revisla deb universidad calólica

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1 revisla deb universidad calólica AÑO X - Nro MARZO DE QUITO - ECUADOR PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR

2 CENTRO DE PUBLICACIONES PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR REVISTA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA Director: Comité de Publicaciones: Secretarla: Oficina: R. P. Marco V. Rueda. S.l. R. P. Marco V. Rueda, SI., Director Dra. María Luisa Barrera de Jaramillo, Ing. Rene Cordero. Dr. Carlos Landázuri Dra. Ximena Moreno de Solines Celia Torres de Reyno Pontificia Universidad Católica del Ecuado- 12 de Octubre y Carrión Pabellón de Administración, oficina N y 122 Dirección Postal: Apartado N' 2184 Quito Ecuador Sud América Teléfonos: ; ; : : extensión 122 y 145 Canjes y Donaciones: Biblioteca de la PUCE Apartado N Dada la amplitud que van tomando los números monográficos, sólo publicamos tres números por año: Números monográficos: marzo y junio Número general: noviembre VALOR DEL NUMERO 40 sucres Universitarios (en el almacén universitario): 35 sucres SUSCRIPCIONES: Sólo para números generales 70 sucres Con los números técnicos: 140 sucres (Universitarios: 50 y 100 respectivamente) AL EXTERIOR: (los 4 números) 10 dólares SUSCRIPCIONES EN EL CENTRO DE PUBLICACIONES

3 REVISTA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA Año X Marzo 1982 No. 33 PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOUCA DEL ECUADOR QUITO

4 Todo miembro de la comunidad universitaria puede remitir sus artículos y notas, los mismos que serán sometidos a la aprobación de la Revista para su publicación. IMPRENTA DEL COLEGIO TÉCNICO DON BOSCO QUITO

5 K^oniemdo Introducción 7 Los Problemas de las Técnicas Convencionales de Planificación de Transporte Urbano Ing. César Arias V 11 Evaluación de los Métodos de Análisis Poblacional utilzados en Ingeniería Sanitaria Ing. Guillermo Burbano 0 23 Plan Nacional para el Desarrollo de un Reglamento Ecuatoriano de Construcciones Sismoresistentes Ing. José Chacón T 41 Programación de una Investigación. Pruebas de campo Ing. César Landázuri S 65 Recubrimientos duros para prolongar la vida útil de los componentes de Equipo Caminero Ing. Víctor Pineiros C 115 Reprocssamiento de Pavimentos Ing. Edwin Ripalda La enseñanza del Hormigón para Ingenieros Ing. Patricio Torres M 153 Análisis de Asentamientos en Suelos Granulares Ing. Roberto Vallejo T

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7 UTOKKS DK LOS VKTICLLOS CESAR ARIAS VILLAVICENCIO- Ing. Civil graduado en la Universidad de Maine, U.S.A., MSC de la Univ. de Maine; Curso de Transporte en Países en Vías de Desarrollo M.I.T. U.S.A.; Curso de Planificación de Transporte, Univ. Católica de Chile; Conferencista del 1er. Congreso Mundial de Transporte en Países en Vías de Desarrollo, Instituto de Investigaciones de Transporte, Paris- Francia; Participante invitado al 1er. Congreso Mundial de Accidentes de Tránsito, México, Coordinador de CINDA (Centro Interuniversitario de Desarrollo Andino) para el Ecuador en el Area de Transporte. Coordinador de la Sección Académica de Transporte de la PUCE. Profesor pgregado de la PUCE en las materias de "Introducción a la Ingeniería de Transporte" y "Planificación de Transporte". Director de varias tesis de grado en ei área de Transporte. GUILLERMO BURBANO ORTEGA ~ Ingeniero Civil graduado en la Univ. Central del Ecuador. Curso de Especialización en el Instituto Kuibisher- Moscú. Varios cursos de especialización en la Univ. Central del Ecuador y Escuela Politécnica Nacional y Comisión Full Bright. Profesor Agregado en las materias de Instalaciones Sanitarias e Ingeniería Sanitarias en la Universidad Central del Ecuador, Profesor Agregado en las materias de Ingeniería Sanitaria e Instalaciones Eléctricas en la Facultad de Ingeniería de la PUCE. JOSE CHACON TORAL Estudios en la Universidad de Cuenca, Facultad de Ingeniería Civil, Ingeniero Civil graduado en el Instituto Tecnológico de Monterrey, México, MSC graduado en la Universidad de Berkeley California. Profesor Principal de Hormigón Preforzado en la Facultad de Ingeniería Civil de la PUCE ha dictado también Obras Civiles, Cimentaciones, Hormigón Armado (teoría elástica y de Ultima Resistencia). Ha dictado la materia de Hormigón Armado (Teoría Elástica y de Ultima Resistencia) en la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Central. Fue Decano de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Es Presidente del Capítulo Ecuatoriano del American Concrete Institute. CESAR LANDÁZURI SOTO Ingeniero Civil graduado en la Facultad de Ingeniería de la PUCE, Maestría en Ingeniería, especialización Mecánica de Suelos en la Universidad Autónoma de México. Curso en el Instituto Geotécnico del Estado Gante, Bélgica. Curso en el Centro de Investigaciones Presiométricas Menard, Profesor Principal de Mecánica de Suelos en la Fac. de Ingeniería de la PUCE. Director del Laboratorio de Suelos y Materiales de la Facultad de Ingeniería de la PUCE

8 VICTOR PINEIROS CUEVA Ingeniero Civil graduado en la Facultad de Ingeniería de la PUCE, Master of Materialf Science in Oregon State University, U.S.A. Cursos de Programación y Control de Obrasen PEER Quito. Profesor Agregado en las materias Mecánica de Sólidos en la Facultad de Ingeniería Civil de la PUCE. Profesor Investigador a medio tiempo de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. EDWIN RIPALDA BONILLA. Ingeniero Civil graduado en la Universidad Central del Ecuador. Postgrado en Administración de Empresas por CESEM, Madrid-España. Cursos de Gerencia de obra. Construcción Pesada, Maquinaria de Construcción en Venezuela, Italia y U.S.A. Decano de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Profesor Principal de Equipo de Construcción y Administración de Empresas en la PUCE. Profesor Principal de Postgrado en la Universidad Central del Ecuador. PATRICIO TORRES MORA Esludios en la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Ingeniero Civil graduado en la Universidad de New Hampshire MSC' de la Georgia Institute of Technology; Profesor Agregado en las cátedras de Cimentaciones y Estructuras de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Profesor Agregado a Tiempo Completo de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. ROBERTO VALLEJO TRUJILLO. Ingeniero Civil graduado en la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Postgrado en Mecánica de Suelos en LNEC. Lisboa, Portugal. Cursos de Análisis Dinámica de Estructuras y Mecánica de Suelos, Escuela Politécnica Nacional. Subdecano de la Facultad de Ingeniería de la PUCE. Profesor Principal de Cimentaciones en la Escuela Politécnica Nacional. Profesor Principal de Mecánica de Suelos en la Escuela Politécnica Nacional. Profesor Principal de Mecánica de Suelos en la Facultad de Ing. de la PUCE. -6-

9 INTRODUCCIÓN Hace 20 años se abrieron las puertas de la Facultad de Ingeniería de nuestra Universidad, para dar cabida a quienes querían enrumbar su vida por senderos acordes con la filosofía que inspira nuestras actividades. Hemos querido formar profesionales que tengan suficiente preparación académica para que sean capaces de resolver los problemas inherentes a la utilización de los recursos en beneficio del hombre, profesionales que puedan asumir la urgente tarea de investigación como una respuesta a las necesidades del país. Pero queremos así mismo formar personas que tengan como primer atributo la responsabilidad y la conciencia profesional, pero conciencia no sólo en el sentido de comportamiento moral individual, sino en el sentido de saberse parte del conglomerado humano, de comprender y respetar a los demás y ejercer su profesión no como un medio de ootener dinero únicamente, sino más bien como una oportunidad de entregar su aporte al servicio del país; profesionales que comprendan, en suma, que la Ingeniería debe colaborar en la solución de los conflictos que atañen a la sociedad. -7-

10 La primera parte de nuestro deseo, es decir la preparación académica más completa posible, ha dado frutos en nuestra Facultad a lo largo de estos 20 años. Los programas de estudio han sido dinámicos y han sido objeto de las debidas actualiza clones. Fn 1979 se llevó a cabo el último análisis de ellos y entró en vigencia el programa actual. Fn él se contemplan las materias básicas necesarias para los primeros niveles, se prosigue con el estudio de las materias profesionales de aplicación científica y se concluye, en los dos últimos niveles, con materias de tres orientaciones diferentes en las áreas de Fstructuras, Transportes y Sanitaria, a fin de que el estudiante, sin dejar de ser un profesional general, pueda escoger su orientación en el área de su interés. Fl décimo nivel está formado por cátedras tipo seminario y se dedica en gran parte a la realización de una Tesis de Grado, dirigida, en la misma Facidtad. La segunda parte de nuestra preocupación, es decir la formación profesional integral, que abarque cultura y conciencia humanísticas, parece un poco más difícil de lograr en forma completa. En Facultades como Filosofía, Derecho, Pedagogía, etc., una miena parte de las materias del pensum académico tiene relación directa con el hombre, sus problemas, inquietudes y finalidades; mientras que en las Facultades de Ciencias, y ciencias exactas más precisamente, el cúmulo de materias de carácter científico y de trabajo mecánico, limítala posibilidad de impartir una enseñanza básica en sociología, psicología, filosofía, etc. Ante la disyuntiva de hasta qué punto es preferible dar al Ingeniero una preponderante forma- -8-

11 ción humanística, aun a costa de su calidad técnica; o una sólida preparación técnico-científica, sin preocupación del aspecto humanístico hemos adoptado una solución de compromiso, buscando el tiempo para impartir materias que al menos "acostumbren" al ingeniero a pensar que tiene que cumplir un deber, no sólo de características de progreso físico-industrial, sino espiritual, consigo mismo, con su hogar, con las personas con quienes trabaja; en suma, a sentirse parte integrante del medio social y cultural en donde se desenvuelve a fin de que pueda prestar su colaboración para la organización económica, social y política de su país. Veinte años son poco para una Facultad, pero han sido suficientes para conseguir un nombre y transmitirlo a nuestros graduados; para sentirnos seguros de nuestra contribución a la patria y sabernos seguros de la dirección de nuestros pasos. Tenemos fe en la capacidad de nuestros maestros, fe en la madurez, disciplina y dedicación de nuestros estudiantes, confianza en el porvenir de nuestro país y confianza en que Dios continuará guiando nuestro futuro. Por eso podemos hablar de Facultad, y porque estamos buscando en ella los ideales de preparación, de servicio, de respeto y aprecio mutuos, en todas direcciones; ya que sin ellos no se podría hablar de Facultad aunque cumpliéramos 300 años. Nuestra Facultad ha querido presentar en este número imonográfico de la Revista de la P. U. C. E., algunos artículos técnicos de actualidad que pueden ser útiles en los círculos profesionales. En ellos se podrá encontrar la preocupación del ingeniero - 9 -

12 por contribuir a la solución de problemas del medio que cada vez se hacen más acuciantes, tanto desde el punto de vista social en tratamiento y seguridad problemas de tránsito urbano, servicios sanitarios, construcciones antisísmicas, como desde el punto de vista económico -mantenimiento de equipos, reutilización tie materiales, hasta el sentido puramente académico de mejoramiento profesional análisis, investigaciones de materiales, enseñanza de materias de primera necesidad. (Ionliamos que en ellos se encontrará el deseo de colaborar para el mejor desenvolvirniento de la Ingeniería en el País.

13 LOS PROBLEMAS DE LAS TÉCNICAS CONVENCIONALES DE PLANIFICACIÓN DE TRANSPORTE URBANO César H. Arias V. Debido a que la tecnología de planificación de transporte tiene su origen en países industrializados, presenta características propias que están de acuerdo con aquel medio. Sin embargo, estas técnicas han sido empleadas en muchos países en vías de desarrollo y empiezan a utilizarse en el nuestro de alguna manera. Este artículo tiene como fin realizar un breve análisis de los problemas que se presentan en nuestro país al utilizar indiscriminadamente técnicas de países desarrollados en el contexto especialmente del transporte urbano. Para iniciar, diremos que estos problemas podemos dividir en tres grupos: aquellos de carácter institucional y relativos a recursos humanos, aquellos de carácter económico y los de comportamiento social de los habitantes. Entre los primeros, señalaremos las instituciones a cargo de la planificación, la estadística y los recursos humanos disponibles en el país dentro de este campo. En el segundo grupo, examinaremos los requisitos de divisas que implican los proyectos convencionales de transporte urbano, y finalmente, haremos algunas consideraciones sociales

14 1. Las Instituciones Administrativas Evidentemente, este es uno de los problemas y quizá el más grave, que tiene que enfrentar el transporte en general y el urbano en particular. Cualquier plan de transporte que contemple requisitos especialmente de alta organización y control puede tener serias dificultades para su implementación. Si revisamos las Instituciones a cargo de planificar el transporte urbano, se encuentra que estas tradicionalmente han sido la Policía Civil Nacional, el Municipio en menor grado y el Consejo Nacional de Tránsito. Estas Instituciones carecen hasta la fecha de una organización técnica que pueda garantizar sus decisiones. Por esta razón, problemas de verdadera importancia tales como definiciones tarifarias para buses de transporte urbano, seguridad vial, sistemas de semáforos, señalización, control de tránsito, políticas de estacionamiento y planes de vías en general han sido manejados sin un apoyo técnico de planificación adecuado y, a veces, resueltos en forma superficial o bajo presión de grupos interesados. La deficiencia de los organismos técnicos tiene su raíz fundamentalmente en una falta de conciencia de los ejecutivos de alto nivel, quienes ven al problema de transporte urbano como de simple política y lo manejan muy primariamente. Esta actitud es favorecida por la consiguiente falta de recursos económicos para el funcionamiento de esos organismos y, por ende, su pobre desarrollo técnico y el escaso poder de decisión que tienen en realidad. Planteado así el problema, considero que se pueden identificar tres problemas principales que impiden un esfuerzo de planificación eficiente y que impiden el uso de técnicas convencionales de planificación del transporte urbano en el contexto nacional: 1. El compromiso político de instituciones, individuos o grupos que defienden intereses particulares. Ej. tarifas y líneas de buses, planificación de vías en algunos casos, semaforización, estacionamiento, etc. -12-

15 2. La falta de un sistema apropiado para toma de decisiones, las cuales se realizan muchas veces en forma "rápida". 3. La base técnica muy pobre de los departamentos impide contar con una buena información a aquellos que dictan las políticas. Estos tres aspectos no permiten tener un marco de trabajo básico para analizar y usar técnicas disponibles para la planificación del transporte. Sin embargo, es necesario mencionar que algunas de las razones que han influido para la falta de atención a la planificación en general están relacionadas con las necesidades urgentes de transporte del país, las cuales han hecho "innecesario" este proceso por las situaciones de continua "emergencia" en que se desenvuelven las actividades. Por ejemplo, la gente pide al gobierno que construya muchas carreteras nuevas y el gobierno no tiene suficientes fondos para la construcción de todas. En este caso, el sistema de toma de decisiones selecciona al proyecto que políticamente es más provechoso; luego no se requiere una planificación convencional, parcialmente debido al alto número de proyectos que compiten por tener un lugar primordial. Además de las razones mencionadas antes, la planificación convencional del transporte no ha sido muy importante en el pasado, debido, en parte, a la demanda relativamente baja de transporte. Esta y las características antes tratadas han hecho de la toma de decisiones una materia "muy simple" y que ha estado en manos de ejecutivos de alto nivel, los cuales han actuado bajo presiones o de acuerdo a conveniencias individuales. 2. Disponibilidad de recursos humanos Para transferencia de tecnologías de transporte, la disponibilidad de recursos humanos es probablemente uno de los proble- -13-

16 mas más importantes en el caso de Ecuador. La falta de personal calificado a cargo de la planificación, que implemente y controle el funcionamiento del transporte urbano, resulta un factor decisivo para el uso de técnicas de países desarrollados. En el caso del Ecuador se han analizado los aspectos de pobre organización técnica de las instituciones relacionadas con la planificación del transporte. Esta sola razón puede hacer imposible la definición del problema del transporte, la formulación del plan para resolverlo y más aún su implementación. En el campo académico debe mencionarse que ninguna de las Universidades Ecuatorianas ofrece un título de Transporte. Solamente la Universidad Católica del Ecuador ha incluido algunas materias en el Programa de Ingeniería Civil para dar a los estudiantes alguna formación sobre este tema. En el año 1976 el Ministerio de Obras Públicas estableció la necesidad de Ingenieros de Transporte para que pueda funcionar el Proyecto del Ministerio de Transporte, sin embargo la falta de decisión política e implementación no ha permitido hasta hoy crear suficientes incentivos para programas técnicos sobre esta materia en las Universidades. 3. Requisitos de información Los sistemas de información generalmente están estrechamente ligados al desarrollo económico; mientras las sociedades altamente industrializadas tienen información suficiente y confiable, las naciones en desarrollo sufren un gran déficit en este sector. Este déficit se relaciona fundamentalmente con la cantidad de información recolectada, con la confiabilidad de la misma, así como con la sistematización y accesibilidad del público a ella. En el mundo moderno, la labor de difundir la información es de gran importancia e interés colectivo. -14-

17 La técnica de modelos de transporte requiere gran cantidad de datos para su elaboración, y presenta dificultades de calibración final. En un país como Ecuador, con pocos datos históricos e información estadística muy pobre, usar modelos resulta una tarea muy difícil. Más aún si se considera que las variables exógenas utilizadas convencionalmente en estos modelos son sumamente dinámicas y pueden alterar los propósitos iniciales. Para ilustrar el problema de información, es importante observar que en la mayoría de casos, el tiempo que se toma para la publicación de los datos recogidos (hasta cinco años) y para su disponibilidad hacia el público, es excesivo. (Ej. Anuario del Transporte). Esta situación crea un "problema de tiempo" en cuanto a la disponibilidad de datos, problema más complejo cuanto mayor es la dinamia de variables las mismas que tienen tasas extremadamente altas de crecimiento como es el caso de la tenencia de vehículos, el crecimiento poblacional y de desarrollo económico. Estas características pueden convertir en pocos años toda una costosa informa ción en obsoleta. Otro problema de requisitos de información es la confiabilidad de la misma. Este problema puede ser muy agudo dada la inexperiencia de las personas que la recogen y también debido a, las personas que contestan las preguntas, las mismas que no están familiarizadas con el sistema de entrevistas, propio de países desarrollados. El problema de accesibilidad del público a la información es una de las dificultades presentes en el contexto local. Organismos oficiales a veces creen que toda información tiene un carácter "secreto", lo que no permite su utilización. Otras veces no proporcionan información, a no ser que haya influencias que lo permitan. -15-

18 Finalmente, se puede decir que para el modelo de transporte es imprescindible una recolección de datos larga y costosa, antes de que se pueda obtener cualquier resultado. 4. Requisitos de divisas Las técnicas convencionales de planificación de transporte, generalmente implican varios presupuestos, algunos de los cuales pueden tener validez solamente en sociedades industrializadas. Varios de los proyectos que pueden ser aceptables en Norte América y Europa no serán probablemente apropiados para nuestros países. Por ejemplo, en un país en vías de desarrollo la planificación convencional puede recomendar, por un número dado de circunstancias, una línea férrea como la solución adecuada para transportar algún producto. Sin embargo, una autopista puede ser más apropiada si consideramos la menor fuga de divisas al extranjero en la construcción de la misma, a más de que no requiere de una estructura organizacional altamente desarrollada, que provea servicio confiable una vez que la facilidad entre en servicio. Esta situación es muy real en el Ecuador, donde las acerías son desconocidas y consecuentemente una labor efectiva en este campo es nula. Un ejemplo de esta situación es el reducido número de puentes de acero construidos en el país en comparación con los puentes de hormigón. Es también importante mencionar que, debido al componente de divisas extranjeras, la elección de tecnología apropiada para un proyecto puede ser un limitante que no permita adoptar una tecnología adecuada al medio so pena de incurrir en grandes errores. Generalmente, la planificación del transporte en países en desarrollo incluye elementos propios adoptados por el país, que deben ser tomados en cuenta al momento de planificar; entre ellos están el estudio de normas de diseño para carreteras, el tipo de vehículo local, la provisión de energía, el control de tráfico, las facilidades terminales y necesidades industriales. Todos estos ele- -16-

19 mentos generalmente son muy diferentes de aquellos encontrados en naciones desarrolladas. 5. Financiamiento Este es otro de los aspectos fundamentales en el caso de países en desarrollo y en el caso específico del Ecuador. Cualquier proyecto de transporte implica una gran cantidad de dinero que es muy costoso para el país. En el caso del transporte urbano, si se proponen facilidades tipo "metro", por ejemplo, es indiscutible que este tipo de inversiones no solamente desequilibran el presupuesto general del sector transporte, sino el presupuesto de todos los sectores del país. En el caso de Quito, un sistema de metro costaría 60 millones de dólares por kilómetro que, para una extensión de 12 kilómetros de línea, implicaría 720 millones de dólares ( millones de sucres) que representan el 40o/o del presupuesto nacional. Esto no ocurre en los países desarrollados, donde una obra de este tipo es como tantas otras y no afecta tan grandemente a la realización de ellos. En consecuencia, se hace necesario investigar metodologías y sistemas que puedan ser aplicados al medio, y en este sentido la universidad y el gobierno juegan un papel muy importante. 6. Consideraciones sociales y otras Las consideraciones sociales involucradas en la planificación del transporte son uno de los aspectos más delicados en la transferencia de tecnología. Obviamente, si se considera al viaje de una persona como producto de un propósito socio-económico, los patrones de viaje pueden cambiar substancialmente entre un país y otro. Existen varios ejemplos en los cuales las características de los viajes varían dentro de lo generalmente aceptado. Así en Santiago de Chile, durante una encuesta de origen y destino, se tuvo que estudiar un propósito de viaje adicional a los aceptados "normalmente", que son trabajo, estudio, otros. En el caso en mención se comprobó que gran parte de los viajes se realizaban -17-

20 con el propósito de "acompañar" a otra persona a realizar gestiones. Otro ejemplo es el de las horas de mayor demanda o "pico" que se producen ya sea en la carretera o en la ciudad, que varían de acuerdo a las costumbres de la población. En nuestro medio es menester tomar en cuenta que la demanda ocasionada con propósitos educativos resulta extremadamente importante ya que el 46o/o de la población es menor de 17 años y el 62o/o menor de 24 años. Además debemos considerar que el deseo de educarse de la población tiene una alta prioridad, ya que se lo considera como solución especialmente al problema económico personal. La partición modal es un problema completamente diferente en naciones desarrolladas y en países en desarrollo. Mientras que en los primeros países los sistemas públicos de tránsito son a menudo planificados para ser competitivos con los servicios privados de automóvil, para de esta manera atraer usuarios al sistema de tránsito público, a través de diseño de vehículos de alta calidad y estructura organizacional altamente sofisticada, en economías en desarrollo la necesidad de atraer usuarios para el sistema de transporte público no tiene gran importancia. El problema real, por ejemplo en Quito, es cómo proveer de mayor capacidad al sistema para satisfacer un mercado cautivo "muy numeroso". Además estos servicios están suplidos por operadores privados con pequeña coordinación e integración de los servicios ofrecidos. Aquí la tecnología de bajo costo es mucho más importante probablemente que una tecnología de alta calidad. 7. Algunos criterios para enfocar la planificación local Pienso que, para tener una idea más clara de los problemas de adoptar técnicas convencionales de planificación de transporte al medio local, es necesario realizar una labor de investigación que permita detectarlos. -18-

21 Además, hay que tratar de entender fundamentalmente tres aspectos en los cuales debe evaluarse detenidamente la aplicación de las técnicas. 1. La naturaleza de los problemas de transporte en países desarrollados. Ej. motorización, partición modal, empleo, etc. 2. Los recursos humanos y económicos que poseen tanto para la realización de planes, como para su implementación. Esta última muy importante ya que supone una organización administrativa y técnica. 3. Qué prioridades nacionales existen y cómo encaja el sector transporte dentro de los objetivos de cada país. Ej. política de caminos vecinales, de transporte urbano, de polos de desarrollo. Finalmente, es necesario anotar algunas de las áreas específicas donde debe concentrarse una investigación inmediata para la ciudad de Quito, ya que constituyen problemas emergentes que deben enfocarse con mucha seriedad: 1. La baja accesibilidad de los barrios pobres de la ciudad; al tener ellos un sistema de vías muy deficiente, además de una menor demanda de pasajeros en comparación con zonas centrales, son líneas poco atractivas para los operadores de buses. 2. La alta congestión peatonal en el centro de la ciudad y áreas de bajos recursos de la ciudad. 3. El transporte público deficiente y poco organizado que se caracteriza por tiempos de viaje excesivos, congestión e inseguridad. -19-

