deslizamiento de ladera?

Una fotografía de Jean-christophe Bott para EPA, vista en PhotoBlog

Si has contestado “las dos cosas”, casi has acertado… casi, pero no del todo.

La diferencia entre un alud y un deslizamiento de tierras convencional radica, básicamente, en dos puntos:

La gran heterogeneidad entre el material depositado encima (la nieve) y el terreno subyacente.
La «cambiante personalidad» del material. La nieve tiene una densidad muy variable (gel, aerosol), una reología más que dudosa (¿granular, viscosa, Bingham?) y el movimiento (ya sea en bloque rígido o como material deformable) depende de muchos factores: placas de hielo, colapsos, vibraciones (explosiones, ruidos, pisadas), escorrentías a favor de la pendiente, etc.

Sin embargo, pese a todo lo anterior, una vez finalizado el movimiento, no puede negarse que es casi un deslizamiento de ladera, con escarpes, coladas laterales, grietas transversales y todo lo demás, como se puede comprobar si se compara con este otro, en arenas.

El alud se produjo en Col de la Croix, en los Alpes suizos, ayer miércoles. Se cree que hay dos personas atrapadas.

¿Por qué son peligrosas las arenas movedizas?

[Aviso. No voy a entrar en el comportamiento de los fangos no-newtonianos ni en los delicados matices del sifonamiento en las arenas, me voy a centrar en el caso más simple de las arenas movedizas, el del principio de Arquímedes, simplemente]

Todo el mundo entiende (con mayor o menor esfuerzo) el principio de Arquímedes: “Todo cuerpo sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen desalojado”.

Para flotar es necesario que ese empuje hacia arriba (↑) coincida con nuestro peso hacia abajo (↓), y para ello debemos desalojar (o sumergir) un volumen equivalente a nuestro peso, que en el caso del agua, viene a ser casi todo el cuerpo hasta la nariz, en posición vertical.

Evidentemente, si el fluido es más denso que el agua, pesa más y no hará falta desalojar tanto volumen, es decir, que en un fluido más denso que el agua se flota más. Por tanto, al ser las arenas movedizas más densas que el agua, ES IMPOSIBLE HUNDIRSE DEL TODO EN ARENAS MOVEDIZAS. Si “casi” flotamos en agua, todavía flotamos más en arenas movedizas, no te puedes hundir, es un hecho.

Vale, pero entonces, ¿por qué tienen las arenas movedizas esa mala fama?

Pues porque esa mala fama es real, no puedes hundirte ni desaparecer “engullido” como en las películas, pero si puedes quedarte medio hundido sin poder salir, y si no te ayudan es muy probable que mueras de agotamiento, hambre, sed, insolación, frío o aburrimiento, y no sólo tú, también tu caballo.

Y no exagero, estas imágenes del siempre riguroso DailyMail, vistas ayer en menéame, muestran lo que le pasó a un caballo que se quedó medio hundido, y el disgusto de su dueña, que veía la marea cada vez más cerca. Al final todo terminó bien, pero las tres horas del susto no se las quita nadie. Esa es la verdadera razón de la mala fama de las llamadas “arenas movedizas”, y no lo que nos ha contado Hollywood.

La noticia con la secuencia completa de fotografías aquí.

Otro día trataremos cuestiones más técnicas, hoy simplemente he querido aprovechar las fotografías para ilustrar la parte “agotadora” del problema, si tienes mucho interés, te recomiendo las cinco entradas que GeoJuanjo tiene sobre el tema.