¿Cuál es el papel del ingeniero estructural frente al ingeniero geotécnico? Por Neil Opfer

Tanto los ingenieros geotécnicos como los ingenieros estructurales fuCumplir roles clave en el diseño del proyecto. El papel del ingeniero geotécnico es, Por supuesto, investigar el sitio de construcción propuesto primero mediante la realización de perforaciones en el suelo y / o la excavación de pozos de prueba en el sitio para explorar el personaje de suelos en el sitio. Luego, el ingeniero geotécnico analiza los resultados de la exploración de campo y realiza pruebas de laboratorio para caracterizar las condiciones del suelo que se encuentran en el sitio. Un énfasis importante aquí es para el propietario / desarrollador.por del proyecto Asignar un presupuesto sólido que le permita al ingeniero geotécnico realizar adecuadamente el proceso de investigación de campo necesario y analizar los resultados en el laboratorio. El ingeniero geotécnico luego emite un informe que será utilizado por tanto el ingeniero estructural en el proyecto-fase de diseño, así como personal de construcción de campo durante la fase de construcción. 

En general, hay dos tipos de sistemas de cimentación: superficiales y profundos. Los cimientos poco profundos transfieren las cargas estructurales a la tierra en la base de la losa a nivel, zapata de columna o zapata de muro como ejemplos. Los cimientos profundos con pilotes o cajones penetran capas de suelos incompetentes para, por lo tanto, apoyar los cimientos en un suelo o lecho rocoso competente, como ejemplos. Debido a una menorperfil de costos, una base preferida El sistema es una base poco profunda. Además, existen variedades de cimentaciones superficiales con estructuras de costos variables. Las decisiones del ingeniero estructural en cuanto a diseños poco profundos, profundos, híbridos u otros se basan en los hallazgos de la investigación geotécnica. 

El ingeniero estructural necesita información geotécnica de calidad para desarrollar el mejor diseño posible dadas las condiciones del suelo presentes en el sitio. Si la investigación de suelos se ha limitado innecesariamente, esta falta de información adecuada y utilizable impedirá el diseño de cimientos del ingeniero estructural. La investigación geotécnica proporciona, en esencia, pistas sobre lo que hay debajo de la superficie del suelo. Cuanto mayor sea el grado de investigación, se proporcionarán más pistas que contribuirán a una mayor comprensión de las condiciones del suelo en el sitio.   

Los códigos de construcción proporcionan tablas que muestran valores permisibles de soporte de suelo como ejemplo y estos valores tabulares publicados en el código se pueden utilizar para propósitos de diseño estructural. Esto también depende de las regulaciones gubernamentales locales que pueden dictar requisitos geotécnicos para proyectos de construcción. Sin embargo, estos valores de códigos publicados tienden a ser algo conservadores y, por lo tanto, una cuidadosa investigación geotécnica puede permitir la utilización de mayores valores de perforación del suelo.   

Como otro ejemplo, el Código Internacional de Construcción (IBC), adoptado en los Estados Unidos por la mayoría de las jurisdicciones, permite un valor de soporte de suelo de 3,000 libras por pie cuadrado (psf) para suelos de grava arenosa, pero un valor de soporte de suelo mucho más bajo de 2,000 psf para suelos caracterizados como grava limosa (2021 IBC Capítulo 18). El plano del edificio puede incluir un sótano de 12 pies de profundidad. La investigación geotécnica informa al ingeniero estructural en qué consisten realmente los suelos en el sitio a esta profundidad de 10 pies para el trabajo de cimentación del sótano. La capacidad de utilizar valores de suelo de 3,000 psf frente a 2,000 psf significa que las cimentaciones significativamente menos costosas son ahora una buena opción para el proyecto. Sin embargo, el ingeniero estructural no sabrá esto sin el trabajo geotécnico y, por lo tanto, confía en el trabajo geotécnico para tomar estas decisiones informadas. 

Las condiciones del suelo pueden variar ampliamente en un lugar de trabajo. Como ejemplo, el edificio de una sucursal bancaria se construyó con una base convencional de losa a nivel hace algunas décadas, cuando los servicios bancarios autónomos eran poco comunes. Sin embargo, a medida que pasaba el tiempo con el énfasis en la banca automática, la sucursal bancaria decidió agregar una estructura bancaria independiente en el mismo lote a una distancia del propio banco debido a consideraciones de tráfico / banco existente. Sin embargo, la investigación geotécnica encontró que la estructura de entrada estaría en el borde de una antigua zona pantanosa y, por lo tanto, requeriría cimientos de pilotes más costosos. En el último caso, sin una investigación geotécnica, se habrían producido problemas operativos / de asentamiento estructural sin este sistema de cimentación más profundo.   

Piense en las ramificaciones si el banco simplemente le dijera al ingeniero estructural que desempolva y use el antiguo informe geotécnico en lugar de que el arquitecto solicite un nuevo informe geotécnico para que lo utilice el ingeniero estructural. En este caso, el arquitecto había tenido otro proyecto cercano que en la excavación había encontrado algo de esta zona pantanosa anterior de ahí la insistencia en una nueva investigación geotécnica. 

En áreas con suelos cargados de sulfato químicamente calientes de valor estándar, la especificación típica es para el uso de un cemento ASTM Tipo 5 para concreto de cimentación. Este cemento tipo 5 tiene una alta resistencia al ataque de sulfatos y es un requisito común en ciertas áreas de los Estados Unidos. Sin embargo, dependiendo del área, otras protecciones, como los sistemas de revestimiento especializados para cimientos de hormigón, también pueden ser un requisito de diseño necesario por parte del ingeniero estructural. Nuevamente, el ingeniero estructural necesitará el análisis realizado por el ingeniero geotécnico para tomar decisiones informadas en esta área para proteger el concreto de cimentación. Lo mismo se aplicaría a los niveles freáticos altos para un diseño propuesto que puede significar un sistema de desagüe permanente para el edificio en particular para garantizar que la construcción por debajo del nivel del suelo no sufra problemas de intrusión de agua a largo plazo. 

La experiencia de este escritor es que cuando se cortan esquinas con presupuestos muy limitados en términos de la investigación geotécnica, esto puede afectar significativamente el diseño de la cimentación por parte del ingeniero estructural.   

Numerosas conversaciones a lo largo de los años con profesionales geotécnicos han encontrado que un problema común es no gastar cantidades adecuadas en investigaciones geotécnicas. Se ha encontrado un hilo de conversación similar con los ingenieros estructurales al querer un trabajo geotécnico más profundo, pero no obtenerlo debido a las limitaciones presupuestarias del propietario / desarrollador.   

Desafortunadamente, lo que termina sucediendo en una serie de situaciones a lo largo de los años es el antiguo principio SNARL. Muchos reconocen el acrónimo SNARL de SGuardar Now And Repay Later. Los atajos en el diseño, incluidas las investigaciones geotécnicas, pueden parecer inicialmente tener sentido, pero luego el resultado final puede ser proyectos que experimenten un deterioro significativo de los cimientos debido a los problemas ilustrados anteriormente, como problemas de suelos y problemas de la capa freática.