22 4. Sistemas de control de tráfico, segundad vial, terminales de transporte, vías y especialmente alternativas de ocupación del espacio urbano. Estimo que si se enfocan e investigan estos problemas con seriedad se habrá dado un paso muy importante para el desarrollo del proceso de planificación del transporte. 8. Conclusiones y recomendaciones Basado en lo que se ha analizado en este trabajo, es posible llegar a algunas conclusiones y dar algunas sugerencias. 1. La planificación convencional de transporte se ha tornado muy difícil en países en desarrollo por algunas razones. Una de ellas es la estructura de las instituciones administrativas de transporte. Estas instituciones no han evolucionado de acuerdo al cambio rápido de las demandas de transporte; de este hecho ha derivado una falta de apoyo técnico y de organización, lo cual hace imposible llevar a cabo la definición de problemas; la planificación y las etapas de implementación. 2. Existen varios grupos de presión que influyen directamente en el proceso de toma de decisión en el sector transporte. Además, la poca base técnica de los orgnismos da también como resultado decisiones que responden en muchos casos a "intuición" o interés personal. 3. Los recursos humanos disponibles pueden definirse como un serio obstáculo para una adecuada planificación del transporte, así como en su operación y mantenimiento. Este elemento es probablemente el más importante y crucial en países en desarrollo. 4. El problema que significa las divisas extranjeras que necesitan los proyectos en países en desarrollo está estrechamente -20-

23 relacionado con la toma de decisiones, ya que en muchos casos puede desequilibrar la balanza de pagos en forma significativa, debido al alto porcentaje de cuota extranjera en técnica, material y operaciones. 5. La información existente es muy pobre en naciones en desarrollo; el caso de Ecuador implica la inversión de grandes cantidades de recursos dedicados solamente a recolectarla. En contraste, esta información es totalmente disponible, con un alto grado de confiabilidad, en sociedades industriales. 6. Las características sociales y culturales del país deben ser consideradas seriamente antes de usar la planificación convencional. En este caso la participación del público con su opinión puede ser muy útil para encontrar las características propias de su movilidad y además detectar las diferencias que pueden existir. 7. Altas tasas de crecimiento de tenencia de automóviles, de población y de desarrollo económico, y en algunos casos, altos grados de incertidumbre, hacen muy difícil la planificación convencional. Además de este hecho, las prioridades de transporte urbano de una nación en desarrollo deben considerar al transporte público como el problema más importante debido al alto porcentaje de usuarios. La congestión peatonal, accesibilidad y organización de tráfico están entre los problemas principales que deben ser resueltos en forma emergente. 8. La financiación de proyectos es un punto clave en la planificación. Recursos muy limitados de naciones en desarrollo no permiten proyectos con una gran inversión de capital. 9. Finalmente, es importante mencionar que las técnicas de planificación convencional deben ser usadas cuidadosamente en el caso de países en desarrollo, para no incurrir en errores que resultan extremadamente costosos a las economías nacionales que se caracterizan por la escasez de recursos

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25 EVALUACIÓN DF LOS MÉTODOS DF ANÁLISIS POBLACIONAL UTILIZADOS EN INGENIERÍA SAINITARIAi 1- INTRODUCCIÓN (Guillermo Burbano O. Los proyectos de agua potable y alcantarillado tienen en nuestro país un punto crítico que es la población de diseño para la cual son concebidos. En unos casos se construyen sobredimensionados y en otros sin capacidad para cubrir las demandas aun de los primeros años de servicio. En el primer caso, las inversiones realizadas permanecen por largos períodos sin rendir los beneficios correspondientes, ya que los costos iniciales de construcción han sido elevados, y en el segundo, tan pronto como las facilidades entran en funcionamiento, se ve la necesidad de emprender en ampliaciones. Estas dos alternativas se presentan por la falta de un análisis adecuado del crecimiento poblacional, el mismo que es la base sobre la cual se sustenta la decisión del ingeniero para determinar el tamaño de las obras a ejecutarse. El error que se cometa, en más o menos, está en el juzgamiento de este parámetro, el mismo que se traduce en la realidad en mayores egresos de construcción, es decir, inversión de una mayor cantidad de dinero para conseguir el mismo objetivo, o por otro lado, en la satisfacción parcial de la necesidad. Quizá la tendencia mayormente observada sea la primera, por el temor del ingeniero de verse involucrado en un reclamo temprano de su diseño. Con este motivo, he creído necesario hacer un análisis de aquellos factores que gobiernen la predicción de la población para su utilización en proyectos de Ingeniería Sanitaria, así como de los -23-

26 métodos más usuales, y establecer algunas recomendaciones que espero sean de utilidad en este campo. 2 - PROBLEMAS PARA LA PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN Los problemas relativos a la proyección de la población pueden resumirse en dos. disponibilidad de datos confiables y buen juicio del ingeniero para utilizarlos aplicando los métodos más adecuados. Como todo tratamiento estadístico, el poblacional parte de los datos que existen de crecimiento demográfico para cualquier ciudad, recopilados a través de censos nacionales de población, vivienda, escolar, de infraestructura sanitaria (Encuestas Sanitarias), o estadísticas de natalidad, mortalidad y migraciones. En otros países, en los cuales tanto los censos como las estadísticas han pasado a formar parte de su desarrollo integral desde hace décadas, la disponibilidad de una amplia gama de datos permite al Ingeniero cruzar información desde varias fuentes, a efectos de establecer comparaciones y seleccionar los métodos más convenientes para su estudio, debiendo lograr en tal caso buenas aproximaciones con la realidad. En nuestro país, los censos nacionales y las estadísticas pertenecen al período comprendido entre el año 1950 y 1980, es decir escasos 30 años, durante los cuales tenemos como fuentes de información las siguientes: 3 censos nacionales de población en y 1974, una encuesta sanitaria en 1961, dos censos de vivienda en 1962 y 1974, un censo económico en 1965 y uno escolar en 1980, entre los más importantes, a más de estadísticas muy incompletas, especialmente a nivel rural, de tasas de natalidad, mortalidad o del movimiento de migración. Un análisis del valor que se debe dar a estas fuentes de información es el siguiente: -24-

27 Los censos nacionales cubren un período relativamente corto y no han sido realizados bajo el mismo patrón, es decir, dentro de los mismos límites físicos de las poblaciones, por lo cual las densidades poblacionales resultan diferentes para cada censo. Lo lógico sería que se estableciera paralelamente tanto el incremento total de la población, así como la variación de la densidad en áreas preestablecidas. Debe considerarse que, dentro de una población, existen zonas de variado uso y, por tanto, con diversa concentración poblacional. Para el Ingeniero Sanitario tiene mayor importancia esto último en el análisis de algunas partes constitutivas de un proyecto de saneamiento ambiental, tal como las redes de distribución de agua potable y las de evacuación de aguas servidas. La única encuesta sanitaria nacional, del año 1961, tiene poca importancia desde el punto de vista de confiabilidad para un análisis de población ya que sus datos presentan, en la mayoría de los casos, fuerte discrepancia con los obtenidos por el censo de población de Esto se explica por cuanto las dos encuestas tienen diferente origen, metodología y recursos para su ejecución. De la experiencia obtenida en algunos casos, se puede concluir que aquellos recuentos de población que no tienen el apoyo total del Gobierno como ejecutor y de la ciudadanía como fuente de información, tienden a suministrar datos que difieren mucho de la realidad. En consecuencia, la validez que se les da para la proyección de una población es relativa. Los censos de vivienda y económicos, por ser realizados con fines específicos, no aportan en nuestro país ningún dato práctico como elementos de proyección poblacional. En cuanto a las tasas de natalidad y mortalidad se puede deducir que, por no alcanzar en su encuesta a una gran parte de la población y en algunos casos hasta urbana, los datos que de ella se pueden extraer son incompletos y, por lo tanto, de limitado valor para un estudio de incremento poblacional. En igual forma se debe descartar la total validez de los datos del movimiento migratorio

28 En nuestro país aún es poco lo que se puede obtener de la información que se dispone al respecto. Como resumen se concluye que los únicos datos con los cuales se cuenta en ingeniería sanitaria para la elaboración de proyectos son los tres censos nacionales. Los datos de los mismos, se consideran como los más útiles y confiables en este campo. Sin embargo debe ponerse énfasis en que las estadísticas de natalidad y mortalidad, así como los censos escolares, tal como el realizado en el año pasado, son los llamados a jugar un papel muy importante en la predicción poblacional futura. Por esta razón deberán complementarse sus datos y publicar las estadísticas al igual que lo realizado con los censos de población, vivienda, etc. 3- MODELOS DE ANÁLISIS POBLACIONAL Se ha identificado que el crecimiento de una población es similar al modelo clásico de crecimiento de los microorganismos en campos de cultivo en el laboratorio, tal como se indica en la fig. 1. De acuerdo con estas investigaciones, en el desarrollo microbiano se distinguen tres fases diferentes. Durante una primera fase, se tienen nutrientes en exceso en relación a los requerimientos de los microorganismos y su desarrollo. por tanto no es restringido, incrementándose la concentración de la biomasa microorganica en proporción exponencial (fase de crecimiento logarítmico). -26-

29 PONTIFICIA UNIVEBSIDAD CATÓLICA DEL ECDADOB 12 de Octabre 7 CrriSn Apartado 2184 Quite - Ecuador Incremento geométrico Incrernento aritmético Incremento con tasa decreciente crecimiento, / Fig I- Curva clasica de crecimiento de microorgoniímoa. Fig 2- Cum típico de crecimiento poblocionol. En una segunda fase, se nota una declinación de crecimiento fu respuesta al limitado crecimiento de los nutrientes y la muerte de los microorganismos aparece como variable componente. La diferencia entre la multiplicación microbiana y la muerte de estos establece la curva representativa de la segunda fase. Finalmente, en una tercera fase, predominan las muertes sobre el desarrollo microbiano, notándose una declinación en la tasa de crecimiento. A esta etapa se le denomina la fase endógena. 27

30 En forma similar la figura 2, nos muestra el modelo de crecimiento poblacional: cuando la población se está desarrollando se inicia con un patrón geométrico hasta que factores geográficos y/o económicos hacen que disminuya su ritmo de crecimiento, pasa a uno de forma lineal o incremento aritmético y finalmente alcanza la tercera etapa, en la cual se nota un decrecimiento progresivo hasta alcanzar la población de saturación; en ella no se registra ninguna variación significativa en el número total de sus habitantes Modelos Matemáticos Para la predicción de la población ha sido muy amplia la difusión, en nuestro medio, de los denominados métodos matemáticos, los mismos que asumen que el crecimiento de una población es función del tiempo, que ha seguido una relación matemática identificable o lógica, y que los futuros cambios en la población seguirán el mismo modelo. Entre estos se tienen los siguientes: Crecimiento Aritmético. Se denomina modelo de crecimiento aritmético a aquél que tiene una expresión matemática de orden cero, y que corresponde a la siguiente. dp = ka dp dt en la cual -^ representa el incremento de la población P en el tiempo t, y ka es una constante. Integrando la ecuación entre dos períodos de análisis, uno inicial, ti y otro finid tf, se obtiene: ( Pf í tf I dp = ka I dt y Pi / ti dedonde. Pf = Pi * ka (tf ti) (1) -28-

31 Pf es la población que se alcanzará en el tiempo tf y Pi es la población en el año inicial ti. Con la ecuación (1) se obtienen los valores de ka utilizando los datos de los censos. Crecimiento Geométrico. El modelo geométrico de crecimiento corresponde a una expresión de primer orden; dp, dp en la cual J^ representa el incremento de la población P en el tiempo t y kg es una constante. En igual forma la integración entre un período inicial ti y otro final tf nos da las siguientes relaciones. It = Pi / ti de donde: In Pf = In Pi + kg (tf ti) (2) Pf población que se alcanzará en el tiempo tf y Pi es la población de partida para el año ti. El valor de la constante kg se obtendrá con los datos de los censos con la ecuación (2). Por simplicidad la ecuación (2) se la suele utilizar en su forma exponencial. Pf = Pi (1 + r) n (3) que es similar a la fórmula de interés compuesto, y en la cual Pf es la población que se alcanzará en el tiempo n, Pi es la población de partida para la proyección y r es el incremento seleccionado (en porcentaje) para la población. -29-

32 Decreciinienlo de la tasa de incrementos.- Este modelo asume que la población tiene un porcentaje de cambio variable. identificado con la ecuación. dt kd ( S - P ) dp en la que ^ es el cambio de la población P en el tiempo t, kd es una constante y S es la población de saturación, es decir la población que se mantendrá casi constante al alcanzar la tercera fase de crecimiento (véase la figura 2 del modelo de crecimiento poblacional). Integrando la ecuación diferencial se tiene; -In S-P2 PI fp2 rt2 dp ÍA dt S-P = kd ;PI ; ti = kd (t2-tl) (4) o kd=- S-P2 S IM (5) t2 - ti La constante kd se calcula con los datos de los censos utilizando la ecuación (5). La población siguiente relación. En la cual. para cualquier tiempo se calculará con la Pf = s_ ( S _p 2 ) e -kd(tf-t2) (6) Pf es la población que se alcanzará en el tiempo tf y P2 es la población correspondiente al tiempo t2. El paso más crítico al emplear este método es la estimación de la población de saturación, especialmente para poblaciones -30-

33 jóvenes en las mismas que no se dispone de un registro de datos de censos suficientemente representativo como para poder asumir un valor adecuado para la población de saturación. Crecimiento Logístico. Este método basado en los experimentos realizados por Verhulst (1838) y posteriormente por R. Pearl y L. S. Reed en 1920, con el estudio del crecimiento en laboratorio de moscas drosófilas, supone que el desarrollo de una población cualquiera puede seguir un patrón similar al observado en este tipo de moscas, crecimiento que sigue dos etapas bien definidas: en la primera el crecimiento es lento al inicio, incrementándose constantemente hasta alcanzar el final de este ciclo. En la segunda etapa el crecimiento se disminuye en forma constante hasta llegar a la estabilización de la población (población de saturación). Los datos obtenidos en las observaciones de laboratorio fueron arreglados en la siguiente ecuación matemática de forma empírica. Pf - ~T + Le^- en la cual Pf es la población que se alcanzaría en el tiempo t, S es la población de saturación, m y b son constantes, los mismos que pueden ser obtenidos aplicando las siguientes ecuaciones: 2PoPl P2-P1 2 (Po + P2) PoP2-Pl 2 ^ m = b = S-Po Po 1 P Po(S-Pl) In N P1(S Po) J

34 en donde Po, PI, P2 = población de 3 censos diferentes equidistantes sucesivamente entre ellos N = intervalo de años entre las poblaciones Po,PIy P2 A t = tiempo transcurrido entre to y el del período de diseño. Las poblaciones Po, PI y P2 son generalmente obtenidas de los censos que se realizan periódicamente, en nuestro país cada 12 años Métodos de relación y correlación Este método asume que los factores internos o externos que afectan el crecimiento de una población abarcan grandes áreas, en tal forma que empleando un adecuado factor de proporción, las estimaciones de población realizadas para grandes extensiones, que en nuestro caso serían las provincias o regiones, pueden ser empleadas para proyectar la población en áreas pequeñas. La correlación que existe entre las diferentes áreas puede ser determinada con varios procedimientos; sin embargo el método más simple es el que emplea una relación constante, calculada a partir de los datos disponibles más recientes. Esta relación se la expresa así: kr (8) -PF - ll- = aquí Pf representa la población final de la ciudad en estudio, Pf' es la población proyectada para el área regional (Provincia o Región), Pi es la población obtenida en el último censo para la ciudad en estudio, Pi' es la población obtenida para el área regional en el último censo y kr es la constante de relación. La constante kr también puede ser tomada como la relación promedio de algunos censos pasados. -32-

35 MÉTODO DE LOS COMPONENTES Lo más lógico es pensar que una población aumenta o disminuye de acuerdo con la mayor o menor influencia que ejerzan uno de los 3 factores que se indican: nacimientos, muertes y migraciones. Si se conocen en forma estadística estos factores, la población final puede ser obtenida sumando estos componentes en la siguiente forma: Pf = Pi + N + M (9) en donde Pf significa la población final buscada, Pi la población inicial de partida, N el incremento poblacional neto (nacimientos menos muertes) en el período considerado y M la migración neta (inmigración menos emigración) en el período considerado. El incremento poblacional neto N se lo puede determinar con la ecuación: N = (tf-ti)(kl Pi-k2Pi) siendo kl y k2 las tasas de nacimientos y muertes respectivamente y tf y ti los años de análisis final e inicial correspondientes. MÉTODOS GRÁFICOS Estos métodos se basan en la extrapolación gráfica de los datos de censos pasados, de una población. Para la extrapolación se puede hacer uso del método aritmético, geométrico o en la proyección basada en la regresión lineal por mínimos cuadrados, tal como se indica en las figuras 3 y 4. También el método gráfico puede ser aplicado comparando el crecimiento de la población en estudio con el que han tenido otras poblaciones mayores que presenten algunas características geopolíticas similares. Este método se indica en la figura

36 Por su simplicidad son métodos que presentan ventajas en su utilización, especialmente si se trata de proyecciones,para pequeños períodos o como un auxiliar de comprobación de los otros métodos. * " SC 000 noa: *SÍJL : ^ f V y Ptdytcáóa * S^ -" zefi s S -^ / eeemifncc s y S ISOC tsso ZCOO 2010 /aro 19-KÍ Frg4~ Extrapolación gráfica de población con incremento geométrico Fig 5-" Estimación gráfica del crecimiento de una ciudad por companjción con el crecimiento que han tenido otras ciudades más grandes, pero de características mas o menos similares. no IÍ.5 20 ÍS año» cnitriortí al rimo i / ul'imo cerito Fig 3 - Extrapolación gráfica de población con incremento lineal- 34-

37 EXACTITUD DE LOS MODELOS Por cuanto la planificación de los sistemas de agua potable. alcantarillado y recolección de desechos sólidos están íntimamente ligados a la población de diseño, es necesario pensar que el Ingeniero Sanitario debe tener pleno conocimiento de las bondades y defectos de cada uno de los modelos de proyección de población anteriormente descritos. La utilización racional del tratamiento estadístico disponible en base a cualquier método para estimar la población, es la llave del éxito en cualquier proyecto de esta naturaleza y, por lo tanto, se hace necesario destacar que el período de diseño debería ser fijado en nuestro país, en muchos casos no en función de lo que tradicionalmente se hace, es decir, de acuerdo a la probable vida útil de los elementos componentes o a la mayor o menor dificultad de realizar ampliaciones en los mismos, sino en función de la realidad nacional. Si se selecciona un método apropiado para la proyección de la población, pero en cambio se utiliza un período de diseño inadecuado, se cometen errores que inciden directamente en el costo del proyecto. Parker asegura que existen muchos casos registrados en los que se han cometido grandes errores en la estimación de la población, con el consecuente incremento de costos en los proyectos. Al margen de cualquier método utilizado, se acepta generalmente que la exactitud de la proyección poblacional disminuye con a) el aumento del tiempo de análisis b) el decrecimiento del tamaño del área estudiada, y c) el incremento de la tasa de cambio en la población. - Schmitt y A. H. Croseti realizaron un estudio comparativo sobre la exactitud de varios métodos de proyección para 20 ciudades de los E. U., con datos de censos desde 1830 a 1930, y comparados con los resultados reales de los datos obtenidos en los censos de 1940 y El cuadro resumen adaptado por Me. Junkin en su trabajo es el siguiente: -35-

38 Error promedio en porcentaje Método de análisis Comparación gráfica Proyección geométrica Proyección aritmética Relación y correlación Método logístico Proyección para 10 años Proyección para 20 años En igual forma se presenta un resumen del estudio realizado por Siegel, Shryock y Greenberg con 92 ciudades de los E. U. cuya población era mayor a habitantes en 1940 y con un período de proyección de solo 10 años. Desviación promedio en porcentaje Método de análisis Para todas las 92 ciudades Tamaño de población para las 46 para las 46 mis grandes más pequeñas 46 ciudades con alta tasa de cambio 46 ciudades 1 con baja tasa de cambio De los componentes Proyección aritmética Proyección geométrica i -36-

39 CONCLUSIONES 1. Para el empleo de cualquier método de proyección de población se requiere del conocimiento lo más real posible del desarrollo pasado y presente de la misma. Este conocimiento se hace posible gracias a los censos de población, pero que sean realizados con intervalos regulares. Se considera de gran valor para la estimación de la población los censos escolares periódicos y los registros estadísticos completos de nacimientos y muertes. 2. Los modelos de crecimiento aritmético, geométrico y de decrecimiento de la tasa de incrementos se deben aplicar generalmente a la proyección de la población para períodos cortos (hasta 15 años) y en áreas relativamente pequeñas. Para períodos más largos son recomendables los métodos logísticos, de los componentes y de relación y correlación. Los métodos gráficos se deberán utilizar para proyecciones cortas y como un medio auxiliar de comprobación de los otros métodos. 3. Existen evidencias de que, al presente, está declinando la utilización de los modelos matemáticos de predicción y que tienen cada vez mayor aceptación aquellos que usan información estadística analítica, como es el caso de nacimientos, muertes y movimiento migratorio. Es de esperar que los Ingenieros que trabajan en el área de Saneamiento Ambiental se interesen más en el uso de estos métodos para que se familiaricen con su empleo y evalúen las bondades de los mismos. -37-

40 RECOMENDACIONES En aquellas poblaciones carentes de información mínima para realizar una aproximación más o menos real del desarrollo de su crecimiento poblacional, la adopción de los períodos de diseño debería ser no mayor a 15 años; esto posibilitaría los siguientes objetivos fundamentales: a) Evitaría la utilización de los escasos fondos Estatales en obras sobredimensionadas, con un alto porcentaje de su capacidad no utilizada en los primeros años de funcionamiento. b) Permitiría la cubertura con los mismos fondos, de un mayor número de poblaciones, especialmente rurales, que al momento no disponen en un 89.7o/o ni de elementales servicios de agua potable y alcantarillado. c) Posibilitaría acumular, dentro de este período de 15 años, la información básica del crecimiento de la población, de dotaciones, consumos, tarifas, etc. para proyectar, en caso de ser necesarias, las ampliaciones o mejoras que los estudios técnico-económicos determinen, y, d) Se habrá logrado cambiar la política de infraestructura sanitaria, en el sentido de que hay que dar servicios a quienes carecen en absoluto de los mismos, antes que descuidar a éstos y mejorar a quienes mal o bien disfrutamos de esta comodidad en el siglo XX. Los problemas graves referentes a enfermedades por falta de agua potable no están en las ciudades que la tienen, aun en forma racionada, sino en aquéllas en donde aún no se la conoce. 38-

41 DEFERENCIAS: Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering Linvil G. Rich. Environmental Systems Engineering Homer W. Parker. Wastewater Systems Engineering Frederick E. Mc. Junkin. Journal of the Sanitary Engineering Division vol

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43 PLAN NACIONAL PARA EL DESARROLLO DE UN REG L \M ENTO ECU ATO RÍAN O DE CONSTRUCCIONES SLSMORESLSTENTES José Chacón Toral, M., Se. INTRODUCCIÓN La República del Ecuador, país en la mitad del mundo, como tantos otros países localizados en el "cinturón circumpacífico", tiene una vivida experiencia sísmica, cuyo último episodio devastador lo estremeció en 1949, cuando fue arrasado Pelileo, durante el llamado terremoto de Ambato, dejando un luctuoso saldo de muertos. Solamente a raíz de esta catástrofe, el gobierno ecuatoriano, siguiendo un proceso tantas veces repetido en el mundo entero, adoptó apresuradamente un código de construcciones antisísmicas, con el afán de precautelar la supervivencia de bienes y personas ante la recurrencia de eventos telúricos semejantes en el futuro. Por supuesto que la metodología también fue la misma de otras veces: reunió a un grupo técnico local, el cual, con el asesoramiento de unos pocos expertos extranjeros de reconocido renombre, seleccionó unas cuantas regulaciones sismoresistentes establecidas en códigos de otros países, las cuales, sin mayor análisis y cabal comprensión, pasaron a ser norma obligatoria de igual observancia en todo el territorio nacional. Lo más sorprendente de esta realidad, que puede ser aceptada en principio como válida considerando que en materia de regulaciones locales se partía de la nada, está en que perduró en este estado primitivo durante 30 años hasta cuando, en 1979, el Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN) desarrolló una -41 -

44 nueva versión del Código Ecuatoriano de la Construcción, que pretende innovar normas y especificaciones para lograr edificaciones con una pretendida calidad sismoresistente. En esta segunda versión se vuelve a andar el viejo camino: se adoptan, como en el pasado, excelentes normas extranjeras sin que haya mediado un solo proceso para verificar el contenido de las mismas, su alcance y fundamentos técnicos y prácticos, sin que se haya discutido científicamente, o cuando menos racionalmente, la razón y ser cualitativa y cuantitativa de su formulación, es decir a ciegas, de espaldas a la realidad sísmica y a las particulares formas de construcción existentes regionalmente, se adoptan normas que tienen como única virtud irrebatible el ser las más avanzadas y modernas que se han desarrollado en tal país de reconocido liderazgo tecnológico, como si se tratara de escoger un último modelo de entre muchos que se presentan en un figurín de alta costura. Con esto la suerte sismoresistente de un país entero ha quedado vestida a la última moda. Treinte años de "buena estrella" insensibilizaron quizás al grupo técnico ecuatoriano ante el latente peligro engendrado por la realidad sísmica de un país ubicado en un "cinturón de fuego". Sin embargo, hoy en día existe ventajosamente una clara y definida conciencia nacional que ha cuestionado seriamente la vigencia del Código 1979 y ha hecho que se inicie un proceso lógico y técnico de desarrollo de un reglamento, que norme y especifique el diseño y la construcción sismoresistente, de acuerdo con la realidad sísmica del país y de sus diversas regiones. Este trabajo, dentro del marco de referencia descrito, pretende aportar unas cuantas ideas dentro de las cuales se podrá desenvolver el plan cuyo proceso ha comenzado. Esperamos que este aporte promueva un avance en el terreno de las realizaciones prácticas y sirva, en parte, para incentivar las acciones y promover las voluntades de quienes en el país tienen que tomar las decisiones. -42-

45 PLAN GENERAL El plan que se pretende formular trata de ser un plan nacional dentro del cual deben participar los diferentes sectores del quehacer colectivo, técnico administrativo. Las normas deben ser generadas, desarrolladas y aceptadas por quienes tienen la responsabilidad técnica de aplicarlas, es decir, por el grupo técnico local organizado en los diversos estratos especializados de la actividad profesional. Las normas así gestadas y perfeccionadas deberán ser promovidas a los niveles administrativos para su promulgación y aplicación obligatoria y control de observancia. Se ha creído indispensable una etapa previa inicial, de amplia concientización, que ha tenido lugar a través de varios eventos ya realizados, con la cual se ha logrado promover a instituciones técnicas, profesionales, educativas y gubernamentales hacia la toma de las primeras decisiones. Los primeros pasos, ya dados, han cumplido con el objetivo de lograr la organización de los diversos sectores, identificar a los grupos o individuos más activos e interesados y a nominar al Comité Ejecutivo que promoverá acciones futuras a corto, mediano y largo plazo. En el seno del Comité Ejecutivo debe, de aquí en adelante, laborarse el Plan Nacional de Desarrollo del Reglamento Ecuato riano de Construcciones Sismoresistentes, con el soporte y participación de todos quienes deseen prestar su concurso, con la ayuda de una política gubernamental y el financiamiento indispensable. Formulado el Plan Nacional, se debe pasar a su ejecución a través del desarrollo de diferentes programas a cumplirse dentro de un plan de prioridades y de un cronograma de actividades. El Reglamento Ecuatoriano de Construcciones Sismoresistentes será el producto de un arduo y metódico trabajo. El reconocimiento y evaluación de la realidad sísmica de un país está sujeto a un constante perfeccionamiento dada la especial naturaleza de los fenómenos sísmicos, la complejidad del medio geológico y la larga tarea de evaluación de tantos y diversos parámetros relativos al -43-

46 comportamiento estructural de los materiales y de las edificaciones y a las modalidades regionales de construcción. Por lo tanto, el Reglamento deberá ser periódicamente revisado a medida que la información disponible se actualice y, para ello, deberá programarse un mecanismo ágil que facilite este proceso. Al inicio de este proceso evolutivo, se tendrá que aceptar el Código 1979, con sus vicios y virtudes, introduciendo los cambios indispensables que el actual nivel de conocimiento de nuestra realidad sismoresistente lo permita. Por esta razón, se tendrá que ejecutar un programa emergente de revisión y reformas, aprovechando el período de dos años que la ley de promulgación del Código 1979 lo establece, y que se cumplirá en el próximo Para la puesta en marcha del Plan Nacional, concebido como la ejecución de diversos programas específicos, es indispensable identificar dichos programas, establecer su alcance, elaborar la metodología para su desarrollo, identificar, evaluar y localizar recursos humanos, tecnológicos y financieros, formular cronogramas de trabajo, crear unidades ejecutoras y de control y evaluación, entre otros de los tantos pasos que exige una moderna planificación. Con el soporte gubernamental se delinearán las políticas que garanticen el cumplimiento del programa y, en tanto y cuanto sea necesario, se buscará el respaldo legal adecuado. En este trabajo no se pretende elaborar el Plan Nacional, toda vez que esta tarea incumbe al Comité Ejecutivo, sino, más bien, esbozar someramente el alcance de los programas básicos que soportarán a dicho Plan Nacional como un primer intento que sirva de base para un trabajo más en detalle que tendrá que venir de inmediato. Por otra parte, será de invalorable provecho el conocer la autorizada opinión de los expertos, reunidos en este Segundo Seminario Latinoamericano de Ingeniería Sismoresistente. acerca del alcance de los programas, sus objetivos y contenido científico. La experiencia ganada en otros países de la región, sus logros y equivocaciones, son para nosotros de gran interés. Esperamos, pues, recibir sus comentarios y recomendaciones, ahora o -44-

47 más adelante, a sabiendas de que todo el apoyo que puedan ofrecernos será debidamente aprovechado. Además, consideramos que algunos de los programas podrán de hecho ser desarrollados en coordinación con los que otros países ya tienen en marcha; esto podría significar disminución de esfuerzo y racional aprovechamiento de los limitados recursos disponibles. LOS PROGRAMAS Con la intención de dividir el trabajo, de distribuirlo nacionalmente y de facilitar su realización en el tiempo y en el espacio, se deben ejecutar programas específicos, aunque no necesariamente independientes. Cada programa deberá estar claramente definido en su objetivo, alcance y metodología; en la identificación y evaluación de recursos humanos, tecnológicos y financieros necesarios; en su calendario de ejecución y plazos topes para el procesamiento y la entrega de la información generada. Al ser algunos programas mutuamente dependientes, se tendrá el cuidado de difinir esta interrelación a fin de no causar tropiezos en el avance de los trabajos. Por otra parte, ciertos programas serán perentorios o de corta duración, en tanto que habrá otros de largo o indefinido alcance, que deberán ser mantenidos permanentemente. El control de la marcha y cumplimiento de los mismos será supervisado y evaluado por el Comité Ejecutivo. Los programas serán los siguientes: Programa 1. Evaluación del Código 1979 e introducción de reformas urgentes. Programa 2. Recopilación e inventario de la información y recursos existentes. Programa 3. Estudios de riesgo sísmico y diseño sismoresistente. Programa 4. Estudios sobre prácticas y modalidades constructivas. -45-

48 Programa 5. Implementación de normas y formulación del Reglamento Ecuatoriano de Construcciones Sismoresistentes. Programa 6. Instrumentación y procesamiento de la información sísmica y geológica. Programa 7. Desarrollo académico y preparación de recursos humanos. Programa 8. Capacitación profesional. Programa 9. Divulgación de normas y control de aplicación. Programa 10. Defensa poblacional y de los servicios vitales. A continuación se pasa a definir el objetivo, el alcance y la metodología de cada uno de los programas mencionados. PROGRAMA 1. Evaluación del Código 1979 e introducción de reformas urgentes El Código 1979, por la forma en que fue elaborado, según ya comentamos en páginas anteriores, no se identifica con la realidad sísmica y geológica del país ni tampoco con la naturaleza y características de las construcciones propias de cada región o sector del territorio nacional. Se han podido identificar dentro del Código conceptos y planteamientos normativos reñidos con una filosofía de diseño racional, objetivo y práctico que, de ser aplicados, aumentarían el riesgo de daños estructurales o, quizás, provocarían el colapso de las estructuras obligadas a trabajar en dominios que exigen un elevado comportamiento en el rango inelástico. Aprovechando el período legal de revisión y reforma del Código vigente, se deben presentar al organismo gubernamental respectivo las ponencias de cambio, debidamente fundamentadas, para su estudio y evaluación. Se considera que el programa debe generarse y -46-

49 desarrollarse a nivel de asociaciones profesionales especializadas y de los institutos de educación superior. Este programa no necesita de un financiamiento específico y cuenta con los recursos humanos disponibles tanto en el medio académico como en el profesional. PROGRAMA 2. Recopilación e inventario de la inlormación y recursos oxistenles En manos de diversos organismos estatales, instituciones de educación superior, empresas particulares y diferentes organizaciones internacionales, existe información relacionada con múltiples aspectos de interés relativo a la temática sismoresistente. El programa tratará de identificar las fuentes de información, recabar la información disponible a fin de clasificarla, analizarla y procesarla, haciéndola apropiada para su utilización. Al mismo tiempo, se hará un inventario de los recursos humanos y técnicos existentes en el país, con miras a establecer la capacidad nacional propia. Se ubicará y evaluará el potencial científico y tecnológico propios. Dentro de los diferentes campos de interés se requerirá el acopio de información sobre los siguientes aspectos: sismicidad: registro histórico e instrumental, con el apoyo del Observatorio Astronómico de Quito, la Red Sismológica Mundial, CERESIS, y de otros organismos internacionales o nacionales de otros países, geología, geofísica, vulcanología: recopilación de planos, fotografía aérea y espacial, estudios públicos y privados sobre ubicación de fallas, clasificación de las mismas, evidencia de actividad volcánica, zonas de inestabilidad. La Dirección Nacional de Geología, el Instituto Geográfico Militar y los Departamentos de Geología de los institutos académicos participarán en esta tarea, a más de organismos internacionales especializados; -47-

50 estudios de suelos: clasificación regional y local de los suelos, licuefacción. Se contará con el apoyo de las empresas privadas especializadas en este campo y de los laboratorios estatales y particulares, recursos humanos: inventario de la capacidad profesional especializada en geotecnia, sismología y estructuras sismoresistentes, en los sectores gubernamental, académico y profesional. Inventario de la capacidad a nivel técnico subprofesional; instrumentación y equipamiento: tipo y estado de los aparatos, ubicación, eficiencia de operación, tipo de registro. Para la ejecución del programa se requerirá de asesoramiento especializado que puede canalizarse a través de algunas de las oficinas internacionales de asistencia técnica. El financiamiento podría lograrse con el aporte de propios recursos y el de organizaciones internacionales. La responsabilidad del programa recaerá, quizás, en alguno de los institutos educativos del país. Este programa podría ponerse en marcha en un plazo relativamente corto y su tiempo de ejecución sería presumiblemente corto también. PROGRAMA 3. Estudios de riesgo sísmico y diseño sismoresistente Los objetivos del programa serán: zonificar sísmicamente el territorio nacional tipificando para cada una de las zonas los máximos valores esperados para las aceleraciones y velocidades de los sismos y la estimación del tiempo de duración de los mismos: determinación de los espectros de diseño sismoresistente para tres niveles de terremotos esperados: uno de servicio, que puede ocurrir muy frecuentemente durante la vida útil de la estructura; un terremoto moderado que puede ocurrir -48-

51 ocasionalmente; y un terremoto último, que puede presentarse rara vez. Los niveles de daño asociados a cada uno de los niveles de terremoto estarán claramente definidos en cada caso,y elaboración de normas de diseño sismoresistente. El alcance del programa abarcará las siguientes actividades. a) Sismología: Análisis y aprovechamiento de la información que sobre el registro de sismos históricos e instrumentales se haya recopilado en el Programa 2, y complementación de la información, de ser necesario. La información contendrá datos sobre epicentros e hipocentros, magnitud e intensidad, población al momento del sismo y actual. Zonificación sísmica del territorio nacional tomando como parámetros la intensidad y profundidad de los sismos registrados. Se reconocerán áreas de igual homogeneidad sísmica. Formulación matemática del fenómeno de atenuación de las ondas sísmicas para diferentes regiones del territorio utilizando las isosistas de varios terremotos estudiados. b) Geología: Localización e identificación de fallas. Aprovechando los resultados del Programa 2, en su parte pertinente, se estudiarán las fallas continentales y submarinas, tanto observadas como inferidas, que puedan ser activas, pasivas o potencialmente activas. Como medios de estudio se emplearán criterios geomorfológicos, fotografía aérea y espacial, informaciones sobre sis- -49-

52 micidad regional, verificación de campo, entre otros. Siendo esta una actividad compleja, especiales esfuerzos y recursos serán necesarios. Podrán participar en este campo varios organismos e instituciones gubernamentales, educativas y particulares, debiéndose establecer una especial coordinación y canalización de recursos humanos y financieros. Complementación de estudio sismológico: A partir de la investigación geológica se podrán establecer nuevos criterios sismológicos que servirán para actualizar la información sobre regionalización sísmica, es decir, a medida que el conocimiento geológico progrese, se introducirán modificaciones en el estudio sismológico. Riesgo sísmico: Los estudios sismológicos y geológicos proveerán la información requerida para la realización de los estudios de riesgo sísmico que determinarán, a su vez, la probabilidad de ocurrencia de sismos de parámetros máximos esperados (aceleración, velocidad, desplazamiento) dentro de un período de recurrencia determinado. Una rigurosa metodología científica se aplicará para lograr los resultados finales aplicables al diseño sismoresistente. Se considerará como punto de partida del análisis que las fallas geológicas son las principales fuentes potenciales de terremotos destructivos y que, al suceder un terremoto, la energía no se libera en un punto sino a lo largo de un sector de la falla. Se establecerá, para cada región, la función de distribución acumulativa de las magnitudes de los eventos sísmicos y se -50-

53 evaluará la probabilidad de que se exceda, en los sitios considerados, un valor dado, y se estimará el período de retorno de dicho evento. t-) Mecánica de suelos: Kstudios especializados de la información reunida en el Programa 2 permitirán clasificar a los suelos dentro de las respectivas regiones como rocosos, arenosos, aluvionales duros y suaves. Se localizarán zonas proclives a comportamientos anormales (licuefacción, deslizamientos) que provocarían, bajo acción sísmica, desastres adicionales). Se estudiará la forma en que el subsuelo modificaría las características del terremoto más probable obtenido en el análisis de riesgo sísmico, en cada región. El terremoto será transmitido desde la roca base a la superficie utilizando la técnica de transmisión de ondas. El terremoto resultante tendrá el efecto del subsuelo esperándose mayores cambios en regiones de suelo aluvional y suave. La identificación de zonas propensas a catástrofes permitirá tomar medidas preventivas especiales (estabilización, reasentamiento poblacional, prohibición de edificación) dependiendo de la gravedad del problema. f) Diseño sismoresistente: Prácticamente es el objetivo primordial de todo el estudio: formulación de los criterios técnicos, sólidamente afincados en la realidad sísmica del país, necesarios para establecer los parámetros que permitan reglamentar la práctica del diseño y la construcción dentro de un moderno concepto sismoresistente

54 La reglamentación estará de acuerdo con los resultados obtenidos a través de los espectros de respuesta modificados por efectos del subsuelo y con las características típicas de los materiales y sistemas constructivos de cada región (Programa 4). El estudio de riesgo sísmico permitirá determinar los parámetros de los terremotos más probables que ocurrirán en un sitio determinado, es decir, los valores de aceleración, velocidad y desplazamientos máximos esperados, la duración y contenido de frecuencias (pulsos) establecidos para un cierto período de retorno afectados por la influencia del subsuelo en el espectro de respuesta. A partir de toda esta información será entonces posible definir: un terremoto de trabajo que se presentará muchas veces durante la vida útil de la estructura; un terremoto moderado con una menor frecuencia relativa de recurrencia; un terremoto máximo probable que rara vez ocurrirá. La reglamentación para la construcción sismoresistente incluirá entre otros aspectos lo siguiente: el tipo de análisis estructural (estático, dinámico) que convendrá realizar; espectros de diseño esperados para cada región; recomendaciones para el uso de factores de reducción para inducir comportamiento no lineal; detallamiento estructural; restricciones para edificación. -52-

55 Dada la enorme complejidad del Programa 3, muchos recursos humanos, científicos, tecnológicos y financieros deben proveerse metódicamente. Su carácter multidisciplinario requerirá una vasta tarea de coordinación y oportuna atención. La magnitud y trascendencia del Programa 3 exigirá una importante participación gubernamental y de los organismos internacionales de carácter técnico y financiero. En este momento, en la República del Ecuador, el Ministerio de Obras Públicas está analizando muy seriamente la puesta en marcha de los estudios de riesgo sísmico y formulando un plan de actividades de iniciación inmediata. Se ha rechazado la posibilidad de contratar a un grupo consultor extranjero para que lleve adelante el programa, considerando lo inapropiado de la contratación de un estudio en paquete que nada positivo dejaría en beneficio del país. En cambio, la decisión gira en torno de aprovechar al máximo posible nuestros recursos humanos, científicos y tecnológicos, sin desestimar lo que sería una indispensable asesoría externa lograda a través de la contratación individual de consultores de renombre internacional. El programa será de alcance nacional y, por lo mismo, participarían en forma muy concreta, y cada uno en su campo de especialización, tanto los organismos gubernamentales directamente involucrados en el tema, como los institutos de educación superior y grupos profesionales. La intención de fondo no es otra sino la de lograr el mayor compromiso posible tanto en la ejecución de los trabajos como en la asimilación de ciencia y tecnología de parte del mayor número de profesionales y especialistas interesados en la problemática sismoresistente. PROGRAMA 4. Estudios sobre prácticas y modalidades constructivas La normalización reglamentaria de la construcción no podría llevarse racionalmente a cabo sin contar con una serie de datos básicos sobre la naturaleza y comportamiento de las estructuras en las diversas regiones del territorio nacional. No solo importa lograr información sobre la calidad de los materiales naturales o indus- -53-

56 trialmente producidos sino, adema.s, sobre los procedimientos constructivos característicos de cada región. Se ve la necesidad de establecer un programa de carácter permanente, que permita generar información actualizada, renovada y perfeccionada sobre los parámetros de interés sismoresistente. Son campos de investigación los siguientes: a) Determinación experimental de períodos naturales de vibración de edificios construidos. b) Estructuración real en edificaciones de áreas urbanas y rurales. Uso regional de materiales y procesos constructivos tradicionalmente empleados. c) Detallamiento estructural de elementos sujetos a diferentes solicitaciones. Estudios de uniones y juntas, muros de corte y otros sistemas de arriostramiento. d) Propiedades individuales de materiales tradicionales o integrados en sistemas estructurales. e) Cargas de uso de edificios y grado de observancia de las sobrecargas permitidas. Evaluación y fijación de factores de carga para diseño. En vista de la necesidad de una permanente investigación y evaluación de una siempre evolutiva industria de la construcción, se hace indispensable la prolongación indefinida del Programa 4. En él deberán participar las instituciones educativas, a través de sus laboratorios de investigación y programas prácticos académicos, y los institutos gubernamentales o privados que cuenten con las suficientes facilidades técnicas. Correspondería seguramente a un instituto académico coordinar y llevar adelante el programa. El acopio de información, su procesamiento y la creación y mantenimiento de un banco de datos revisten especial atención. El financiamiento del programa no requiere de un soporte econó- -54-

57 mico extraordinario y la iniciación del mismo puede hacerse corto plazo. PROGRAMA 5. Implementación de normas y formulación del Reglamento Kcuatoriano de Construcciones Sismoresistentes En realidad, todos los estudios planteados en los diversos programas están orientados hacia la formulación de normas que deberán ser codificadas para su promulgación legal. El Programa 1, puesto en marcha con carácter urgente, no será sino el primer paso del Programa 5. El objetivo de éste será el incorporar oportunamente los cambios necesarios en el actual Código 1979, a medida que la información proveniente de los Programas 3 y 4 vaya siendo generada. Con el soporte de la investigación, el análisis científico de la información y la cuantificación de resultados se prepararán normas, o se modificarán o complementarán las existentes para que, reflejando la realidad sísmica y geológica del país, garanticen el comportamiento seguro de las construcciones a realizarse dentro del territorio nacional. El Instituto Ecuatoriano de Normalización (1NEN), a través de un comité especializado, receptará las propuestas con el soporte científico debidamente documentado, las cuales, luego de una revisión crítica, serán incorporadas al Reglamento. Eventualmente y al inicio del programa, se requerirá de asesoramiento especializado. Deberán participar en el programa, de manera especial, las sociedades profesionales especializadas relacionadas con actividades de diseño y construcción sismoresistente. La duración y vigencia del programa será prácticamente indefinida. Para su financiamiento y soporte deberá contarse eventualmente con ayuda gubernamental y de las instituciones antes mencionadas. -55-

58 PROGRAMA 6. Instrumentación y procesamiento de la información sísmica y geológica El Reglamento de Construcciones Sismoresistentes estará sujeto a una evolución progresiva y será perfeccionado a través de la generación de información verídica y permanentemente renovada. El acopio de información sismológica se realizará a través de datos registrados mediante instrumentos que funcionen bien el momento oportuno. Las fuentes de actividad sísmica, las fallas activas o potencialmente activas, deberán ser definidas con toda la exactitud posible si se quiere tener una información confiable, y esta tarea requiere tiempo y paciencia. Solamente cuando se logre tener confianza en la validez y calidad de los informes generados en las fuentes, los parámetros de diseño tendrán la confiabilidad deseada. Este programa trata de perfeccionar la cantidad y la calidad de la información mejorando los registros, la verificación física de los fenómenos y estableciendo procedimientos confiables que permitan aprovechar los datos conseguidos, procesándolos oportuna y apropiadamente. Este programa permitirá incrementar los datos existentes, con información fresca proveniente de nuevos eventos sísmicos registrados instrumentalmente. Se diseñará e instalará una red nacional de acelerógrafos y sismógrafos de acuerdo a un plan determinado que incluya una evaluación del equipo existente, escogimiento de los sitios más apropiados para su emplazamiento, selección del tipo de equipo adecuado a su funcionamiento, reubicación de equipo existente, etc. Se tendrá que establecer una metodología para el procesamiento e interpretación de la información registrada en los acelerógrafos, que incluirá digitalización analógica de registros, correcciones de instrumental, de línea base y de errores introducidos durante el proceso, análisis de registros a fin de obtener espectros de movimiento del terreno y espectros de respuesta elástica. El programa incluirá un plan de adquisiciones de equipo auxiliar para -56-

59 digitalización e implementación de programas para procesamiento electrónico. La red de sismógrafos deberá tener en cuenta para su instalación y operación tanto las necesidades locales y regionales como la conveniencia de su integración a la red internacional y a la de los países vecinos particularmente. El Observatorio Astronómico de Quito es el depositario tradicional de toda la información nacional existente acerca de sismicidad, instrumentación, registros e interpretación de los mismos. Mucha y valiosa información poseen también organismos internacionales o nacionales de otros países. La Dirección Nacional de Geología, asimismo, es la depositaría de la información referente al campo geológico. Tomando como base a estos dos organismos, se puede estructurar el grupo coordinador y responsable que podría, con la participación de un instituto superior, llevar adelante el programa. Existe un grupo profesional nacional competente que bien puede participar en el programa, con el asesoramiento de especialistas extranjeros eventualmente contratados, y bajo los lincamientos de metodologías y políticas planteadas por organismos internacionales especializados. Este programa requiere de un aporte financiero inicial importante especialmente para el equipamiento e instrumentación. Debiendo ser mantenido el programa por tiempo indefinido, se requerirá de un soporte económico permanente. El entrenamiento y especialización de personal competente a diferentes niveles de capacidad académica requerirá, asimismo, de un plan específico adecuadamente financiado

60 PROGRAMA 7. Desarrollo académico y preparación de recursos humanos Bastante, aunque no lo suficiente, se ha avanzado en el país en cuanto a la capacitación académica de nuestros profesionales, ingenieros y arquitectos, en el ramo de la sismorcsistencia. En algunas de las escuelas de ingeniería de Quito y Guayaquil existen programas que pretenden impartir conocimientos especializados a un nivel preprofesional. Existen planes para avanzar en un futuro cercano hacia cursos formales de postgrado con énfasis en aspectos sismoresistentes. Hasta tanto, nuestros especialistas se están formando en el exterior a través de cursos académicos de postgrado o cursos de corta duración que no otorgan título específico. En los Estados Unidos, Japón, México, Venezuela. Perú, jóvenes ecuatorianos están adquiriendo una adecuada formación en esta nueva y evolutiva especialidad. Sin embargo, se destaca la conveniencia de elaborar un programa nacional de capacitación académica a través de programas de estudio actualizados. Dos niveles de capacitación se hacen evidentes: el menor, de carácter general, se referiría a la renovación de programas dentro de las carreras básicas de ingeniería y arquitectura, programas que garanticen un proceso enseñanzaaprendizaje categórico en el ramo sismoresistente, es decir, no debería haber en el futuro un profesional que no esté suficientemente informado sobre el tema y que no tenga los conocimientos lundamentales indispensables para entender la trascendencia del problema sísmico, de sus efectos y para saber la forma de lidiar con ellos a nivel de organización estructural (diseño y ordenamiento), análisis, dimensionamiento y construcción y, eventualmente, reparación de estructuras averiadas. El segundo nivel abarcaría la formación de técnicos especializados en materia sismoresistente y disciplinas conexas. Para ello se desarrollarían escuelas regionales, de preferencia únicas, que recibirían toda la ayuda de recursos posibles para constituirse en centros de excelencia, tanto en el campo de la formación técnica como en la in- -58-

61 vesligación científica que lleve a cabo y tecnologías que desarrolle. En estos niveles de postgrado se formará una élite académico profesional que renovará la docencia, en los niveles generales de formación, y enriquecerá la práctica profesional. En este Programa 7 deberán participar todas las escuelas de ingeniería (12) y arquitectura (1) existentes en el país. Para desarrollar el nivel general de capacitación sólo hace falta un poco de buena voluntad y espíritu de cooperación: los que mejor están deben ayudar a los que lo necesitan a través de acuerdos directos de asistencia; sin embargo, tomará algún tiempo implementar el programa y obtener los primeros frutos positivos. El aspecto económico tiene menor importancia toda vez que el financiamiento puede ser garantizado por las propias instituciones educativas. Para desarrollar el programa en el nivel de postgrado se requiere de mayor estudio y tiempo. Se tendrá que identificar el centro de mayor avance académico, científico y tecnológico en cada región. Se tendrán que vencer, con política y grandes dosis de tino y buena voluntad, las dificultades naturales que se presentarán ante el deseo de todas las escuelas de ser seleccionadas como centro regional del programa. Sin embargo, se tiene que comenzar el diálogo tan pronto como sea posible. Para este nivel de desarrollo académico se hará indispensable un acopio significativo de recursos de toda índole. En etapas iniciales se requerirá, además, de asistencia técnica extranjera especializada por períodos razonablemente cortos. El gobierno nacional, dentro de su política de desarrollo científico y tecnológico, tiene que atender de manera preferencial este programa, dando todo su apoyo y patrocinio. PROGRAMA 8. Capacitación profesional Muchos de los prof» sionales ingenieros y arquitectos que actualmente hacen tareas de análisis, diseño y construcción, no están suficientemente informados de los aspectos conceptuales y prácticos relativos a la temática sismoresistente. Esta peligrosa sitúa. -59-

62 ción incrementa en algún sentido el riesgo sísmico propio y hace estéril cualquier seria preocupación de perfeccionar normas y reglamentaciones. Conscientes de este problema, vemos la necesidad de implementar un programa específico, de carácter permanente, que propicie la capacitación de profesionales en ejercicio en los aspectos fundamentales y prácticos de la sismorcsistencia. Por fortuna esta preocupación la han hecho suya las asociaciones profesionales de ingenieros civiles en diversas provincias del país. Con el soporte de algún instituto de educación superior, desde hace varios años, se han organizado, con éxito creciente, cursos, seminarios y conferencias sobre la materia, permitiendo que, cada vez, un mayor número de profesionales se eduquen en este tema y complementen sus conocimientos con nuevos planteamientos y recomendaciones. El Programa 8 que esbozamos no es sino el reconocimiento de una invalorable tarea puesta en marcha ya desde años atrás. La generación y mantenimiento del programa queda, como ahora, en manos de los colegios profesionales, el soporte económico lo dan los mismos beneficiarios y no exige ningún desembolso fiscal. Sin embargo, algunos aspectos deben perfeccionarse. Uno es el de hacer extensivo el programa de manera urgente y sistemática al grupo profesional de arquitectura que, por ahora, está descuidado inexplicable y paradóicamente, siendo dicho grupo el que quizás mayor formación e información necesita. El otro punto es el relativo a los especialistas contratados como instructores. El grado de capacitación logrado por nuestros propios técnicos ha permitido prescindir de la contratación de expertos extranjeros, con claros beneficios. Es indudable que la exclusión total de la cooperación extranjera de ninguna manera sería provechosa, pero sí se ve saludablemente beneficioso el utilizar el potencial de nuestros propios recursos humanos. Esta política debe ser aquilatada y reforzada en el futuro. -60-

63 PROGRAMA 9. Divulgación de normas y control de aplicación Tiene como objetivo la mayor divulgación y aplicación del Reglamento de Construcción en todas las regiones del territorio nacional, y el control de su observancia por, parte de quienes tienen la obligación de hacerlo. Legalmente se tendrá que establecer los mecanismos necesarios para lograr que el Reglamento sea una realidad vivida y respetada y no letra muerta. El Instituto Ecuatoriano de Normalización (INEN), los gobiernos provinciales y municipales tienen que velar por la aplicación y cumplimiento utilizando los procedimientos legales apropiados. Tanto los colegios profesionales como los institutos de educación superior deberán aunar esfuerzos para cooperar con los sectores oficiales en esta tarea. A pesar de toda esta acción, el cumplimiento del Reglamento dependerá, en buena parte, de la intención de aceptarlo o no que tenga el usuario final del mismo, o sea, el profesional arquitecto o ingeniero, diseñador o constructor, fabricante o proveedor. Hacia el usuario del Reglamento deberá orientarse un programa que divulgue su contenido, alcance y limitaciones, ratificando la obligatoriedad de su observancia y cumplimiento. Con el objeto de implementar reformas o acciones coercitivas se deberá evaluar el grado de cumplimiento mediante un control periódico. En esta actividad pueden intervenir provechosamente los institutos de educación superior a través de sus cursos prácticos de construcción o de laboratorio. Por otra parte, las cámaras de la construcción y otras organizaciones privadas deberán prestar su efectivo concurso para llevar adelante este programa. No se ve la necesidad de destinar ningún voluminoso aporte financiero para cumplir con el propósito del programa que bien puede ser logrado con el esfuerzo mancomunado de organismos existentes

64 PROGRAMA 10. Defensa poblacional y de los servicios vitales La preocupación central del Plan ha sido precautelar la vida y los bienes fundamentales del hombre inmerso en la realidad telúrica sísmica intrínseca del país en que vive. Un Reglamento de Construcciones Sismoresistentes bien concebido, consistente con la realidad del complejo fenómeno sísmico-geológico-estructural, es por supuesto una buena garantía para precautelar la supervivencia y salud de un pueblo y la conservación de sus soportes vitales. Sin embargo, se hace indispensable el desarrollo de una política gubernamental de alcance nacional que coadyuve en la tarea de asistencia y mantenimiento de los recursos humanos y de los servicios vitales en las apremiantes circunstancias del advenimiento de catástrofes. La denominada Defensa Civil es el objetivo fundamental de este Programa 10. Como complemento del Plan Nacional para el Desarrollo de un Reglamento Ecuatoriano de Construcciones Sismoresistentes, se ve la necesidad lógica de incluir este programa que quedaría enmarcado dentro de la ley respectiva promulgada por el gobierno nacional. El programa, en lo que a cuestiones sismoresistentes se refiere, deberá incluir algunos aspectos tales como. Educación poblacional para propiciar un comportamiento orientado a la mutua ayuda y adopción de procedimientos emergentes que garanticen su supervivencia. Instrucción particular en escuelas de ingeniería y arquitectura para capacitar a los profesionales en la adopción de medidas emergentes de organización y movilización y aprovechamiento de recursos que ayuden a la masa poblacional en los momentos de desastre. Preparación profesional para la ejecución de obras de emergencia, reparación de daños, evaluación de escombros, rescate de víctimas y restablecimiento de servicios vitales. -62-

65 COMKNTARIO FINAL El Plan Nacional de Desarrollo del Reglamento Ecuatoriano de Construcciones Sismoresistentes es extenso y complejo. No podrá tener éxito si no se cuenta con el apoyo decidido del gobierno nacional tanto desde el aspecto formal y legal como desde el económico financiero. Su actual política de desarrollar ciencia y tecnología apropiadas para el país permite vislumbrar que la puesta en marcha del Plan, a través de la ejecución de los programas esbozados en este trabajo, tendrá el soporte apropiado y las garantías de éxito que todos anhelamos. Por otra parte, a la acción y patrocinio gubernamental se hace indispensable añadir la activa participación de todos los institutos y organizaciones públicas y privadas que hacen la actividad técnica del país. Esta es una tarea que compromete a todos por igual y exige una actitud responsable y obligatoria. Quien rehuya esta responsabilidad será cómplice de males irreparables. \()TA:Este trabajo fue presentado en el II Seminario Latinoamericano de Ingeniería Sismoresistente, realizado en Lima, en Agosto de 1980 y en el VI Congreso Nacional de Ingenieros Civiles, realizado en Guayaquil, en Octubre de

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67 PROGRAMACIÓN DE UNA INVESTIGACIÓN GKOTECNICA PRUEBAS DE CAMPO César Landázuri Soto, M., en I. 1. INTRODUCCIÓN El éxito de un buen estudio de Mecánica de Suelos reside en la planificación adecuada de los trabajos de campo, en la ejecución de los sondeos con equipo y personal idóneo, en la obtención racional de muestras, en el manejo y conservación de las mismas y en la realización de las pruebas para que sean representativas del suelo del lugar. Existen mucha información y normas para llevar a cabo la tarea de programar y ejecutar las pruebas in situ. En el presente trabajo se da un resumen de las principales normas y procedimientos generales a seguir, que serán de utilidad práctica para los estudiantes, ingenieros dedicados a la Mecánica de Suelos y los profesionales vinculados a esta práctica. 2. ESTUDIOS GEOTECNICOS Son el conjunto de actividades realizadas en el campo, laboratorio y oficina, que permiten conocer, interpretar y definir las características geotécnicas de los suelos o rocas para el diseño de cimentaciones u obras de tierra. Un estudio geotécnico puede dividirse en:

68 a. Investigación preliminar para seleccionar de entre varias posibilidades el sitio de una construcción. b. Investigación de detalle para definir las características geotécnicas del sitio. c. Análisis de tipo de cimentación y estructuras de tierra que podrían adoptarse (Tabla N. 2. 1) INVESTIGACIÓN PRELIMINAR Esta actividad implica disponer de la información topográfica con levantamientos planimétricos del lugar, realizar un reconocimiento geotécnico mediante la recopilación de información de instituciones tales como: Dirección de Geología y Minas, Instituto Geográfico Militar, INERHI, INAMHI, 1NECEL, MOP, CEPE, Universidades y otros. Con el uso de sensores remotos, entre otros: a. Fotografías aéreas en blanco-negro y color; b. Fotografías infrarrojas; c. Imágenes de radar. Se realiza un estudio fotogeológico, para interpretar: a. La morfología de la región; b. Zonificación preliminar de rocas y suelos; c. Identificación de fallas y discontinuidades, y, d. Construcciones realizadas por el hombre. -66-

69 En esta investigación preliminar, son útiles los reconocimientos de campo realizados por un geólogo para: a. Identificar, clasificar y marcar las unidades geológicas existentes; y, b. Reconocer las características estructurales como echado, rumbo, pliegues contactos, fracturamiento y fallas INVESTIGACIÓN DE DETALLE Se pueden resaltar las siguientes etapas: a. Estudios geológicos definitivos; b. Estudios geofísicos con métodos indirectos, tales como sísmicos de refracción y resistividad eléctrica, c. Exploración y muestreo alterados e inalterados, d. Pruebas de laboratorio y de campo, e. Programas de trabajo; y, f. Presentación de la información ANÁLISIS DE CIMENTACIONES El diseño de una cimentación se deberá realizar con base en el conocimiento de la estratigrafía, las condiciones hidráulicas, compresibilidad, expansividad y permeabilidad de los suelos; deberá incluir los siguientes aspectos: a. Estudios de la capacidad de carga; b. Análisis de asentamientos, c. Diseño y estabilidad de las excavaciones, y, d. Análisis de la estructura de cimentación. Para un diseño preliminar y de referencia, se pueden tener como guía los valores de la tabla N

70 En el diseño de cimentaciones superficiales, la capacidad de carga se calcula de ordinario con las expresiones de la tabla N , y Fig. N , , y En el cálculo de asentamientos, los métodos aproximados se indican en las tablas Ns, 2.3,4. y y fig Las cimentaciones profundas se diseñan en formas preliminares con los valores de la tabla N ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE TIERRA Con el conocimiento de las propiedades y características del suelo, se diseñarán las estructuras de tierra, tales como excavaciones, relleno, taludes, terraplenes y muros de retención. Para la excavación se deberá revisar la presión de.tierras, a partir de la figura No y figura , parala determinación de KA. En los muros de retención, se recomienda el diseño a partir de las recomendaciones mínimas de la figura

71 TABLA Z.l DESARROLLO DE LAS ETAPAS DE UN ESTUDIO GEOTÉCNICO Z.l Investigación Preliminar Información topooráfica ReconocimlEn to geotécnico levantamiento topaqráficos Recopilación de la información disponible. Sensores remotos Recorridos de campo n Z) 13 Z 3 o l L3 ai H Q =) Lil N 2.Z X N E S T I B A C I 0 N 0 E 0 E T A L L C 2.3 Análisis de cimentacionea Z.l. Análisis de estructuras de tierra Estudios Geológicos Estudios Georíalcos Exploración y Huestreo Pruebas de Laboratorio y campo Programas de trabajo Presenteción de le información obtenida Clmentaciorma perficiales Cimentaciones fundas Excavaciones Rellenos Terraplenes v taludes Muros de rete nción Litologia, estratigréfica y estructuras Reconocimlen- fallas tos de discon- fracturas y Juntas tlnuidadea " estratificación Sísmico de refracción Fenómenos Externa Estabilidad de ta de geodinémicción y erosión, ludes Zonas de altera Interna Tallas activaa Uulcaniamo, slsmi 1 cidad Hlnchamiento Localización de bancos de materiales Resistividad eléctrica < Localización de la roca asna Eatratigrafía Calidad de loa materiales Estratigrafía Localización del nivel freático Calidad de los materialea Métodos semi-zpenetraclón estática directos de p >enetracl * n dinámica exploración Procedimien- Muestras alteradaa e tos de mués- inalteradas treo [Muestren en rocas Pruebas de Indentlficación y clasificación. Propiedadea índice y mecánicas de los suelas. Pruebes de campe Capacidad de carga en suelos y supra Capacidad de carga rocas Análiaia de asentamientos y expansinnes Aaentamientoa

72 TABLA Z.3.1. VALORES NOMINALES OE CAPACIDAD DE CARGA PARA DISEI.O PRELIMINAR Capacidad da carga admisible qs en: GRUPO MATERIAL Resistencia de la roca (qu) ó penetración es tandar (N) KN/m 2 * Kg/cm 2 Mosivas ígneas y metamórflceie (granito, dio rite, basalto, gneis)'* con grietas pequeñas separadas mka de 3 m. >1I.00 (kg/cm 3 ) (HÜD 90%) en Folladas metamórflcaa (esquistos, pizarras), con flauración insignificantes y grietea pequeñas separadas más de l.s m (HQO. 50%) 1.5D0 5.0DD a Sedimentarlas (lutita cementada, limonita, arenisca, caliza sin cavldadea), con flsuraa y grietaa Insignificantes !..000 ID 1.0 Lutitaa blandas y lodo litas blandas 79 a 175 GOO 1.00C 6 10 Fracturada o parcialmente alterada <70 baja a media SOO 1.20C 5 12 Grava 0 grava y arena compactas (1) N > 50 seo 6 Grava o grava y arena de densidad media (1) s Grava o grava y arena suelta (1) Arena densa: Arriba del NF Abajo del NF Z U o 1 Arena media: Arriba del NF Abajo del NF Arena suelts: Arriba del NF Ahajo del NF BO o.a Arcilla durísima Arcilla muy dura Arcilla dura B Arcilla media Arcilla blanda k-a 2-U Arcilla muy blanda < 2 No se aplica Turba y auelos orgánicos Relleno No se aplica No se aplica NOTA: (1> 1 nluel rreótico debe estar por lo menoa a una profundidad Igual o mayor al ancho de la zapata (9) 1 KN/m Kgf/cm Z.

73 r B 0 o.zs 0.6 O «i.o 2.5 S O «.0 <.0 "es CIRCULO j L *RG e.r 5.ó <! 6.? < E.i e.e e < es 7.2 B.f. 7.« Reloción. D/B Fig Coeficientes de capacidad de carga para arcillas O > ^ Nc ^ Volores de N c y Nq i \ «i \ \ \ Vi \í /N'y ^ ' : f / s Ny + = 45' 240 \] i,«r«1 1 Volores de Ny Fig Coeficientes de capacidad de carga

74 TABLA MÉTODOS PARA ESTIMAR LA CAPACIDAD DE CARGA EN LOS SUELOS (Glmentaciones superficiales) HStoJo a) Resistencia al corte (Tcrzagu Suelo Cohesivo No cohesivo A R Expresiones para (ta ton/m 1 <«' f f NcSc * ^S, 'r^vj Observaciones Wc N N fig 1.3.t Se S S^ tabla 2.í.» (Skempton) R t. ' ^ * ^ Wc fis 1.3.» b) Penetracifin estándar (SIT) P R Fig 2.3.» c) Penetración es^ tática (cono holandés) P R ««' 77 Flj; Í.3.H donde: q capacidad de carga admisible 8 ancho de la cimentación m C cohesión ton/m y Peso volumétrico ton/m *. V", % factores de capacidad de carga obtenidos partir del íingulo de fricción factores de foma resistencia a U punta *>* Profundidad de desplante M R A P líccoricn.l.rdlc Aceptable Foco rcconcndible

75 1.5 i.o « Ancho de lo zopoio. B, en m o) Copocidod de corgc od-xisible stn soljrecorgo Df = O r S io fe l e "E? 6 / / y m ^ '/, ^ ^ / i /] ^ TPT O C Profundidod de oesplcnte.df.en m b) Copocidod de corío oímisible 02:- ctonol debido o sobracorga Corla bosodo con nivel freático o una profundiood B por debojo de lo zepote Fig, 2.3.3, 0100 Qo/dcont Capacidad de carga admisible bajo zapatas en suelos no cohesivos, con pruebas SPT. v s? B /e-o 'I// / // 1 / / w I/Á 0 I 1 3 B,en m Fig Capacidad de carga admisi^ ble bajo zapatas en suelos no cohesivos, con pruebas CPT

76 TABLA METOPOS APROXIMArOS PARA EL CALCULO DE ASENTAMIENTOS. Upo de Asentnniento «todo Expresiones para AH (cm) Observaciones Pcnctrnclfin estíixlar CSPT) fifí menor n 2.5 cm Fi 3.J.S Valores do C. y C. en tabla Inmediatos (sucios nocohcsivos) Penetración estática (CIT) 6ff 2.3 j log "o Valores do 8 en tabla i.l.». Prueba do placa ÍM.Í, 1^1' S, asentamiento medido en pía c. l de 30 cm Consol idacisn (cohc sivos) Consolida ción scciin d.ir in El.lsticos* Experimental Experimental * Puede ser aplicado a suelos cohesivos tü usent.iniento (cm) C y C, coeficiente de penetración estfin *"e '~r I''"' 1 F,'I' '' '''' F Í a) tu ^í H B q ancho de la cimentación (m), carga admisible de trabajo (kg/cm ) C coeficiente de compresión o presión efectiva inicial (kg/cm 2 ) b) tx-h & t e g ^ '"o V! ]Tf HÍ ''* i a V* th asentanicnto en una esquí na del área Canada Ft y F. z (en ref 151 ' a) y b) Fjcpresiones aplicables en suelos normalmente consol i dados b) Aplicable en suelos precon solidados Q pendionte de la curva 0 de consolld«ci6a fio Incremento de presión efectiva (kp/cm ) C fnjlcc de ennpresión C fnjicc de compresión secvmti;irío u coeficiente de Poisson tj, tiemí» de consolidación sccuncarla tí csi«sor del estrato comnresible (cm) C Ctenpo de consolidación HWwnrts

77 TABLA FACTORES DE FORMA ^ Zapata Se. S p S Y Corrida 1 1 Rectangular Circular o cuadrada 1 + 0,3 3/L 1,3 1-0,4 B/L 0.6 TABLA COEFICIENTE DE PENETRACIÓN ESTÁTICA Densidad de la arena B Densa Compacta Suelta <

78 7o: 600 Asentorr.ienlo móximo 25 mm Nivel íreóíicooi menos 2B por debojo de ia zopaia Ancho de la zapata, B,en m Presión de carga admisible en suelos no cohesivos para asentamientos meno res a 25 mm. Método SPT.

79 TABLA LONGITUDES Y CARGAS USUALES DE PILOTES 1 i no Longitud,en Carga, en (ton) 1) Madera } Colado in situ sin ademe ) Pilote hueco Pilote prefabricado ) Pilote de tubo relleno de concreto ) Pilote netálico en H

80 3. PROGRAMAS DE TRABAJO Los programas de trabajo se elaboran para definir los objetivos y características de los estudios preliminares y de detalle, deben incluir las técnicas de trabajo, los tiempos y costos de ejecución PROGRAMAS DE EXPLORACIÓN Un programa de exploración implica la estimación de número y profundidad de los sondeos con base en las características geotécnicas preliminares del subsuelo y tipos de estructuras por cimentarse. El espaciamiento y profundidad de los sondeos dependen de las experiencias locales; pueden adoptarse para la elaboración de los programas de exploración las recomendaciones dadas en la Tabla N ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO DE CAMPO Para la exploración, se deben organizar adecuadamente los equipos de trabajo y procurar que sean ellos capaces de seleccionar los procedimientos y técnicas más recomendables en los sondeos y toma de muestras, a fin de disponer de una información confiable. a. Decidir qué muestreador debe utilizarse en cada etapa de un sondeo, de acuerdo a la tabla N b. Definir la frecuencia con que deben tomar las muestras, Para el efecto, se sugiere la organización de brigadas de acuerdo al esquema de la fig El supervisor debe ser un ingeniero civil o geólogo, con conocimientos básicos de mecánica de suelos y procedimientos de muestreo, y su labor se resume en los siguiente: -78-

81 c. Clasificar los suelos y rocas, d. Elaborar el corte estratigráfico preliminar, e. Controlar el manejo cuidadoso, la protección y la conservación de muestras, f. Recopilar minuciosamente la información generada. El operador deberá ser un técnico con experiencia en perforación y muestreo y tener conocimientos básicos de mecánica. Sus funciones son: a. Realizar las maniobras de perforación y muestreo, b. Informar al ingeniero supervisor sus observaciones; c. Organizar la movilización del equipo, cuidar su integridad y organizar a sus ayudantes. Los ayudantes serán técnicos de perforación en formación PROGRAMA PARA EL DISEÑO DE CIMENTACIONES El programa de diseño de las cimentaciones se inicia con la recopilación de la información de campo y laboratorio, continúa con la identificación de las solicitaciones de carga de las estructuras, aceptación de normas y restricciones, realización del diseño preliminar, adaptación de las soluciones a las condiciones del suelo, realización del diseño definitivo y evaluación de los métodos de construcción de las cimentaciones. Para el diseño de las cimentaciones, deberá tomarse en cuenta el diagrama de flujo de la fig

82 EXCAVACIÓN EN ARCILLA o,b,c,d es lo distribución de presión. Lo formo del diogromo y lo magnitud de las presiones dependen del numero de estabilidad N c EXCAVACIÓN EN ARENA ZcN. <5 VNo^X) 10<No<20 ZO<No Q,b, c,d distribución de presio'n en areno denso. P = (0.64) K. vh 2 cos8.actuando o H A ' 0 5 H de lo base del corte o,b,<j,e distribución de presio'n en areno P H 6 H.78M6'H yh-ulunelc.1sh.s5h.46h 7ÍH6'H XM-4C ISH.55H 46H (Z NotHS'H yh-it-*hc)c (5-015No )H ( No) H.38 H 5H6, M yn M suelta P M0.72)K yh 2 cos S,actuando a O.^SH de lo base del corte Fig Pistribucion de presiones debidas a excavación en arcillas y arenas.

83 r i INGENIERO CONSULTOR INGENIERO SUPERVISOR INGENIERO SUPERVISOR OPERADOR OPERADOR i I ' AYUDANTE AYUDANTE _ 1 AYUDANTE AYUDANTE Flg Organización de campo. KO. 0.7 \ 0.6 \ \ 0.5 \ 0.4 \ e Grados ? Ka , \ ^S \ Flg Coeficientes de Ka e(grados)

84 Tipo de muro Diagrama de carga Factores de estabilidad Gravedad "TTTV^f Relleno LocaC zac- 6n de. la Kíiuttantí Por la ecuación de momentos en el pie W P e P. b d a f Volteo Hdk F. * p h b - "S > t Scmigravedad Se ignorará la condición de volteo si la resultante R queda situada en el tercie central de la base, tratándose de suele, o en los cuartos centrales tratándose de roca. Miro en voladizo Contrafuertes k B^ Reóiiícncca at dcilizamícnto _. El factor de seguridad F debe ser Rí,u,r " mayor de 1.5: * (1* P )tan 6 * C,B 1.5 F (W P t )ían5 C,8 es la fuena resi tente de fricción en^la ba se, siendo C adhesión entre suelo v base 6 ángulo de fricción entre suelo > base. Tómese tan 6 «0.60 para cimentación rocosa sana, tan o 0.55 para natcrial grueso de cimentación sin limo, tan para material grueso de cinentintrofucrle cig n con \i mo y tan 6 o.55 para material de cimentación limoso. H representa el peso del muro y del suelo comprendido entre la cara interior de ese muro y el plano vertical que pasa por la cara interior de la zapata de cimentación para los muros en voladizo o c contrafuertes. H representa solamente el peso del muro para los de gravedad o serú gravedad Flg Estabilidad de muros de retención 82

85 TABLA RECOMENDACIONES PARA DEFINIR EL PROGRAMA DE EXPLORACIÓN Investigación para: Número de localizacidn de sondeos Profundidad mínima del sondeo (d) Sitios inexplorados de gran extensión a = 0.1 A Sitios con suelos blandos de gran espesor 30.b^60 m Estructuras grandes cimentadas en zapatas aisladas cercanas Almacenes de gran área para cargas ligeras b = 15 m y en sitios de concentraciones de cargas n = 5, 4 en las esqui ñas y 1 en el centro Intermedios si son ne cesarlos para definir la estratigrafía. Hasta donde el esfuerzo vertical sea el IOS de la carga aplicada en la super ficie o mínimo 2 veces al ancho de la zapata. Cimentaciones rígidas aisladas con área iA.aOO m Cimentaciones rígidas aisladas.con área A 250 m n = 3, 2 en el períme tro y 1 en el centro. Intermedios, si son necesarios para definir la estratigrafía. n = 2 en esquinas o- puestas. Intermedios si son necesarios para definir la estrati grafía. Hasta donde el esfuerzo vertical sea el 10% de la carga aplicada en la superficie. Taludes Diques y estructuras de retención de agua o líquidos. 3'n 5 en la sección crítica preliminares b=60 m detalle b=30 m y en zonas críticas Tal que la superficie probable de falla esté por arriba del fory do del sondeo. d=0.5 del ancho de la base del dique de tid rra o 1.5 de la altu^ ra para diques pequeños de concreto. a área tributaria máxima por sondeo, m A b espaciamiento entre sondeos, m d n número de sondeos área de la cimentación, m profundidad mínima de sondeo a partir de la profundidad de desplante de la cimentación, m ancho de la cimentación, m

86 4. EXPLORACIÓN Y MUESTREO En un proyecto de cimentaciones se necesitan conocer la estratigrafía y propiedades del suelo. Este conocimiento se obtiene a través de la exploración, obtención de muestras y pruebas de laboratorio MÉTODOS INDIRECTOS (Geofísicos) Recurren a la medición de alguna propiedad física de los suelos. Por medio de su interpretación permiten definir aproximadamente la geometría de la estratigrafía y extrapolar los resultados obtenidos por métodos directos. Los dos métodos más utilizados en la exploración para fines de cimentación son: a. Sísmico de refracción: consiste en medir el tiempo requerido para que las ondas sísmicas generadas por el golpe de un martillo o por una pequeña explosión lleguen a los receptores o geófonos, los cuales envían la señal a un aparato registrador. Las velocidades de propagación se determinan en una curva domocrónica ( fig ) y los espesores de los estratos mediante la expresión: do \ / v2 vi h = \ / v2 + vi para capas paralelas. Algunos valores de velocidades para varios materiales se indican en la tabla N Resistividad eléctrica: se basa en la determinación de las resistividades aparentes de cada estrato, induciendo un campo eléctrico entre dos polos colocados en el terreno. -84-

87 El equipo básico consiste en una fuente de poder, voltímetro, emperímetro, cuatro electrodos y, cables conductores. Algunos valores de resistividades para varios materiales, se indican en la tabla No MÉTODOS SEMIDIRECTOS Son técnicas de exploración que consisten en hincar un penetrómetro, por acción estática o dinámica, para determinar la variación de la resistencia al corte y la estratigrafía. El penetrómetro estático de uso más difundido, es el Cono Holandés (CPT), y de los dinámicos el penetrómetro estándar (SPT), que tiene la ventaja adicional de recuperar muestras alteradas para definir las estratigrafías confiablemente. Los suelos en los que se pueden aplicar estos penetrómetros y la información que puede obtenerse, así como sus limitaciones, se indican en la tabla N El penetrómetro estático es un cono acoplado a la tubería de perforación que se hinca a presión, midiendo la resistencia de punta (q ) y la fricción lateral (F s ) (Fig ). Se usa en investigaciones geotécnicas de grandes áreas y complementando los muéstreos alterados e inalterados. Se puede usar para clasificar tentativamente el suelo con los datos de q c y f s Y de la fig. N La penetración dinámica consiste en hincar un cono de acero mediante impactos. En la prueba estándar, se hinca un tubo muestreador de dimensiones establecidas mediante el golpeo con una masa estándar Fig y N La correlación entre la resistencia de la penetración estándar representada por el número de golpes para penetrar 30 cm. (N) y la consistencia de los suelos cohesivos, se muestra en la fig. N , en la cual se define -85-

88 también la posible correlación a la compresión simple (q u ) De manera similar, para suelos granulares, se obtiene la densidad relativa en la tabla N y fig. N a) y b) MÉTODOS DIRECTOS Son aquellos que obtienen muestras del suelo para someterlas a pruebas de laboratorio. Las muestras pueden ser alteradas o inalteradas MUESTRAS REPRESENTATIVAS ALTERADAS Las muestras representativas alteradas permiten definir su estratigrafía y determinar en el laboratorio sus propiedades, índice para clasificar los suelos encontrados. Pueden hacerse también pruebas mecánicas en muestras compactadas. Las muestras alteradas pueden obtenerse manualmente en pozos a cielo abierto, cortes o zanjas y utilizando herramientas manuales (fig ). En caso de obtención a profundidades mayores se usa máquinas de perforación (fig ) MUESTRAS INALTERADAS Las muestras inalteradas tienen por objetivo definir la estratigrafía del sitio y obtener muestras que conserven la estructura original para realizar en ellas pruebas mecánicas que permiten interpretar su comportamiento bajo las condiciones de trabajo que se impondrán. La extracción de muestras inalteradas se puede hacer con métodos manuales o con muestreadores adecuados a las diferentes condiciones que pueden presentarse. Los métodos manuales son zanjas o pozos a cielo abierto y la obtención de la muestra puede hacerse con el procedimiento de la fig

89 Para profundidades mayores se usan máquinas de perforación y la obtención de muestras inalteradas se hace con los siguientes equipos y procedimientos: a. Tubo de pared delgada (Shelby), que es un tubo de acero de 7,5 a 10,0 cm. de diámetro; se hinca a presión en suelos finos, blandos a semiduros. Las características de este muestreador se indican en la fig y su geometría en la fig b. Barril tipo Denison, que cuenta con dos tubos concéntricos montados en una cabeza con baleros; el tubo exterior gira para cortar el suelo y el interior permanece sin girar y por presión toma la muestra. Durante el proceso se usan lodos de perforación o agua. Se emplea en suelos arcillosos duros y limos compactos. Fig. N c. El muestreador "Pitcher" es similar al Denison solo que tiene un resorte axial en la cabeza para regular automáticamente la distancia entre la broca y el tubo interior. Un criterio de selección de los métodos de exploración y muestreo en suelos se indica en la tabla N

90 TABLA CRITERIO DE SELECCIÓN DE MUESTREADORES Tipo de suelos Suelos cohesivos muy blandos Suelos cohesivos medios Suelos cohesivos duros o muy duros Arenas sueltas Arenas muy compactas Gravas Suelos expansiva» Suelos con estratos de diferente dureza Suelas cohesivos arriba del nivel freático Suelos orgonlcos abajo del nivel freático Rocas y suelos muy duros Método de perforación * Sondeos de explorocion * * i A * l Sondeos inalterados 4 4 l 4 4 i 4 + * ^ Pozos o cielo obierfo poro muestreo inolterodo Inodecuodos Adecuados, se requiere ademe Adecuados.puede no requerir ademe Inadecuados abajo del nivel freático Adecuados Inadecuados abajo del nivel freático Muy adecuados Adecuadas Adecuados Inadecuados Inadecuadas 4 o o o 3 0 O C O c 'O o o S á : O a Of E «O O o o c *o o 1 o Q. E» O c * o ü o o o: o o. c o u 2 c o, «o 3 8 o c o o O E o «1 í a % 1 a, 1 XI ft E C O M C w Q o m o TI O c i o o o 8 o JO 5 1 t o o o. z o CO

91 Informoción del provecto Afeo requerido, corocierítlico» del dueño. Implonloción X Nequtrimiontot y e»peeiftcocionct de cimenioción Informoctón de ponoles lugo res: locoinoción, elimo y otrot Selección de uno o «OMOS 1 lugar» Etiudios prvliminoveí Lttudie de Srlcccton dd»iiio foctibilidod " definitivos Invcttigoción dt campo Invcttigoción de lotorolono Corqo» en los «slrwcturos Selección del tipo de cimcnioción Factores que ofedon lo profundidad: erosión, nivel frtolico, topogroffo IVofundidod de ios Cimentociones Oifnensienes Capacidad de Flg riagrama de flujo para diseño de eimentaciongs.

92 Tiempo, en m s Distancia,en m Geo'fono Punto de tiro Medio 1 h V, v 2 >v 1 Medio 2 Flg, Domocrónica cuyos puntos de tiro se localizan en ambos estremos de la línea de geófonos.

93 TABLA Material INTERVALO APROXIMADO DE LA VELOCIDAD DE ONDA LONGITUDINAL PARA DIVERSOS MATERIALES REPRESENTATIVOS. Velocidad, en m/?p? Suelo Arcilla Arcilla arenosa Arcilla arenosa cementada Limo Arena seca Arena húmeda Aluvión Aluvión (terciario) Aluvión profundo Depósito glaciar Dunas Loess Lutita Arenisca Harga Creta Caliza úolomi ta Evaporitas Granito Gneis Esquisto o pizarra Itoca ípiea del bas.trcnto Agua (dependiendo de la temperatura y contenido do sales) 170-S Ül

94 TABU RESISTIVIDAD ELÉCTRICAS DE DISTINTOS TIPOS DE ROCA Y SUELOS Material Resistividad, en ohmio-m Galena Pirita Serpentina Granito Diorita Gabro Gneis Pizarra Conglomerado Arenisca Caliza Marga Depósito glaciar Arena Suelo 5 x 10'' - 5 x 10" 1 x 10'' 2 x 10' 1 x x 10" 1 x ,4 x x x 10" 6.4x10' x 10" 2 x 10' x 10" 7 x 10 l - 7 x 10' 1.8 x 10' 7 x 10 l 5 x 10' x 10' 10 1 x 10"

95 TABLA PRUHBAS CON PENETROMÍ.TRO Penetrómetro Estático (cono Holandés CPT) Tipo de stiolo Recomcnda- No rccomrtv ble clablf l'ropiedáfdcs que pueden dcternl- Limitaciones Compar idad 1 ' Estratigrafía** Keslstcncla al Sensible al cambio de técnica do opera- Dinámico (Standar SPT) Arcilla blanda Variación de N* Densidad rclatí- Rcslsicncia al corte** El* número de - folnes varía con la operaciñn y el equipo, así como la posición del ni vcl de agua o lodo en el son- Dlrcclamente Por correlaciun Fricción local, en kg/cm 2 Fig Clasificación de suelos por relación de fricción para penetrómetro estático-electrónico (Sanglerat y Fugro Inc).

96 f Tubería «itenor Tubtria Inferior 13cm. Funda dttlixantt n r L i y/ 1 \ "(Q) (b) 1 V ( c) / \ 60 Cortt ttqutmo'tico Fig Penetrómetro Holandés TABLA DENSIDAD RELATIVA DE ARENAS CON EL NUMERO DE GOLPES DE LA PENETRACIÓN ESTÁNDAR Nuniero de golpes > 50 Densidad relativa 1 Muy suelta Suelta Media Densa Muy dcnsn

97 i i rt iao i.24. I Cadana Maso golpeadora da acaro I.SO r1_ 0.99 tu 3M Ja 1275 Molocol*, d«fricción. Gabazo da golpao i soe i ZAPATA 1 Borras AW, BW, NW 506 Penetrómetro astdhdai ^LUÍirfiZO: ACOTACIONES EN cm VÁLVULA 1100 Flg Prueba de Penetración Estándar Flg, 4,2,4, Penetrómetro Estándar

98 P 1 Facilmenta panetroble con el PUNO (vanos ctnlbnetros) Focllmtntt ponotroble con! PULGAR Uorios contfmotrotl Puode ter penetrado con el PULGAR can un esfuerzo moderado (varios ccntfmelros) Fácilmente marcado con el PULGAR pero penetrado solo con gran esfuerzo Fácilmente marcado con lo UNA DEL PULGAR Morcoda con dificultad por lo UÑA DEL PULGAR qu"1 5N Flg Correlación entre?' y q u. Identificación en el campo. mvjr»w«lfe 1 o s ^ o "o > s s ' 60 S. eo I CempecICod f.loli.c n.di ^ ^ ^ \ ^. N V N 40 M Or,,» %» 65 K l'«, Swfllo Hieie ^ io Vftfertl If tloli.oi df ^ pora orcno ^tdio uftilgrmc SPM) cenio tudo lípic» o) Esfuerzo efectivo («r*}, densidad relativa (0r) y angula de fricción interna 26 S2«Ángulo de fricción interno <p 1 Rclocion para arenas de grono anguloso o redondeodo de mediano o grueso 2 Reloción para órenos finas y poro arenas limosos b) Densidad relativa y ángulo de fricción Flg. 4.2«6. Correlación entre los resultados de una prueba de penetración estándar.

99 Barreno helicoidal Pala posteodoro Fig Herramientas manuales para muestreo alterado. Reloción de oreos Reloción de diometros t5<.o, %< 0 ''~ Dm <1.5% u rr\ D e Diómetro exterior D Diómetro inferior Dm Diómetro de lo muestra Flg Condiciones geométricas. Flg exterior Barril tipo Denison. Cabeza embalerada

100 Torre \^ Carcomo de Cárcamo de \ sedimentación Heiromienta de corte Flg Equipo de perforación o rotación (a) Trnaam (d) Flg Procedimiento de obtención de muestras cúbicas.

101 5. PRUEBAS DE CAMPO Son aquellas que se realizan en el sitio para determinar directamente alguna propiedad del suelo PRUEBA DE VELETA Sirve para medir la resistencia al corte del suelo en estado natural o remoldeado. La veleta es esencialmente una varilla de acero con cuatro placas verticales delgadas, también de acero, que se hincan en el suelo y que al girar generan una superficie de falla cilindrica. El par necesario para producir la falla se mide con un mecanismo exterior o simplemente una llave de torsión calibrada. Para eliminar la influencia de la fricción entre las barras de torsión se han desarrollado técnicas de medición cerca de la veleta dentro de la perforación. Las pruebas con veletas se interpretan considerando una distribución de esfuerzos uniforme en el área lateral del cilindro de corte y triangular en las caras del cilindro. Fig. N Aceptando que la superficie de corte del suelo (S ) es uniforme, se obtiene las expresiones: a. Para suelos blandos: S = K A L 3,66 D 3 K A K b. Para suelos duros : S = - -.p po en las que: K = Constante de calibración A L = Deformación de la celda sensible D = Diámetro de la veleta. -99-

102 5.2. PRUEBA DE PERMEABILIDAD LEFRANC Esta prueba permite determinar la permeabilidad local en suelos y rocas muy fracturadas localizadas abajo del nivel freático. Para medir la permeabilidad en rocas sanas, la prueba Lugeon es más apropiada, sobre todo en la exploración para boquillas de presas. Para zonas grandes se usan pruebas de bombeo. La prueba Lefranc consiste en inyectar p txtraer agua de un una perforación con una carga hidráulica pequeña y medir el gasto correspondiente; la carga hidráulica puede ser constante para arenas y gravas y variable para suelos finos. El equipo básico para la prueba es un tanque para suministrar un gasto constante, un tanque de volumen conocido para medir el gasto, tubería de conducción, sonda eléctrica para medir el nivel freático, ademe metálico y un cono con válvula de tres vías., Fig y En la prueba de carga constante se tiene: donde: h i = H o H i h* = carga hidráulica para el gasto Q H = posición inicial del nivel freático Hj = posición estable del nivel de agua dentro del ademe para un gasto q- (m). el gasto será: V ^i = t i -100

103 donde: q: = gasto constante para la profundidad Hj (m 3 / seg) V s volumen del recipiente (m 3 ) tj = tiempo que tarda en llenarse, seg. y Q- K = c h ī en la que c = coeficiente de forma (tabla N ) En la prueba de carga variable. K tí 2 h - log e = 4c (t2-tl) donde; h 1 K = coeficiente de permeabilidad, m/seg. h^, hg = recuperación en los tiempos ti y tq ti, to =tiempo en que fueron hechas las mediciones para hjyhg. D = c = diámetro de la perforación coeficiente de forma PRUEBA DE CARGA Se puede efectuar de dos maneras distintas, ya sea por carga directa progresiva de una mesa móvil guiada, o bien un gato que actúe sobre una mesa fija previamente cargada. Fig. N a y b

104 En la práctica conviene utilizar una placa cuadrada de 30 jm. de lado o una circular de 30 cm. de diámetro. Según el proceso operatorio, sea con incrementos de carga o ciclos de carga y descarga sucesivos, se trazan diagramas de deformación en función de la carga. Fig. N La capacidad de carga admisible, de acuerdo con Terzaghi, se determina con la expresión: q - B q a = 3 ( g-) Y para estimación de asentamientos con la expresión: = / ( 2 B 2 ) B PRUEBA PRESIOMETRICA Consiste en introducir, en una perforación realizada previamente, una sonda que se infla con agua, mediante presión de CO2 desde un controlador en la superficie. En esta prueba se dan incrementos de carga y se miden las variaciones volumétricas de la sonda de medida Fig y Fig De la curva esfuerzo-deformación volumétrica, se obtiene la presión límite o de ruptura y el módulo de deformación. La presión límite está dada por la expresión: donde: p\ = pu pi + h pí = presión límite (kg/cm 2 ) pu = presión última en el suelo (kg/cm 2 ) -102-

105 2.40 AW Cuerda i BVV NW Perforación válvula esférico Cuerda repujado tipo rope" ü Válvula can barra Tubo Unión con pernos Alien Union con cuerda Acotaciones en cm Fig, 4.3,4, Tubo de pared delgada.

106 TABLA CRITERIO HE SELECCIÓN DE METOrOS DE EXPLORACIÓN Y MJESTREO TIPO DE SUELO " todo de perforactfln Sondeo de cxploracifií 1 Muestro Inalterado Arr1b> «el nivel freltlco ADUJO del nivel freítlco c Jelos finos (con arenas y gravas) Suelos expansivos Arenó!, con finos Arenas con grava Suelos finos muy duros Sucios finos muy blandos Suelos finos duros a nuy duros.irtíius finos sueltas ArnridS convictas Sucios oi'j.'uiicos Arenas con ijrava I R R R P P A P A p p p R R A R R A R A A A P P p R R il II U R R P t i R R i A A R R A n A 9 R R n A A A A ii R R R R R R l< R R A A A A R A A A n R R A R R R R : A : P : RECOMENDABLE ACEPTABLE POCO ACEPTABLE Lavado con lodo Rotación con agua 1 s i 1 i i! f f I» 1 1 í I 1 í { 5 E 1 3? 3

107 Hln^ áú. a) Suelos blandos ^2<M para H 2 D y M m KAL S KAL O 366 D 3 \jlii^^^illj[y h K AL' constante de calibración lectura del indicador b) Suelos duros tT h R^ + ^ ir R 3 paro R 2.47 cm h 2.00 cm Sv y M m KAL KAL h 1 i 1 -^- Superficie de falla K constante de calibración A L lec,ura del ' ndicador Fig Interpretación de pruebas de Veleta

108 Rebosodef o Deposito de nivel constante Alimentación Dispositivo de gasto constante Sonda eléctrico 2-Válvula de tres vio» J (/jj, I-Válvula de agua para regulo el gasto inyectado Recipiente de medición del del gasto Ho Hi _; Tubo delgado Ademe metálico N NF. XT. H.. 1 = ";T* T-TTL Fig Disposición del equipo para la prueba Lefranc de inyección con carga constante. 1 i 4^ Ho Hi! v h, L Fig Prueba Lefranc de extracción con carga variable.

109 TABLA COEFICIENTE DE FORMA Relación L/D forma de la envidad permeabilidad local Coeficiente c 0 disco vertical c = 2Ji 0<-<l esfera promedio /L 1 1<3<4 >4 elipsoide cilindro horizontal L U L n { + (- + 1)"*) D D- ZTZL ZL Fig Ensayos directos de carga. a) Con la mesa - b) Con el gato. Fig Ensayos directos de carga, a) Diagrama de penetración - b) Ciclo de carga y descarga.

110 CONTROL DE PRESIÓN-VOLUMEN Gas comprimido Tubos plásticos concéntricos o > % c 'O SONDA y Z K y Cámara de medida Cámara de guarda Pres ion Fig, Presiómetro de Ménard, Flg Curva esfuerzo-defornaclón en una prueba presiometrica

111 ^1 Vcrrí 270 (10 Z \ I3C Z * lío 3Í C0.JO.JIO 4*0 2ZQ 4fi0 í*-n 4? 5.. lip ÍOO! <, trn !0 «JO 400 t \ 1 i l i l i i _,. 1 ' srr'sss/ssys.-s /y 7sa -*A l l i l i l i l l l i i i 1 ÍCO TOO PI:D ejlufjlu^ju. ' / / /y / i ' ' "i sff/yy sy s 1 l i l i ^' \ i i i 1 l ' l l! i 1 ' 1, i < S A S./ i S /. / S S S ^/ \ ^/ // { s s / s rrs-s-fys^rrrj: i._ 1 <? f t. JTtt A J-U I t 1 1 i l i l i 1 1 i _ I 1 I 1 J 1 '' 1,1' < '' s / s ' ' ' ' ',j i ' ' /. /, i i 1 i i! i I i i i ' l l I 1 ' i, i i 1 L_^ > u 1 ^ / ^ ^ ^.. n i C lo.1 12 IS U 13 K Vi 24 2S 1 í Fig, Gráfico para la determinación de la presión límite.

112 Tabla Coeficiente de Estructura oc Tipo d«turba arcilla limo arena arena y grava terreno E/pl ex E/pl a E/pl «. E/pl Oí E/pl v ex. muy conso- 1 í dado >I6 i >I4 2/3?'Í2 1/2 y 10 1/3 Normalmente 1 "s-ie 2/ U / /4 consolidado Alterado y removido 7-9 1/2 1/2 1/3 1/4 X2 X3 COEFICIENTE DE FORMA L/2R circular 1 cuadrada X2 1 1,12 1,53 1,78 2,14 2.S5 X3 t , ,5 W = 1,33 3E pro ( X2 Rc «^. px3r 4,5 E para R > 30 cm W= px2 R + ^ p X3 R para RS 30cm 3E 4,JÍ

113 c ÍD E I O > Fig Gráfico para determinar el módulo de deformación EM. TIPOS DE TERRENO Presiones limites pl comprendidos entre Naturaleza del suelo Tipos del terreno _ _ 12 bars Arcilla Limo Arcilla dura y marga Limo compacto Arena comprensible Roca blanda o alterada Arena y grava Roca Arena y grava muy compacta tipo I tipo II tipo III tipo IV

114 pi = presión de calibración (kg/cm 2 ) h presión hidrostatica, presión de la profundidad (kg/cm 2 ) El cálculo de pí se facilita con el uso del diagrama construido n base a la regla de inversa de los volúmenes. Fig El módulo de deformación Ménard se obtiene de ia expresión. donde: P E ^ K M ^T E Módulo de deformación Ménard (kg/cm 2 ) K = Constante del aparato (cm 3 ) P = incremento de presión en el tramo recto seudo elástico (kg/cm 2 ) V = incremento de volumen en el tramo recto seudo elástico (cm 3 ) El cálculo de E N se facilita con el diagrama de la figura EM El módulo de Ménard con relación al de Young es ''y - Siendo: ^C un coeficiente reológico o de estructura (tabla N ) El cálculo de la capacidad de carga admisible está dada por la relación*. k «q a > 3 (pl po) + qo 112

115 donde. q. l capacidad de carga admisible (kg/cm 2 ) k = Factor de capacidad de carga, depende de la forma de cimentación y naturaleza del suelo. p\ = presión límite (kg/cm 2 ) po presión horizontal en reposo a nivel del ensayo (kg/cm 2 ). qo presión vertical a nivel de cimentación (kg/cm 2 ). El cálculo de asentamientos se realiza a partir de la expresión. IDO D &* / W = - ^ - pro(^2 ) ^ - p ^ 3 R ft n donde. VV = asentamiento (cm) E = Módulo de deformación Ménard p c; presión media de la cimentación (kg/cm 2 ) Ro = radio de referencia (Ro=30 cm.) R = radio a mitad del ancho de la cimentación,^2 y. -3 = coeficiente de forma,/- = coeficiente de estructura

116 BIBLIOGRAFÍA 1. SANGLHRAT G. "1-1 penetrómelro y el reconocimiento de los suelos". Dl'NOD Traducción Ministerio de Obras Públicas. Madrid. 2. PHMHX. "l-xploración y muestreo de suelos para proyecto de cimentaciones". Norma PEMEX l.andazuri S. y SANTOYO E. "Manual de estudios y proyectos para desarrollos industriales". Hstudios geotécnicos SAHOP. México SANTOYO E. y OLIVARES A. "Penetmmelm estático para suelos blandos". Instituto de Ingenien'a. l'-wo. 5. DFPARTAMFNT 01- THE NAVY. "Design Manual, soil mechanics foundations and earth structuies. NAVEAC D. ORAL'X. "Fundamentos de Mecánica del suelo"- Piovecto de muros y cimentaciones. Segunda edición Editores.Técnicos Asociados S. A. Barcelona-España. 7. MENARD L. "The interpretation of Pressuienieiei test results. Sols-Soils N. 20>. 1975: París. 8. MENARD 1. "(alcul do la torce portante dos fondations sur la base des résultats des essais pressiométriques. Sols-Soils Vol. II N. 5 et París. 9. HOURSL,EV M. "Surface exploration and sampling of soils for civil engineering purposes. Asee WINTERKORN H. and EANE H. "Foundation engineering handbook" Van Nostrad Roinhold Company NATIONAL RESEARCH COUNCIL CANADA. "Canadian manual on foundation engineering". Essued by Associate ( onmittoe on the National Building Codo. Ottawa

117 KKCIBRIMIKNTOS DUROS PAR.A Plít)LONGAK LA VMM l TIL 1)F LOS COMPONLVrLS DL KOLIPO CAMINKRO V íclor M. Pineiros C, M. Se. 1 INTRODUCCIÓN l^a vida útil del equipo caminero depende en gran medida de la resistencia al desgaste y de lo afilado de los bordes cortantes de elementos tales como hojas topadoras y dientes escarificadores. Una alternativa económica frente al c-ambio de grandes piezas del equipo es la recuperación de las mismas mediante la reconstrucción de las zonas desgastadas y el n rubnmient'i duro de los bordes de corte para prolongar la \ ida en servicio de la pieza II RESUMEN En el presente trabajo se desarrollan ciertos criterios relacionados con aceros para aplicaciones superficiales poniendo énfasis en las aplicaciones llamadas recubrimientos duros. También se discuten ciertas consideraciones metalúrgicas y las variables que intervienen en recubrimientos duros. De una manera ilustrativa se revisa la forma de seleccionar aleaciones para recubrimientos duros, su aplicabilidad en función del material base y los procesos de tratamiento térmico. Del mismo modo se indican las formas de preparar el material a ser recubierto y los principales métodos de recubrimiento duro actualmente en uso. 115-

118 La discusión y conclusiones finales demuestran los significativos ahorros que se pueden lograr empleando recubrimientos duros en las piezas de equipo caminero. III FUNDAMENTOS üet'iiiición y Descripción General. "Recubrimiento es el depósito de un material de relleno sobre la superficie de un material base. Su objetivo es el proveer las propiedades o dimensiones necesarias para cumplir determinados requisitos de servicio. Existen varios tipos de recubrimientos que pueden ser clasificados como forrado, recubrimiento duro, reforzamiento y aleación por adherencia (1)*". Recubrimiento duro. Generalmente los recubrimientos duros se depositan mediante procesos manuales, semi-automáticos o automáticos de suelda de arco eléctrico o de suelda autógena. Los metales adecuados para recubrimientos duros vienen en forma de electrodos sin recubrimiento, electrodos recuhiertos, rollos de alambre, pasta o polvo. son: Las propiedades más importantes de los recubrimientos duros (1) Dure/.a: a) Dureza general (macro-dureza). La dureza de la pieza recubierta como un todo estructural. b) Dureza microscópica (micro-dureza). La dureza de las partes constitutivas de la estructura considerando su heterogeneidad. c) Dureza al calor. La resistencia del recubrimiento a los efectos debilitantes de las temperaturas elevadas. d) Resistencia al flujo plástico. La resistencia del recubrimiento a deformarse plásticamente cuando la pieza se somete a esfuerzos a altas temperaturas. (Los números entre paréntesis se refieren a las referencias bibliográficas que aparecen al final del artículo).

119 (2) Resistencia a la Abrasión: a) Desgaste: A bajos niveles de esfuerzo. b) Lijado: A altos niveles de esfuerzo. (3) desistencia al Impacto-. a) Se relaciona con el límite de fluencia, es la resistencia a la deformación permanente bajo cargas de impacto repetidas. ti) Resistenc-a a la fisuración bajo cargas de impacto. Se relaciona a la ductilidad del material, pero también incluye consideraciones de endurecimiento por trabajo. (4) desistencia al calor; a) Resistenc-ia al templado. b) Mantenimiento de la resistencia cuando la temperatura se eleva. c) Resistencia al flujo plástico. d) Resistencia a la fatiga térmica. (."») desistencia a la corrosión. (()) Propiedades anti-lriccionantes. Cualquier operación de recubrimicnio nene como objeto aumentar la vida útil de la pieza. Sin embargo las condiciones que provocan desgaste son a menudo variadas, y sus interacciones complejas, de manera que no puede proponerse una simple correlación entre las propiedades del recubrimiento y el incremento en la vida útil de la pieza. Parece que la mejor manera de resolver el problema es mediante un cuidadoso análisis de las condiciones de servicio y una aplicación lógica de los resultados de ensayos físicos, mecánicos y de desgaste

120 Además de las caraclerísíicar) del material de recubrimiento. se deben considerar otros factores importantes cuando se utiliza esta técnica. Entre estos mencionaremos el material base; la geometría y masa de la pieza, el costo del material y la mano de obra, la tecnología existente para prevenir rajaduras en el recubrimiento y para disminuir la deformación residual de las piezas por efectos del calor aportado durante el proceso, y el nivel de calidad y tolerancias que deba satisfacer el trabajo. El t abajo de recubrimiento de ciertas piezas de equipo caminero puede ser efectuado por soldadores sin mucha experiencia utilizando materiales de aporte que no cumplan requisitos muy exigentes. Los recubrimientos pueden presentar ciertas rajaduras y porosidad. A pesar de estas condiciones adversas se logra incrementar la vida útil de la pieza. Por supuesto que el ejemplo propuesto representa más bien c ondiciones extremas que, por lo general, no se dan en la práctica. "Se aceptan las siguientes ventajas del recubrimiento duro: (1) Resistencia adicional al desgaste y la corrosión en donde se la necesita. Fácil uso de aleaciones muy duras y resistentes al desgaste. Fácil aplicación en el campo. ( 1) Uso económico de aleaciones caras. (5) Una superficie dura para resistir el desgaste, soportada por una base tenaz para resistir la carga (1)". 118

121 RECUBRIMIENTOS DUROS PARA RESISTENCIA A LA ABRASION "Esta es una de las aplicaciones más importantes de los recubrimientos duros. En cualquier caso específico se seleccionarán los materiales de aporte para tales aplicaciones luego de un análisis cuidadoso de las condiciones que causan desgaste. El análisis es dominado por consideraciones de abrasión e impacto, pero se encuentra que, en muchos casos, la corrosión e inclusive la fatiga intervienen en el proceso. Por lo general existe cierta correlación entre dureza y resistencia a la abrasión, sin embargo ni la dureza ni el contenido de aleaciones, a menudo usado erróneamente como criterio, son índices confiables de la resistencia a la abrasión. La mejor manera de seleccionar el material de recubrimiento consiste en identificar ciertos factores importantes y luego comparar las diferentes aleaciones para recubrimiento sobre la base de su respuest.- a estos factores bajo condiciones cuidadosamente controladas. Los factores que deben ser identificados incluyen el tipo de abrasión que se encontrará y sus características (dureza, angularidad y tenacidad); la cantidad de impacto que se espera, el tipo de apoyo que se da al recubrimiento; los niveles de esfuerzo que se tengan; la naturaleza de tales esfuerzos (tensión, compresión o cürte)t la temperatura de operación; y cualquier otra condición ambiental significativa (1)". Se pueden diferenciar tres tipos de abrasión: (1) Erosión o abrasión a bajos niveles de esfuerzo o rayado. Ocurre, por ejemplo, cuando se desliza arena por un canalón o cuando un escarificador rompe un suelo arenoso. Los mejores materiales para resistir este tipo de abrasión son el carburo de tungsteno, aceros al cromo y hierro martensítico

122 (2) Abrasión de lijado a altos niveles de esfuerzo en donde también puede haber impacto; por ejemplo la acción de un molino de bolas en donde los fragmentos abrasivos de mineral son molidos entre superficies metálicas. Se han dado casos de abrasión de lijado, en los cuales aleaciones relativamente suaves pero tenaces se desgastan menos que materiales más duros. Para soportar las diferentes combinaciones de desgaste e impacto se utilizan comúnmente aleaciones que van desde aceros austeníticos al manganeso que son muy tenaces hasta hierros martensíticos. (3) Abrasión profunda, presente cuando los escarificadores trabajan en rocas muy angulares o en las caras de los molinos giratorios en donde se prefiere la tenacidad a cambio de una dureza extrema. En estos casos es muy probable que se tenga una combinación de esfuerzos muy altos y carga de mi pacto y, por lo tanto, la tenacidad para resistir las elevadas cargas de impacto puede ser factor primordial en la selección del material. Las piezas masivas deben tener suficiente tenacidad para resistir la rotura frágil cuando sus superficies son protegidas mediante aleaciones frágiles pero más resistentes a la abrasión. E\ diseño debe ser tal que el recubrimiento se encuentre debidamente apoyado y que, de preferencia, los esfuerzos en la base sean de compresión en lugar de tensión o corte. Bajo tales condiciones el recubrimiento duro puede proporcionar economías significativas. Algunas veces las condiciones de este tipo son tan severas que inclusive se requiere alta tenacidad en el material de recubrimiento. En estos casos el material base preferido es el acero austenítico al manganeso y el recubrimiento consiste en reemplazar las áreas desgastadas con un material de relleno adecuado de acero al manganeso. En ocasiones se complementan estas reparaciones superponiendo sobre la pieza barras, placas o formas especiales del mismo acero

123 Heciibrimientos duros para impacto: "El impacto se puede clasificar como ligero (cuando la energía cinética se absorbe elásticamente) mediano (cuando la energía se absorbe elástica y plásticamente) y pesado (cuando la superficie, inclusive de los materiales más resistentes, debe deformarse o fracturarse). La clasificación del impacto permite una selección lógica de las aleaciones para recubrimientos: hierro fundido martensítico. aceros martensíticos y aceros austeníticos, respectivamente (1)". Selección de los recubrimientos duros: "Las aleaciones para recubrimientos duros se venden como aleaciones de marcas registradas y comprenden más de 150 composiciones diferentes que van desde aceros con un co^enido total de aleaciones del 2o/o hasta aleaciones al níquel, al cobalto y carburo de tungsteno. No hay un solo mate.ial que sea adecuado para todas las aplicaciones. sino que se ha desarrollado un amplio rango de aleaciones para proveer las combinaciones de dureza, resistencia al impacto, a la corrosión y al calor y otras propiedades requeridas. Las aleaciones para recubrimientos duros se especifican muy ocasionalmente según un ra igo de composiciones, lo usual es especificar las propiedades o composiciones requeridas (2)"

124 TABLA 1. CLASIFICACIÓN DE MATERIALES PARA RECUBRIMIENTOS DUROS, EN GRUPOS DE ALEACIONES (TOMADO DE AMERICAN SOCIETY FOR METALS, METALS HANDBOOK 8th. EDITION, VOLUMEN 1 REFERENCIA 2) GRUPO CONTENIDO TOTAL DE ELEMENTOS PRINCIPALES ALEACIÓN, "/o DE ALEACIÓN Mat eria es penosos Aleación de Baja 1 \ IB 2a6 da 12. Cr, Mo. Mn. ( r. Mo. Mn. Mat eriales Ferrosos Aleados Altamente 2A 2B 2C 3A 3B 3C 1 2 a a a a a a 50 ( i \l.. Mv.. \ CT. Mn. Ni. Cr. Ni. Mo. VV. Cr. Co. O. 4 A 415 4( 5 Aleaciones al Cobalto > al Niqucl 50 a a a 100 Carburo de Tungsteno 75 a 96 Co. ( r. VV. Ni.Cr, B. Ci. Ni. Mo. Co. Cristales de WC en Co

125 En la tabla anterior, en general, la resistencia al desgaste y el costo aumentan según aumenta el número de grupo. Algunas veces más de una aleación será satisfactoria, pero habrá una aleación que sea más duradera que las otras. Cuando se realicen trabajos de emergencia o mantenimiento casual, la selección del material dependerá principalmente de las aleaciones disponibles y secundariamente de la vida útil. También se necesita un estudio cuidadoso para seleccionar la aleación más adecuada cuando se vaya a reemplazar un recubrimiento duro que se haya desgastado. La Tabla 2. es una guía en Ir. selección de aleaciones para recubrimiento duro según el tipo de material abrasivo y la clase de impacto que se espera

126 TABLA 2. GUIA DE SELECCIÓN DE ALEACIONES PARA RKCUBRIMIENTO DURO DE EQUIPOS. (TOMADO DEL ASM MKTALS HANDBOOK 8th. EDITION VOLUMEN 1. Ver Ref. 2). (ROZAMIENTO DE PARTÍCULAS NO METÁLICAS A BAJA VELOCIDAD) TIPO DE MATERIAL ABRASIVO (a) Impacto de Suelo o Agregado o Minerales o Suelo o Agregados Minerales inclusiones arena roca suave roca dura arena o roca o roca en el suelo suelta suelta Soporte pohre del núcleo o bordos buen soporte del nuclei) o bordes Práclicamente nulo. 1A IB :A 3 A 1A IB :A 1C 3 A IB :A :c 3 A 1A IB 2A 2B 3A 5 1A IB 2A :B 2C 3C 5 IB 2A 2B 2C 3A 3r 5 1 ijiero o modcrüdumentc severo. apros. 100 a :OÜ kiioiuiios por ni2. 1A IB 2 A 3 A IB 2 A :B :r 3 A IB 2 A 2C 3.\ 5 1A IB 2A :B 3A 3C 1A IB 2A 2B 2C 3 A 3C 2 A :B 2C 3 A 3C 5 Severo, apios. 200 kilo-julios por metro j u adrado. 1A :A 2C 3 A 5 2A 2C 3A s IA 2A 2C 3A 3C 5 IA 2 A 2C 3 A 3C 5 NOTA.- Se han dispuesto las aleaciones en orden creciente de costo y resistencia al desgaste, las aleaciones menos costosas aparecen primero. a) Se consideran trabajos tales como movimiento, cargado o excavación de los materiales indicados

127 METAL DE BASE. "En el caso de que el material de base sea acero al carbono no existen restricciones particulares en la elección de las aleaciones para el recubrimiento duro. En el caso de aceros inoxidables y otros materiales de base existen algunas restricciones" (2). En la Tabla 3 se indica la compatibilidad del material de base y del material de recubrimiento duro así como técnicas recomendadas para la aplicación del recubrimiento. El recubrimiento duro requiere precauciones similares a las que se toman en otros procesos de soldadura para prevenir el agrietamiento y las rajaduras del material cuando se lo calienta y se lo enfría

128 TABLA 3. COMPATIBILIDAD DE LOS MATERIALES DE BASE Y LOS RECUBRIMIENTOS DUROS ALEACIONES DE RECUBRIMIENTO Material liase Ferrosos Carburo de tungsteno a recttbrir Hasta 20% Mis del 20%A1 Cobalto Al Níquel \Uiuliiv Aleados Pie/as Depósitos Araros al carbono; 0.10 a ().:!:i(, o ('. Si 0.35 a 1.Oou C, Si i a Kb) Ácoros He consl nifc-ión y "si ruelurales de baja aleación, max. ü,30o;(> ''. Si Si Si (a l(b) Si Si Si (»)(b/ Si Si Si (a)(b) Si Si Si (a 1(1)1 Si Si Si (a){b) Si Hierro «ris, maleable y Si notlulai (1 )(c) Aceros inoxidables marlensiiicos de bajo endurecimiento (110, 403) No Aceros inoxidables martensi'l icos de alio endurecimiento (420,140) No Aceros inoxidables ansien ilicos No Upo 321 Aceros inoxidables austen (ticos No tipo 347 iiog demás aceros inoxidables tipo No 300 Monel No Ki'quel Aceros al Manganeso No Si (e) Si (b)(c) Si (a)(f.) Si (a)(c) Si (el Si (c) Si (e) Si (c) Si (c) Si (e) Si (b.)(c) SI («)(f) Si (a) (f) Si (d) Si Si Si Si Si (e) Si (b)(c) Si (aid) Si (a)(f) Si Si Si Si Si Si (e) Si (b)(c) Si (a) (f) si (a)(f) Si Si Si Si Si Si Si (b)(c) Si (a) (f) Si la) M'l Si Si Si Si Si Si (e) a) Pre-caientamiento. b) Preferible soldadura de gas. c) Solamente para aplicaciones limitadas, d) Use entre-capa de Tipo 347. e) Use entre capa al níquel, f) Revenido isotérmico posterior.

129 En la Tabla 4: se proporcionan combinaciones de material de base, electrodos y requisitos de pre-calentamiento. Esta información proviene de publicaciones de Marion Power Shovel, Marion, Ohio. TABLA 4. ESPECIFICACIONES PARA SOLDADURA Descripción Rango general, química de dureza ELECTRODO PRE-CALENTAMIENTO C aproximada Brinell Normal Alterno menos de 21 mm a 50mm. o más ISmm. 50miTi. j n c 1025 Mn-Mo Mn-Mo Aust-.Mn Sf) Ni-V Mn-Cr-Mo 4322 Hierro } vind. 1 Fierro Dúctil Hierro Maleable máx min min min. K701S B9018M E11018M E11018M E11018M E309 E11018M E11018M E8018-C1 E8018-C1 E11018M E11018M ENi-Fe-Cl ENi-Fe-Cl ENi-Fe-Cl E70XX E7018 E9Ü18M El 1018 El 1018 E70XX E9018M E7Ü18 E7018 E7018 E8018-C1 E7018 E9018M E9018M E9018M E9018M E9018M E7018 E9018M E9018M E309 E ís

130 IV CONSIDERACIONES ESPECIALES C'uando se trata de recubrimientos duros hay que tomar en cuenta ciertos factores que, por lo general, no son importantes en otras clases de sueldas. Podemos citar los siguientes: (1) En geneial la composición química y las propiedades del material de recubrimiento son bastante diferentes de las del material de base sobre el cual se deposita. (2) hus áreas a recubrirse son,por lo general,bastante extensas. (3) Se desea usar la menor cantidad posible de material de recubrimiento, lo cual a menudo genera un significativo gradiente en contenido de carbono y elementos ele aleación. así como en propiedades físicas, entre el material de recubrimiento y el material de base. Control de Dilución Desde el punto de vista metalurgfo cuando mediante fusión se deposita una aleación sobre un metal base, la composición química tiende a homogeneizarse. Es decir el material de recubrimiento pierde algo de sus elementos de aleación y el material de base gana elementos de aleación. Esto, que llamamos dilución. afecta las propiedades de ambos materiales y. aunque es deseable en cierta medida para garantizar una verdadera liga, debe ser cuidadosamente controlada para que el recubrimiento duro mantenga sus características mecánicas. Se habrá optimizado el recubrimiento duro cuando, al controlar cuidadosamente las variables intervienen en el proceso, se obtenga la menor dilución posible del material de recubrimiento y la mejor liga metalúrgica entre el material de base y la soldadura

131 En la práctica se usan muchos procesos de recubrimiento duro del tipo arco eléctrico con electrodos consumibles. Daremos algunos factores y su incidencia en la dilución: Amperaje. Aumentando el amperaje (densidad de corriente) se incrementa la dilución. El arco se hace más fuerte y caliente y penetra más profundamente en el material de base. Polaridad. La polaridad directa en corriente continua da menos penetración y, por tanto, menos dilución que la polaridad inversa. La corriente alterna provee una dilución intermedia entre las dos. Tamaño de electrodos.- Como norma usual, mientras más pequeño el electrodo, menor el amperaje y por tanto menor dilución. Sin embargo, para un amperaje dado, a mayor tamaño de electrodo menor la dilución. Kspaciamiento de los cordones. A menor espaciamiento, menor dilución, puesto que cuando los cordones se depositan muy juntos se funde algo del material anteriormente depositado y no el material de base. Posición del trabajo y sentido de la soldadura. Toma en cuenta el efecto de la fuerza de la gravedad sobre la gota de metal fundido. Dependiendo de la posición de la soldadura o de la pendiente del trabajo la fuerza de gravedad ocasionará que la gota se mantenga debajo del arco o se desplace hacia adelante o atrás. La gota del metal fundido actúa como amortiguador del arco disminuyendo la dilución. Si es que la gota permanece debajo o ligeramente delante del arco, absorbe energía del mismo antes de que ésta llegue al metal de base. son: Las posiciones de trabajo, en orden decreciente de dilución, -129-

132 (1) Vertical hacia arriba, (2) Horizontal, (3) Pendiente arriba, (4) Pendiente abajo. Se puede soldar pendiente arriba o pendiente abajo inclinando la pieza a ser recubierta o colocando el arco descentrado para piezas cilindricas rotatorias. Otros Factores. También se deben considerar factores tales como extensión del electrodo, oscilación del electrodo, velocidad de avance, recubrimiento del arco (atmósfera), material de aporte adicional (si se añade material de aporte, que no sea el electrodo mismo, a la zona de fusión durante el proceso, la dilución puede reducirse en gran medida) y contaminación. (íeometría tie los cordones. "Una adecuada elección de la geometría de los cordones ayudará a ahorrar material de recubrimiento duro, disminuirá el tiempo de soldadura, minimizará el aporte de calor y ayudará a mantener menor el peso total de la pieza (4)". Se puede lograr que los dientes o las hojas se afilen así mismo cuando se recubre solamente la parte superior. En cambio, cuando se ha recubierto la parte superior e inferior, los dientes se tornan romos. La geometría más adecuada se logra mediante ensayos; por ejemplo, cuando se trabaja en roca, es común usar un patrón de cordones paralelos al flujo de la roca. Estos cordones de recubrimiento duro ayudan al flujo de roca. Si los cordones fuesen perpendiculares causarían rebote. En cambio para arena el patrón de cordones perpendiculares es mejor. Cuando se trabaja en combinación de roca y arena se usa un patrón diagonal cruzado. (Ver referencia 4 para geometría de cordones)

133 V MÉTODOS DE RECUBRIMIENTO Preparación del ivlaterial de liase. Se debe eliminar toda sustancia extraña, como óxido, suciedad, grasa, etc., de la zona que se va a recubrir, esto se logra mediante lijado o maquinado previo. Cuando el recubrimiento deba aplicarse en esquinas u oquedades, se deben redondear los bordes para lograr mejor adherencia. Es importante señalar que cada aplicación debe ser cuidadosamente diseñada en términos del material de recubrimiento y de las características metalúrgicas del material de base, para garantizar una buena unión con un mínimo porcentaje de dilución. Es decir, el material de recubrimiento debe ser adecuadamente soportado por el material de base para poder desarrollar completamente su resistencia al impacto y al desgaste (buena unión metalúrgica) y al mismo tiempo debe mantener su composición química (mínima dilución). Por lo tanto antes de proceder al recubrimiento duro también es necesario evaluar la condición del material de base en cuanto se refiere a sus características de endurecimiento por deformación, relajación de esfuerzos residuales, recristalización y/o crecimiento granular, estructuras frágiles que puedan producirse, y, los posibles cambios que puedan sufrir estas características a causa del aporte calórico que se entrega a la pieza. Esta evaluación permitirá diseñar tratamientos términos tales como precalentamiento o post calentamiento. Métodos de {ecaurimieiilo. Existe gran variedad de métodos de aplicación de recubrimiento duro, por eso los materiales de aporte vienen en diferentes presentaciones. Mencionaremos entre los principales los procesos de soldadura, la soldadura a baja temperatura y el rociado a elevada temperatura

134 La mayoría de los procesos se relacionan con el fenómeno de soldadura por fusión, en la cual el metal de recubrimiento y el metal de base se funden, se unen y se re solidifican para formar una unión metalúrgica continua. Se evitan las posibles reacciones químicas entre el material fundido y la atmósfera mediante un aislante que recubre la zona fundida, o por un gas que forma una atmósfera protectora, o incluyendo agentes protectores (desoxidantes) en el material de aporte. En la Tabla 5 se resumen la mayoría de métodos y materiales. El proceso de suelda autógena provee menores velocidades de calentamiento y enfriamiento del metal de base, facilita mayor precisión en el recubrimiento, mantiene la dilución química al mínimo y puede hacerse con equipo menos costoso. La suelda de arco eléctrico es más rápida, menos costosa, considerada globalmente, y puede exigir menor capacidad del operador. Se la usa con más frecuencia, pero impone en general mayores gradientes térmicos y, por lo tanto, el material de recubrimiento es más susceptible de fisurarse o rajarse. Para trabajos pequeños en el campo, suele elegirse entre suelda eléctrica y autógena considerando los factores antes mencionados. En el caso de fábrica o grandes talleres se tiende a la automatización de los procesos para hacerlos más eficientes y económicos, aunque las inversiones en equipos sean más altas. 132

135 TABLA 5. MÉTODOS Y MATERIALES DE RECUBRIMIENTO (TOMADO DEL WELDING HANDBOOK, VOLUMEN 2, 7^ EDITION, AMERICAN WELDING SOCIETY. Ver Referencia 1). Recubrimiento Duro PROCESO Método cié Aplicacióii (Presentación ) Mefal de Aporte Metal de Aporte Observaciones GAS OXIFUEL Manual y Automático Varilla Tubular o fundida sin recubrimiento. A base de Co, Ni y Fe compuestos de Carburo de Tungsteno. Manual Polvo A base de Co, Ni y Fe; compuestos de carburo de Tungsteno. AL ARCO SIN RECUBRI MIENTO. Manual o Semiautomático Alambre Sólido o Tubular sin recubrimiento. Acero Austenítico al Manganeso. Uso limitado. AL ARCO PROTEGIDO Manual Varilla, tubo o alambre recubierto con fundente. A base de Co, Ni y Fe; compuestos de Carburo de Tungsteno. ELECTRODO CON NÚCLEO DE FUNDENTE (AUTO-PROTE GIDO) Semiautomático Automático Alambre con núcleo de fundente. Alambre con núcleo de fundente. A base de Fe. A base de Fe

136 ARCO DE Manual TUNGSTENO CONGAS(GTA) Automático Varilla o Tubular sin recubrimiento. Alambre Tubular sin recubrí brimiento; va rilla extra larga; polvo de carburo de Tungsteno A base de Co, Ni y Fe; A base de Co, Ni y.fe; compuestos de Carburo de Tungsteno. ARCO SUMER GIDO, ELEC TRODO DE UN HILO ELECTRODOS MULTIPLES Semiautomático Automático Automático Alambre sin recubrimiento, sólido o tubular. Alambre sin recubrimiento, sólido o tubular. Alambre sin recubrimiento, sólido o Tubular. A base de Fe. A base de Fe. A base de Fe. Uso limitado. Uso limitado o aleacions al cobre. Uso limitado a aleaciones al cobre. ARCO EN SERIE Automático Alambre sólido A base de Fe. Principalmente para grandes recipientes ARCO DE PLASMA (ARCO TRANS FERIDO) POLVO Automático Polvo con o sin granallas de carburo de Tungsteno. A base de Fe, Co, Ni, compuestos de carburo de Tungsteno. Usado principalmente para procesos en serie. ALAMBRE Automático Alambre sin recubrimiento sólido o tubular A base de Fe. Uso en grandes recipiente y accesorios. 134

137 ROCIADO AL FUEGO (ME TALIZADO). Semi- Polvo, varilla. automático y automático A base de Fe, Co, Ni, Carburo de Tungsteno. (Recubrimiento). ROCIADO EN PLASMA (ME TALIZADO). Semiautomático Polvo. A base de Fe, Co, Ni. Carburo de Tungsteno, cerámica. SOLDADURA Alambre, plancha, polvo. A base de Fe, Co, Ni y Cu. Uso limitado

138 VI CONCLUSIONES Cuando se trata de equipo caminero, se debe tener en mente que se habla de piezas sumamente grandes y de elevados costos. Por esta razón, cuando se tome la decisión de reconstruir una pieza desgastada o descartarla, hay que hacer consideraciones de orden económico. Se debe considerar, en primer lugar, el costo de descartar la pieza usada y el costo de poner en servicio la pieza de recambio. Cuando se reconstruye, la pieza ya ha sido amortizada y, por tanto, la inversión en reconstrucción y recubrimiento duro es marginal y, en muchos casos, puede efectuarse en el campo o muy cerca del lugar de trabajo, con lo que se economiza mucho en comparación con lo que cuesta comprar una pieza nueva y ponerla en servicio. Muchas veces el equipo se encuentra en lugares muy apartados de los centros de comercialización o almacenamiento de repuestos, por lo cual el costo de poner la pieza en servicio es elevado, sobre todo si se trata de piezas grandes y pesadas. Desde el punto de vista de la eficiencia de operación, una pieza correctamente reconstruida y con recubrimiento duro puede incluir características más eficientes tales como dientes y bordes que se afilan con el trabajo y una resistencia al desgaste mucho más alta en puntos críticos. Estas características especiales hacen que una pieza reconstruida pueda ser más eficiente y tener más duración que una pieza nueva de repuesto. Cuando se toma en cuenta la energía utilizada en el proceso, se observa que se usa muchísimo menos energía en la reconstrucción del equipo que en el descarte de piezas viejas y la adquisición de repuestos. Si se plantea una ecuación total de eficiencia en la utilización de la energía que incluye la energía gastada en construir, transportar al sitio de trabajo, poner en servicio el repuesto y descartar la pieza usada, el resultado obviamente favorece la reconstrucción del equipo

139 Estos factores y la eficiencia de operación se convierten en puntos muy importantes a considerar en un mundo en donde se incrementan día a día los costos de combustibles y maquinaria y en donde día a día disminuyen los recursos disponibles. Lo tratado en este artículo demuestra que el campo de recubrimientos duros es un campo bien desarrollado dentro de la ciencia metalúrgica y de soldadura. Buenas técnicas, junto con aleaciones adecuadas y la utilización de mano de obra no altamente calificada, proveen una buena alternativa para prolongar la vida útil de los componentes de equipo caminero. BIBLIOGRAFÍA 1. Welding Handbook. Volumen II. Séptima Edición. American Welding Society Miami, Florida. 2. Metals Handbook. Volumen 1, Octava Edición, American Society for Metals. Metals Park. Novelty, Ohio. 3. "Engineering Welds make tough Mining Machines" por Robert N. Williams, Consulting Editor, Welding Design and Fabrication. Agosto Metals Handbook. Volumen IX, Octava Edición. American Society for Metals. Metals Park, Novelty, Ohio. 137-

140 ' : ' '

141 REPROCKSAMIKNTO DE PAVIMENTOS Kdwin Ripalda B. Cuando los ingenieros pensamos en un proyecto, y estudiamos su factibilidad, usamos una serie de datos tanto técnicos como económicos y sociales, pero no acostumbramos considerar el problema ecológico y, en el afán de prestar el servicio necesario a la colectividad con obras que mejoren el nivel de vida y den comodidad a la persona, olvidamos que los recursos son, en su mayor par - te, perecibles. De poco tiempo acá, felizmente, nos empezamos a preocupar de problemas tales como la contaminación, el uso de energía, etc., cuando estamos viendo los resultados desastrosos de esta despreocupación, y luego nos cuidamos del mantenimiento del entorno y de buscar medios para ahorrar los recursos perecibles. Y digo "nos" preocupamos, porque los países de mayor población y desarrollo, en donde el problema se ha vuelto crítico, son los que están buscando soluciones que al menos deberíamos tomar en consideración en nuestros países del tercer mundo. La verdad es que estamos acostumbrados, en general, a preocuparnos cuando los desastres son inminentes, y mientras tanto permitimos aquí la contaminación indiscriminada del ambiente, de los ríos y lagos, permitimos la destrucción de zonas agrícolas para explotar materiales del subsuelo, el talado de bosques y selvas sin ningún control, etc., sin darnos cuenta de que esto nos conducirá, tarde o temprano, a nuestra propia destrucción

142 Tenemos los ejemplos a nuestra vista en los países desarrollados, y sería hora de que hiciéramos un examen de conciencia para fijar en ella la obligación que tenemos, con las generaciones venideras, de conservar el ambiente, mantener la atmósfera, reservar incontaminados los recursos renovables y a salvo en lo posible los recursos perecibles. 1- GENERALIDADES En este afán, están perfeccionándose múltiples procesos constructivos y se están empleando técnicas nuevas para relizar la construcción de las obras de Ingeniería que, por otro lado, son imprescindibles para el progreso mundial. Hoy queremos referirnos al nuevo sistema de construcción de pavimentos flexibles, partiendo de materiales ya usados, sistema que permitirá que las repavimentaciones y el mantenimiento al menos dejen de ocupar materiales nuevos en una gran parte, tanto en lo que se refiere a agregados pétreos como en lo que se relaciona con los cementantes asfálticos, sistema que originó la posibilidad de efectuar un reprocesamiento general de pavimentos flexibles para usar esos materiales nuevamente. Este proceso sería muy útil para el Ministerio de Obras Públicas, para la repavimientación de vías, pero tiene especial importancia para los Municipios, ya que puede solucionar muchos problemas técnicos y económicos en la pavimentación de las ciudades. Naturalmente, como concepto de reutilización de materiales, es notorio el ahorro de costos, que es otro punto de importancia, al par que el ahorro de energía que puede ser destinada para otros usos. Con el pasar del tiempo y el aumento del tránsito, se exigen mayores esfuerzos a los pavimentos, que no los podrán absorber; entonces se hace necesario rediseñar los espesores, romper las capas de pavimentos viejos y desechar los materiales en su mayor parte, como es costumbre, y volver a construir el pavimento con -140-

143 mayores espesores y volúmenes, lo cual en el caso de las ciudades significa un problema por la destrucción de los servicios básicos que quedan muy cerca de la nueva subrasante (alcantarillado, conexiones domiciliarias, instalación de agua, ductos- telefónicos, etc.). El poder cambiar la estructura del pavimento dándole más capacidad y soporte y conservando el mismo espesor inicial, significa una gran solución para no interrumpir ni dañar los servicios básicos, al tiempo que no se desperdician los materiales y se consiguen costos racionales que significan un considerable ahorro en el costo general de la repavimentación. La solución se reduce a romper la carpeta asfáltica, desgarrar la base o parte de ella, y utilizar estos materiales reprocesándolos para formar una capa de base asfáltica construida en frío o en caliente, capa que tendrá un valor de soporte mucho mayor que las anteriores, lo que permite logar una mayor capacidad de soporte para el tránsito sin necesidad de destruir las capas de sub-base, caso de haberlas, ni de profundizar la sub-rasante, con los consiguientes problemas que anotamos por la destrucción de los servicios. Esta capa mejorada de base podrá recibir una capa adicional de rodadura o de desgaste, según exigencias del diseño, capa que podrá ser construida también en base de porcentajes de material reprocesado, con el mismo rendimiento de trabajo que si se lo hiciera con materiales nuevos. Para resolver ciertos problemas en la ciudades, se acostumbra colocar, cuando los niveles lo permiten, nuevas carpetas sobre las viejas, procedimiento que obvia la demora y ahorra el costo de cambio de servicios; pero así no se ha logrado un mayor cambio estructural del pavimento y, lo que es peor, al no poder colocar una carpeta de considerable espesor debido a su costo prohibitivo y a la necesidad de conservar los niveles, las grietas, deformaciones y roturas de las capas subyacentes se reflejan en poco tiempo en la carpeta nueva, con los consiguientes problemas de permeabilidad y de alto costo de mantenimiento

144 Parece conveniente, en este empeño de mejorar las técnicas y de rebajar los costos, que enfoquemos este procedimiento que se inició a nivel experimental en el año de 1975, y que en tan pocos años está alcanzando niveles insospechados en la ejecución de pavimentos flexibles. Los primeros pavimentos en que se empleó este sistema fueron reprocesados con mezcla en frío, usando emulsiones, este procedimiento ofrecía mayor facilidad en cuanto a los equipos ya que, al iniciar el reprocesamiento en caliente en las plantas asfálticas convencionales, se encontró el problema de la contaminación ambiental, causada por el humo demasiado denso y totalmente fuera de las normas de conservación ambiental, el problema se resolvía totalmente con la mezcla en frío. 2. MEZCLA EN FRIÓ Este sistema es usado ahora especialmente para bases que luego serán cubiertas con cualquier tipo de capa de rodadura asfáltica. Se procede a remover la carpeta asfáltica vieja por medio de un tractor o motoniveladora con desgarrador, y se carga los trozos con una cargadora frontal, para conducirlos a una trituradora primaria de mandíbulas y reducirlos al tamaño máximo requerido por el diseño; en general 1 1/2" para bases. Para completar la granulometría se procederá a desgarrar la base granular subyacente y se transportará la cantidad de material necesaria a una planta central, en donde se realizará la mezcla conveniente con la carpeta triturada, y la adición de 1.5 a 2o/o de emulsión catiónica de asfalto, junto con un lo/o de un agente suavizador o rejuvenecedor (emulsión fría en agua, de resinas de petróleo y algunas fracciones aromáticas). Se puede utilizar una mezcladora de paletas giratorias o más bien de tambor. El agente rejuvenecedor actúa sobre el asfalto -142-

145 adherido a los agregados minerales y hace posible su dilución para que forme parte integrante de la mezcla total, la cual puede ser transportada al sitio mediante camiones, y tendida con una acabadora de pavimentos (finisher) para proceder de inmediato a la compactación en la misma forma que una mezcla convencional en caliente, o sea mediante el uso de rodillos tandem de ruedas de acero seguidos de rodillas neumáticos. Si no fuera conveniente el proceso anterior, por asuntos de transporte o falta de disponibilidad de una instalación central, se podría efectuar este trabajo utilizando equipos portátiles de trituración (sólo trituradoras primarias para la carpeta antigua) que preparen el material pétreo y lo coloquen en el camino para tenderlo a continuación, con una motoniveladora, y añadir las emulsiones con un esparcidor. Se procede luego a mezclar los materiales con una mezcladora de paletas del tipo pulverizadoramezcladora, de las usadas en estabilizaciones químicas de suelos, se esparce la mezcla con motoniveladora para luego compactarla normalmente con rodillos lisos tandem y/o rodillos neumáticos. Está claro que, en atención al diseño, y dependiendo de la clase de base reutilizada, se podrá añadir, para conseguir la granulometría exacta, una cierta cantidad de agregado mineral nuevo. Esta base, que tiene una capacidad de soporte muy superior a la de las bases granulares, consigue disminuir el espesor del diseño convencional, tomando la resistencia de una base de asfalto pleno, pero con un considerable ahorro de asfalto (4 a 60/0 en peso) y de agregados minerales. Dependiendo de la necesidad del tránsito, estas bases serán cubiertas con capas de rodadura de mezcla asfáltica nueva en caliente o mezcla asfáltica reprocesada o tratamiento de penetración

146 El proceso en frío tiene la ventaja de no ser tan exigente en cuanto al clima y a las condiciones ambientales de la zona en donde se realiza, ya que le emulsión permite utilizar materiales húmedos y se puede realizar el trabajo mientras haya neblina o humedad ambiental, lo que no es aconsejado con la mezcla con asfaltos diluidos (cut-backs). En algunos estados de Estados Unidos, especialmente Texas, Colorado, Nevada, se está utilizando este proceso cada vez con más éxito, y dependiendo de la necesidad, hay carreteras en donde se ha terminado el proceso de esta base mezclada en frío, recubriéndola con carpeta de asfalto reprocesado en caliente (con menor granulometría), con carpeta de agregados minerales nuevos o con tratamiento bituminoso de penetración. El ahorro de agregados minerales es, pues, muy considerable en este proceso, que además de abaratar los costos de pavimentación por metro cuadrado, evita profundizar excesivamente la excavación ahorrando a los organismos correspondientes una enorme cantidad de dinero, esfuerzos y molestias. Sin embargo, siendo el proceso de mezcla asfáltica en caliente de mejor apariencia, de mayor durabilidad y de ejecución más convencional, siempre se dirigieron los esfuerzos a la preparación de mezclas asfálticas en caliente, con resultados al comienzo poco alentadores, pero que luego han conseguido colocar este proceso a la cabeza de las repavimentaciones. 3 - MEZCLA EN CALIENTE El proceso completo involucra el desgarramiento de la carpeta asfáltica vieja, que puede ser realizado con el desgarrador de una motoniveladora o de un tractor mediano, este hormigón asfáltico será recogido y cargado mediante una cargadora frontal y transportado a una instalación de trituración en donde es reducido al tamaño máximo del diseño, mediante una trituración elemental en

147 una trituradora de mandíbulas. Esta trituración es más bien una reducción de tamaños con una granulometría sui-generis, que habrá que corregirla para cumplir los requerimientos del diseño. Hasta aquí el procedimiento es similar al empleado para la mezcla en frío, pero, a partir de aquí, el proceso se hace diferente. Es necesario conseguir una granulometría perfecta, sea para base o para carpeta de rodadura, por lo cual se hace necesario en general, especialmente en el segundo caso, el completar el material asfáltico triturado con una parte de material de la base subyacente si es del caso y un porcentaje pequeño de agregado nuevo. Esta mezcla asfáltica, en los dos casos, deberá ser tendida con una terminadora y compactada normalmente con rodillos planos tandem y/o rodillos neumáticos. En los ensayos y trabajos realizados en Estados Unidos (especialmente en el estado de Texas) se han conseguido considerables ahorros de asfalto para las nuevas mezclas. Es lógico que, en este caso especialmente, la cantidad de asfalto a usarse dependerá determinantemente de la clase y estado del árido, así como de la bondad del proceso; pero en general se han conseguido mezclas óptimas con una rata entre 2.8 y 3.5o/o. Podemos citar, como ejemplo, un tramo de la Carretera Interestatal 20 de Texas, en la cual el diseño completo para la base (se trata de diseño de asfalto pleno) fue obtenido con un 70o/o de carpeta triturada, loo/o de material recuperado de la base estabilizada anterior y 20o/o de agregado adicional nuevo y 2.8o/o de asfalto (en peso) como cementante adicional. Evidentemente, este nuevo diseño prestaba un valor de resistencia al soporte considerablemente mayor que el diseño original y permitía absorber las cargas y efectos del incremento de tránsito, sin desperdicio de los materiales, "viejos" para sustituirlos totalmente con nuevos. A la base indicada se la completó con una carpeta de rodadura de 2" de espesor, hecha totalmente con materiales nuevos (los reprocesados sirvieron para la nueva base asfáltica) y un recubrimiento contra patinajes que está solamente en etapa experimental

148 Pero, aun cuando se conseguía una satisfactoria solución en lo refeíéhte a la presentación y comportamiento de la mezcla en caliente, se encontró con un problema básico, que felizmente, desde 1978 hasta hoy, ya ha sido resuelto por los investigadores y fabricantes de maquinaria (plantas asfálticas) de pavimentación. Los primeros trabajos realizados se encontraron con la excesiva producción de humo en el secador de la planta asfáltica, debido al contacto de las partículas de agregado recuperado, que contenía asfalto viejo, con la llama lanzada por el quemador hacia el interior del tambor de secado. Los porcentajes de contaminación del humo, debido a la combustión de las partículas pequeñas especialmente embebidas de asfalto, alcanzaban límites inaceptables. La opacidad del humo llegaba al doble de lo reglamentado como máximo para evitar la contaminación ambiental. Luego de muchas pruebas realizadas entre 1976 y 1978, se fueron desarrollando nuevos conceptos en la preparación de las mezclas. El primer proceso modificado fue usando el principio de transferencia del calor de un material a otro, y se efectuó de la 1 siguiente manera: Una vez recuperado el agregado en la forma indicada al comienzo, se formó una pila de material (stock) con el agregado recuperado de la base estabilizadora, que se encontraba puro. Este último se llevó directamente al secador de las plantas, en el cual fue sobrecalentado hasta una temperatura entre 230 y 260 o C (471 a F). El agregado asfáltico recuperado fue llevado directamente a la tolva correspondiente, sin ningún calentamiento previo. Se cargó la mezcladora con los dos agregados, simultáneamente, en proporciones iguales y se los mezcló en seco durante 20 segundos para transferir calor al agregado frío. Se añadió de inmediato entre 3 y 3.5o/o de asfalto y se continuó la mezcla por 30 segundos más, después de lo cual se procedió en forma convencional para el transporte, tendido y compactación de la mezcla en sitio

149 Esta mezcla reprocesada tiene hasta hoy una apariencia similar a la mezcla virgen y las pruebas realizadas indicaron un comportamiento idéntico. El proceso tiene muchas ventajas: ahorro de asfalto, no existe contaminación, se duplica el uso de los agregados y se necesita un mínimo de modificaciones en la planta. Pero,"por otro lado, se debe pensar también que es necesario llevar un control perfecto de las temperaturas de los materiales, y un manejo muy cuidadoso de los materiales y de la planta, lo que exige personal de calidad y muy responsable, ya que cualquier descuido o equivocación echaría a perder la mezcla. Las firmas fabricantes empezaron, entonces, a buscar soluciones más prácticas y expeditas no sólo con la fabricación de nuevos tipos de plantas asfálticas, sino también estudiando la posibilidad de usar las miles de plantas convencionales que se hallaban y hallan en uso en todo el mundo. No queremos citar estadísticas de otros países que no son tan determinantes en el nuestro, pero solamente para justificar este interés en la búsqueda de soluciones para el reprocesamiento de pavimentos asfálticos, diremos que en el año 1978 el ahorro potencial de recursos no renovables y energía, ascendía en cifras a la posibilidad de re-usar millones de toneladas de materiales en las vías de los Estados Unidos. En nuestro país, obviamente, las cifras habrá que dividirlas para mil; pero hay que pensar que, al momento, nuestros recursos utilizables están entre los derivados del petróleo y que, la otra solución, el uso de hormigón hidráulico, por el momento es lejana y de un costo más elevado. Por tanto, creemos que se debe pensar en salvar materiales reprocesables para continuar el avance de caminos con pavimentos asfálticos y mejorar los existentes antes de su total deterioro debido al incremento imprevisto e imprevisible del tránsito. Parece interesante que, al menos describamos en forma rápida, algunos tipos de soluciones que ya están en boga con un éxito sin precedente, a pesar del corto tiempo de su implementación

150 Una de las firmas pioneras en el reprocesamiento de pavimentos es la Boeing Aerospace Co., la cual usa una pieza troncocónica de metal de alta aleación, cuyo nombre registrado es "Pyrocone" instalada en el extremo del quemador (soplete). Esta pieza actúa como una protección para la llama y como un elemento radiante que controla la intensidad de calor e impide que la llama toque en forma directa al material. En esta forma, se permite el procesamiento con material asfáltico recuperado sin peligro de combustión de las partículas y sin necesidad de un manipuleo separado y extra de los agregados. Este sistema ha sido probado ya en trabajos de reprocesamiento en Texas, en los cuales se han usado, en promedio, un loo/o de material recuperado y un 30o/o de material virgen, habiéndose obtenido magníficos resultados y sin que el humo producido en el proceso superase los índices de contaminación especificados. Además de la fabricación de este tipo de plantas, la Boeing ha fabricado solamente el cilindro radiante que puede ser fácilmente instalado en las plantas convencionales existentes, con lo cual se ha conseguido ya ahorros considerables en materiales, con el mantenimiento del humo con opacidad baja de acuerdo con las especificaciones de control ambiental. Una firma más conocida en nuestro medio es la Iowa Manufacturing Co. que ha desarrollado otro sistema que permite el reprocesamiento del asfalto obtenido de las mezclas viejas más un porcentaje de materiales vírgenes, sin superar las normas de control ambiental. El concepto usado por Iowa para sus plantas Cedarapids es el sistema llamado "tambor dentro de tambor". Está constituido por un pequeño cilindro colocado al extremo de ingreso dentro del cilindro grande secador, en el cual se alimenta el material virgen sin importar que la llama del quemador lo alcance; mientras tanto el -148-

151 agregado recuperado es conducido al cilindro grande en donde es secado sin exponerse a la llama del quemador. Al avanzar los dos materiales hacia el extremo de salida, se mezclan para continuar moviéndose en el secador principal. Esta mezcla es tratada luego en la mezcladora, con un mínimo porcentaje de asfalto. También en este caso, Cedarapids fabrica las plantas originales con este sistema o únicamente los cilindros pequeños que pueden ser adaptados fácilmente a las plantas convencionales en el sitio mismo de trabajo. La corporación CMI está produciendo ya su sistema "Rotocycler" que da a las plantas una gran capacidad de reprocesamiento sin afectar la posibilidad de la producción convencional, sin causar contaminación adicional y conservando la misma facilidad para el transporte de las plantas. Este concepto usa un sistema de alimentadores diferentes, que ingresan al secador por diferentes sitios para el material nuevo y el recuperado, permitiendo que el material nuevo ingrese en el extremo del secador, mientras que el recuperado ingresa más atrás, después del alcance de la llama. La posibilidad de mezcla de los agregados es similar a la de las otras plantas indicadas; es decir, está en los rangos de utilización de 70o/o de material recuperado y 30o/o de agregado nuevo. En resumen, se ha prestado enorme interés a la solución de los problemas de reprocesamiento de mezclas asfálticas, encontrando que la economía es un asunto obvio, en diferentes grados naturalmente, puesto que las condiciones varían de un sitio a otro. El ahorro en el transporte de materiales, la disminución en la cantidad de asfalto usado, que cada vez tiene un precio mayor, parecen razones determinantes para pensar en el procesamiento en general a más de las facilidades que anotamos al comienzo para casos especiales

152 4- USO DEL AZUFRE Cuando hablábamos de las mezclas en frío, nos referimos a la necesidad de usar un agente rejuvenecedor del asfalto, que no es imprescindible en las mezclas en caliente, aunque se ha probado que su uso en éstas permite obtener una mejor textura y compacidad en el producto terminado. Pero en hablando de costos, se encuentra el inconveniente que estos tipos de emulsiones de resinas son productos bastante caros que absorben la economía obtenida en la disminución del porcentaje usado del asfalto. Esto ha obligado a buscar sustitutos más baratos, que presten un servicio similar y que hagan más justificable su uso. En los últimos años se han desarrollado numerosas investigaciones de laboratorio sobre el uso del azufre en las mezclas asfálticas, ensayos que han pasado ya a la etapa de prueba en obra, especialmente en los Estados Unidos y Canadá. En nuestra Facultad, hemos iniciado algunos estudios referentes a la utilización del azufre para mezclas vírgenes y para el reprocesamiento de pavimentos flexibles. El primer concepto es el empleo del azufre elemental como parte del ligante, en reemplazo del asfalto para mezclas en planta (hormigón asfáltico) y también el uso de azufre como rejuvenecedor para reemplazo de los aceites aromáticos en la preparación de pavimentos reprocesados. Naturalmente que el primer concepto llevó de hecho al empleo como rejuvenecedor. El uso del azufre se justifica desde varios puntos de vista: a) Su disponibilidad con un costo bajo, debido a su poco empleo actual en el mundo, extraído de minas con un proceso muy fácil, o preparado por medios llamados "involuntarios" recobrándolo de fuentes de gas natural y aceites crudos; en todo caso con idénticas propiedades para su uso en asfalto,

153 b) Las características de durabilidad, ya que siendo un material inorgánico no se oxida ni fragiliza como sucede con el asfalto, c) La posibilidad de uso sin necesidad de modificaciones en las plantas de mezclado excepto una pequeña adaptación para la introducción del azufre en el asfalto ni en el equipo de tendido y compactación. Cuando se efectúa la mezcla del azufre, éste se disuelve en el asfalto en un porcentaje máximo estimado en un 20o/o del peso del asfalto; las cantidades adicionales se dispersan en la mezcla y sus partículas trabajan como ligante adicional y como relleno mineral. Parece que la máxima cantidad aceptable en reemplazo del asfalto es del 50o/o; pero es necesario cuidar la estabilidad de la mezcla, ya que se está encontrando en la generalidad de las pruebas que, con el uso del 20o/o de azufre, que sería el mínimo, la estabilidad es igual a la de la mezcla asfáltica pura, mientras que a partir ese valor, la estabilidad se va incrementando hasta que entre el 40 y 50o/o las relaciones estabilidad-compactación-temperatura se hacen algo críticas. Es necesario también cuidar la temperatura de manejo de la mezcla, ya que el azufre tiene su rango óptimo de viscosidad entre 127 y C (260 y 300 o F), en el cual tiene aproximadamente las características del agua, y su mezcla con el asfalto es fácil; se consigue al mismo tiempo una mezcla asfáltica de menor viscosidad que permite un manejo más fácil y una preparación y compactación a menores temperaturas, con el siguiente ahorro de combustible. Y dijimos que es necesario tener cuidado porque cuando la temperatura se incrementa a 160 o C (320 o F), lo cual es muy común y casi costumbre en las mezclas en planta, la viscosidad del asfalto se incrementa "dramáticamente" y luego se quema produciendo daño al ligante y contaminación. En el caso de pavimentos reprocesados, se está probando ya el uso del azufre como rejuvenecedor, pero se presenta también el - 151

154 problema del estricto control de temperatura (problema de perso nal cuidadoso más que de costo) ya que se producen gases después de los C (300 o F). Al mismo tiempo se está probando el reemplazo adicional del asfalto añadido, lo que significaría un doble servicio del azufre, tanto como ligante cuanto como recuperador del asfalto adherido al agregado pétreo. No es el objeto de este artículo hablar sobre las ténicas de construcción con estos nuevos procesos, que forman parte naturalmente de la justificación de lo que aquí hemos tratado. El espacio es limitado y esperamos volver en otra oportunidad sobre este asunto. Pero creemos que tanto el reprocesamiento de pavimentos asfálticos como la utilización del azufre en las mezclas en general, son asuntos de enorme interés para nuestro país, tanto para las instituciones del Estado como para las empresas privadas. En pocos años ha sentado ya una filosofía en los países más desarrollados, que han tomado la decisión de utilizar estos nuevos procesos que ofrecen una gran ventaja económica y un considerable ahorro de recursos

155 LA ENSEÑA-NZA ÜKL HORMIGOS P\l{A INCKMKKOS Patricio Torres M., M., Se. La Ingeniería puede definirse como la aplicación de las ciencias físico-matemáticas para la óptima utilización y aprovechamiento de los recursos naturales en beneficio del hombre. Las riquezas naturales de un país o región tienen solamente un valor relativo en cuanto pueden ser explotadas y procesadas con el objeto de satisfacer necesidades humanas, contribuyendo así a mejorar el bienestar físico y la seguridad personal del hombre. El beneficio de la sociedad es el principal objetivo de la Ingeniería y es el ingeniero el que, a través de la aplicación de la ciencia, busca la modificación de la naturaleza para el servicio de la humanidad. Los conceptos y conocimientos que conforman la Ingeniería son adquiridos y permanentemente renovados y enriquecidos a través de un proceso continuo de enseñanza formal, investigación, experiencia y auto-educación. Para la mejor utilización de los recursos humanos, es necesaria una planificación de las componentes antes mencionadas y, al ser la enseñanza formal la fuente principal de transmisión y obtención de conocimientos para la mayoría de profesionales y estudiantes de Ingeniería, es importante prestarle especial atención. En el campo de la Ingeniería Civil, el hormigón es el material más extensamente empleado gracias a su versatilidad y capacidad para aplicarse a una inmensa variedad de estructuras y condiciones. Esta misma versatilidad ha engendrado un sinnúmero de problemas técnicos no contemplados en los casos de aplicación más usuales y -153-

156 convencionales, pero que la continua evolución de los conocimientos del hormigón ha permitido resolver satisfactoriamente. Conjuntamente con el desarrollo de la Ingeniería Civil (2) han evolucionado otras áreas de especialización como Transportes, Sa iearaiento Ambiental, Ingeniería de Sistemas, Programación, Impacto y efectos sociales de la Ingeniería, etc. Esta especialización ha significado una disminución relativa del tiempo destinado a la enseñanza del hormigón, mientras que la complejidad de los procesos de diseño y los problemas técnicos relacionados con las propiedades del hormigón y el refuerzo han aumentado considerablemente. Estos razonamientos justifican el interés y preocupación por mejorar la ENSEÑANZA DEL HORMIGÓN para lograr una eficiente utilización de recursos que permita no sólo adecuar la formación del Ingeniero Civil a los requerimientos actuales, sino también prepararlo para que resulte partícipe e impulsor de las transformaciones futuras. Ante estas circunstancias, la planificación de la Enseñanza del Hormigón debe hacérsela respondiendo a los siguientes interrogantes: 1) Cuál es el grado de desarrollo relativo del "Diseño, Análisis y Dimensionamiento" de Estructuras? Al respecto conviene definir estos términos, teniendo en cuenta que, a menudo, se confunde Diseño con Dimensionamiento. Diseñar. Es ordenar la materia en el espacio, es sinónimo de estructurar y estructuración. Viiali/.ar. Consiste en separar un problema en partes para estudiar cada una de ellas como un elemento aislado. üimensioiiar. Es "calcular"" las dimensiones de una pieza

157 2) Cuáles son los conceptos básicos que deben transmitirse al alumno a través de la Enseñanza del Hormigón, considerando el continuo desarrollo y complejidad de los procesos de Diseño, Análisis y Dimensionamiento de EstrucHmis de Hormigón? 3) En qué etapas de la enseñanza deben impartirse esos conocimientos? 4) "Por qué los hechos experimentales, las concepciones teóricas, los métodos de cálculo y los procedimientos de materialización estructural íntimamente vinculados en el quehacer estructural aparecen dispersos a los ojos del alumno"? Las respuestas a cada una de estas interrogantes son interdependientes y son el objetivo principal de este estudio. Con el advenimiento de la computadora como instrumento de cálculo, se ha incrementado la aplicación de métodos de Análisis Estructural muy potentes, que permiten evaluar el comportamiento de estructuras sofisticadas, con eficiencia y precisión. Este hecho ha conducido simultáneamente a un avance lento del Diseño Estructural, es decir, de la formulación de un planteamiento estructural básico para el ordenamiento de los elementos y materiales constitutivos de la estructura. El desequilibrio entre el Análisis y el Diseño Estructural debe ser eliminado teniendo en cuenta que el objetivo de la Enseñanza del Hormigón no se limita a la capacitación del alumno para el "cálculo" de estructuras, sino que comprende también el valor creativo del Diseño Estructural (2). Un balance adecuado entre Análisis y Diseño contribuirá notablemente a reducir el dislocamiento que a los ojos del alumno presentan los conceptos teóricos, factores experimentales y métodos de cálculo descritos con las tendencias actuales de enseñanza que enfatizan el Análisis sobre el Diseño

158 Para poder establecer qué conceptos básicos deben transmitirse al alumno y en qué etapas de la enseñanza deben impartirse estos conocimientos, resulta necesario considerar que, generalmente, el alumno (o profesional), cuyo principal interés está en el Análisis y Diseño de estructuras de hormigón, obtiene su educación básica a nivel de Pre-Grado como Ingeniero Civil y en su curriculum existe un tiempo relativamente corto destinado a la Enseñanza del Hormigón. Es así como la Enseñanza del Hormigón a nivel de Post-Grado se convierte en una necesidad. Sin embargo, aun contando con un programa de estudios de Post-Grado en Hormigón, quedarán siempre muchos temas especiales que no pueden ser estudiados en detalle; además, gracias al incontenible adelanto científico, se generan continuamente nuevos conocimientos tanto en el campo de la Tecnología del Hormigón, como en la Mecánica Estructural, aplicada al análisis del comportamiento de elementos construidos con dos materiales (Hormigón Armado). Este continuo desarrollo y generación de conocimientos hace necesario el establecimiento de la Educación Continua para com' plementar la enseñanza del hormigón. En resumen, deben considerarse tres etapas claramente definidas en la Enseñanza del Hormigón para Ingenieros; a. Enseñanza a nivel de Pre-Grado b. Enseñanza a nivel de Post-Grado c Educación Continua. a. Enseñanza a nivel de Pre-Grado El objetivo fundamental de la Enseñanza del Hormigón a nivel de Pre-Grado es el establecimiento de las bases y conceptos necesarios para entender claramente el comportamiento de los materiales y la mecánica estructural básica de elementos de hormigón. La enseñanza a nivel de Pre-Grado "se propone formar y entrenar al alumno para actuar en el Diseño, Análisis y Dimensionamiento de Estructuras de Hormigón y en la dirección de obras

159 de las mismas". (2). En muchas Universidades sudamericanas, la Enseñanza del Hormigón ha estado y está esencialmente orientada al "diseño" (léase Dimensionamiento) de los elementos estructurales más comunes. La Enseñanza del Hormigón se ha limitado en muchos casos a presentar al estudiante información sobre fórmulas usuales de Dimensionamiento y Métodos de Análisis, y a desarrollar al mismo tiempo, aunque en menor escala, su capacidad de aplicación al diseño de estructuras tradicionales. Ha sido y es práctica bastante generalizada en la Enseñanza del Hormigón el guiar al alumno al conocimiento e interpretación de un conjunto de normas contenidas en un reglamento, siempre sujeto a modificaciones y basado en relaciones semiempfricas obtenidas en ensayos de laboratorio. Es necesario enfatizar que la preparación del estudiante y profesional en el campo del hormigón armado no debe limitarse j] estudio de un reglamento, sino que este reglamento debe serví; únicamente de guía y referencia para el diseño y construcción de estructuras, siempre y cuando su estudio vaya acompañado de la suficiente teoría fundamental para apoyar los principios de diseño. Esta modalidad asegura al estudiante un amplio conocimiento de conceptos básicos y desarrolla, al mismo tiempo, su actitud analítica. La falta de estos elementos: principios básicos y actitud analítica, ha malogrado, en ocasiones, estructuras diseñadas y construidas conforme a las disposiciones reglamentarias más avanzadas, pero que, por su naturaleza, son simples y no contemplan todas las variaciones que pueden presentarse en un proyecto. En lo que respecta a ios cursos de hormigón a nivel de Pre- Grado, existen diversos criterios en las Universidades sudamericanas en relación al número y duración de los mismos, debido fundamentalmente a las diferencias en la duración del período lectivo (9 meses, 6 meses, 3 meses) entre los distintos países y aun dentro de un mismo país. Sin embargo, hay un acuerdo casi total relacionado con el contenido y objetivos de los estudios; este acuerdo

160 puede resumirse en los siguientes cursos, que deben incluirse en el programa de estudios del Ingeniero Civil. 1. Tecnología del Hormigón: tiene una duración de 80 horas de clases teóricas y prácticas. Este curso está destinado al estudio de los materiales que constituyen el hormigón, sus propiedades, uso de aditivos y de distintos tipos de hormigón, diseño de mezclas de hormigón, control de calidad, etc. 2. Hormigón Simple: con una duración de 80 horas de clases teóricas y prácticas, está orientado al diseño, análisis y dimensionamiento de estructuras de gravedad y en arco. (Muros de sostenimiento, presas, revestimiento de túneles, etc.). 3. Taller de Proyectos Estructurales: tiene una duración aproximada de 60 horas de clases prácticas. Algunas Universidades (6) han creído necesario el establecimiento de este curso rif j manera directa, mientras que otras la incluyen indirectamente en los distintos cursos de Hormigón Armado. Aunque su duración es más bien corta, su importancia es capital en la enseñanza del hormigón, pues tiene como objetivos el capacitar al estudiante en la interpretación y elaboración de planos estructurales, enfatizando en la importancia de los Detalles Constructivos y del Refuerzo, que son un complemento indispensable para el éxito en la construcción de la obra. A. Hormigón Armado I: con una duración de 120 horas de clases teóricas y prácticas, comprende dos partes (2), (5): a) Secciones. Incluye el estudio y dimensionamiento de secciones de elementos estructurales sometidos a las diferentes solicitaciones (compresión, tracción, flexión, corte y torsión) en régimen elástico y en régimen plástico. b) Estructuras: Incluye el diseño, análisis de refuerzos y dimensionamiento de las estructuras más simples de este material (Pórticos, Losas, Muros, Cimentaciones, etc.)

161 5. Hormigón Armado II: con una duración de 120 horas de clases teóricas y prácticas, está orientado a desarrollar la capacidad creativa y a formar en el estudiante, criterios propios de diseño, a través de la ejecución de varios proyectos estructurales más complejos y comprensivos. 6. Hormigón Presforzado: tiene una duración de 80 horas de clases teóricas y prácticas. Se considera que el estudio de los principios básicos de diseño, análisis y dimensionamiento de estructuras comunes de hormigón presforzado debe hacérselo a nivel de Pre-Grado, debido a la importancia creciente que va adquiriendo este material en el campo de la Ingeniería Civil. 7. Puentes: con una duración aproximada de 80 horas de clases teóricas y prácticas, tiene como objetivo el estudio de los principales tipos de puentes, los distintos elementos y técnicas constructivas. Los cursos antes mencionados no podrán tener éxito si es que no se los ubica convenientemente concatenados entre sí y con materias afines como Estática, Resistencia de Materiales, Teoría de las Estructuras, Materiales de Construcción y Mecánica de Suelos. Dentro del contenido básico de los cursos de Hormigón Armado, existe un tema que no tiene una definición uniforme en las Universidades sudamericanas y se refiere al énfasis que se debe dar al diseño y dimensionamiento por el método de la "Ultima Resistencia" o Teoría Plástica, comparado con el método de los Esfuerzos de Trabajo o Teoría Elástica. El primero, basándose en las relaciones esfuerzo-deformación reales y en las propiedades resistentes de los dos materiales constituyentes o en simplificaciones razonables de estas, va paulatinamente sustituyendo al segundo, que se basa en la hipótesis de que tanto el hormigón como el hierro se comportan de modo elástico. Esta hipótesis resulta en métodos de cálculo más sencillos, pero se aparta de la realidad, mientras que el método de la "Ultima Resistencia" concuerda más con el comportamiento real de las estructuras

162 En el ámbito sudamericano, existen Universidades en las que se enseñan ambos métodos de diseño con igual énfasis, mientras que en otras se ha suprimido totalmente la enseñanza de la Teoría Elástica; Parece ser que ninguna de las dos posiciones es la más conveniente, sino que debe enseñarse el diseño y dimensionamiento de elementos de hormigón armado con mayor énfasis en el método de la "Ultima Resistencia", pero sin dejar de lado el método de Esfuerzos de Trabajo, considerando que si bien el uno es más real y lógico que el otro, éste último no deja de ser útil y necesario, especialmente en el análisis de condiciones de servicio. En cuanto a la metodología de la enseñanza, ésta debe reflejar la necesidad y conveniencia de enfatizar en la solución de proyectos estructurales completos y reales, que permitan estudiar los distintos elementos como partes de un todo, dejando de lado el estudio de elementos aislados, a menudo de interés puramente académico y sin utilidad práctica. Este sistema ofrece la ventaja de permitir el estudio de principios fundamentales y procedimientos de análisis y diseño en los que las partes tienen significado al igual que el todo. Simultáneamente se incentiva la intuición, la capacidad creadora y la racionalización del proceso presentado de manera no habitual. Es común que el estudiante brillante, y no se diga el que no lo es, encuentra serias dificultades cuando enfrenta sus primeros proyectos, en razón de que sus conocimientos están dispersos. La enseñanza se verá complementada si se lacuita y promueve el contacto del estudiante con la obra (2, 6), a través de visitas continuas al sitio, o del uso de sistemas audiovisuales documentales, que despiertan en el alumno iniciativas insospechadas y son a la vez métodos de concientizar al estudiante sobre la necesidad de una adecuada Dirección y Control de Obra. Recogiendo los pensamientos antes mencionados, esto es la necesidad de enseñar Teoría Elástica y Teoría Plástica, a través del

163 estudio de elementos que forman parte de un proyecto completo, algunas Universidades han visto la conveniencia de que un mismo profesor dicte los cursos de Hormigón Armado I y II (6), para lograr continuidad y eficiencia en la enseñanza. En el aspecto docente, debe distinguirse claramente entre la enseñanza y la investigación, el profesor y el investigador, el maestro y el científico. El profesor debe transmitir sus conocimientos a los alumnos de manera simple y ordenada, debe dedicar el mayor tiempo posible al estudiante, a través de la previsión y planificación de clases, conferencias, consultas, calificaciones, etc. Para ello es necesario mucha dedicación, que permita al profesor cumplir su compromiso con el proceso de enseñanza-aprendizaje. El éxito de la enseñanza requiere que el pensamiento y la actitud del profesor sean compatibles con las aspiraciones de la unidad a la que pertenece y con las aspiraciones de los estudiantes. Numerosas Universidades realizan esfuerzos tendientes a conformar una planta de profesores en la que cada miembro reúna las condiciones antes mencionadas. Esta es una iniciativa que merece todo apoyo y que debería ser imitada por aquellas que aún no han iniciado un programa en este sentido. Lamentablemente, un fenómeno bastante generalizado en las Universidades sudamericanas es el lento pero firme aumento del número de alumnos, sin el incremento paralelo de los medios económicos para atender esa demanda, lo cual exige un mayor esfuerzo de parte del profesor. Simultáneamente ha ido aumentando la dificultad para incorporar docentes adecuadamente formados; esta formación técnica requiere de un mayor tiempo debido al continuo avance de los conceptos científicos. Conjuntamente es necesario el dar formación pedagógica superior al docente para obtener una mayor eficiencia en el proceso de enseñanza-aprendizaje (3,6)

164 Obviamente, el logro de un producto calificado en la Universidad, es decir un profesional capacitado, depende directamente del ambiente educativo y de la disponibilidad de elementos complementarios de la enseñanza. Una educación formal se sustenta principalmente en dos actividades: la enseñanza y la investigación. La enseñanza consiste en una transmisión de conocimientos y la investigación es la generación de nuevos conocimientos y parámetros que mejoren y complementen a los ya existentes y permitan su evolución. En lo referente a la investigación, es importante admitir la importación de tecnología, bajo ciertas condiciones que permitan conocer los conceptos prácticos y teóricos que pueden luego ser desarrollados y aplicados localmente. No debe sin embargo olvidarse la necesidad de generar una tecnología propia, orientada especialmente a retinar la tecnología importada para hacerla aplicable al medio local. Esto se puede lograr con un programa de investigación de las Universidades que analice y determine parámetros aplicables al control de calidad, empleo de materiales propios de la región, factores de seguridad y de carga, requisitos mínimos constructivos y de diseño, ajustados al medio, etc. o. Enseñanza a nivel >1P Posl-Grado Existe en la actualidad una creciente demanda de profesionales con un alto grado de instrucción especializada. Conforme aumenta el alcance y la complejidad de la Ingeniería Civil. aumenta también la necesidad de preparar especialistas con un conocimiento claro de los principios fundamentales del hormigón. Se han expuesto ya varias razones por las que el tiempo destinado a la enseñanza del hormigón se ha visto relativamente reducido, mientras que la complejidad de los procesos de diseño ha aumentado considerablemente. Esto permite concluir que en el curriculum regular de Ingeniería Civil no se enseña ni se puede enseñar suficiente hormigón, lo cual hace necesario el establecimiento de un programa de Post-Grado que permita ampliar los conceptos fundamentales obtenidos a nivel de Pre-Grado, aplicán

165 dolos al estudio de estructuras y procesos de diseño especiales, con un conocimiento adecuado del comportamiento del hormigón y de la mecánica básica de las estructuras de hormigón armado, presforzado y prefabricado. Estos conocimientos adicionales permitirán al especialista enfrentar con mayor claridad el análisis y diseño de muchos problemas específicos. Algunos temas que pueden ser estudiados a nivel de Post-Grado son: Hormigón Presforzado aplicado a estructuras continuas. Comportamiento dinámico de estructuras de hormigón. estudio de juntas, discontinuidades, etc. Análisis y Diseño de Bóvedas y Cascaras. Análisis y diseño de cimentaciones continuas y especiales. Estudio de modelos estructurales. Análisis al límite, etc. Lógicamente la metodología de la enseñanza en Post-Grado será diferente de aquella esbozada para la enseñanza en Pr^ Grado, pues la enseñanza a nivel de Post-Grado requiere de un nivel de conocimientos básicos superior a aquel adquirido al iniciar los estudios de hormigón en Pre-Grado. Por la misma naturaleza específica de los cursos de Post-Grado, éstos podrán, de ser necesario, dedicarse al estudio de elementos aislados, sin que esto signifique ninguna pérdida de eficiencia ni claridad en cuanto a la función y comportamiento del elemento dentro de un proyecto estructural. c Educación Continua La enseñanza del hormigón a través de la Educación Continua se hace necesaria, debido a que las normas, las técnicas especializadas y los procedimientos de diseño del hormigón experimentan

166 frecuentes y amplios cambios. Para mantenerse al día en esta rápida evolución, el profesional requiere de cursos especializados y en ocasiones dedicados exclusivamente al estudio de un sólo elemento o de un sólo tema de actualidad. Los objetivos de la enseñanza del hormigón a través de la Educación Continua son: 1) Mantener actualizado al profesional. 2) Llenar los vacíos que pudieran dejar la educación de Pre- Grado y de Post-Grado. Esta etapa de enseñanza requiere de un estudio particular y por esta razón, no se la analiza en mayor detalle. Naturalmente, tanto la enseñanza como la investigación requieren de una sólida base económica que solvente las necesidades de profesores, planta física, laboratorios, material didáctico, etc. Desafortunadamente la mayoría de Universidades no cuentan con el suficiente respaldo económico, lo cual impide el logro de un mejor nivel académico, y no permite en muchísimos casos la creación de cursos de Post-Grado y Educación Continua. Para una mejor utilización de los limitados recursos disponibles, es necesaria una mejor coordinación de los programas de enseñanza e investigación entre todas las Universidades junto con los Colegios Profesionales e Instituciones técnicas, privadas y gubernamentales. Como conclusión se presentan a continuación las recomendaciones realizadas al Primer Simposio Sudamericano sobre la Enseñanza del Hormigón, por los autores de los varios artículos que, sobre el tema II "Ingenieros", fueron enviados al Comité Organizador del Simposio. 1. Enfatizar la enseñanza del Diseño Estructural, Planificación Estructural o Estructuración procurando un razonable equilibrio con el Análisis Estructural y Dimensionamiento

167 2. Recomendar que la enseñanza del Diseño, Análisis y Dimensionamiento de los elementos estructurales se la haga a través de la solución de un proyecto estructural real y completo, en lugar del estudio de elementos aislados. 3. Recomendar la complementación del proceso enseñanzaaprendizaje con el empleo de ayudas audiovisuales y con visitas a obras, con el objeto de perfeccionar la capacitación del alumno para ejercer la Dirección y Control de la Obra. 4. Recomendar la creación de la cátedra "Taller de Proyectos Estructurales" para capacitar al alumno en la interpretación y elaboración de planos. 5. Recomendar que un mismo profesor dicte Hormigón Armado en los diferentes niveles sucesivos dentro de un ciclo completo (Hormigón Armado I y II). 6. Recomendar la enseñanza de la Teoría Elástica y de la Teoría Plástica de Análisis y Dimensionamiento de Estructuras de Hormigón Armado, con énfasis en la Teoría Plástica y de "Ultima Resistencia". 7. Motivar al alumno para el estudio de los Detalles Constructivos y promover su formación y ejercitación en este tema. 8. Recomendar a nivel nacional, la unificación de los planes de estudio, estableciendo los prerrequisitos correspondientes. 9. Encargar la enseñanza del Hormigón a Profesores (docentes, maestros) antes que a Investigadores (científicos). 10. Recomendar que las Universidades, a través de sus Facultades de Ingeniería Civil, propendan a dar formación pedagógica superior a sus profesores

168 11. Implementar a través de los Colegios Profesionales y de Instituciones técnicas, privadas y gubernamentales, cursos de Educación Continua para la actualización del profesorado y del profesional en el área del Hormigón. 12. Recomendar a las Universidades la creación de proyectos específicos de Investigación adaptada al medio local. 13. Incrementar el intercambio interuniversitario a nivel nacional y sudamericano de profesores, conferencistas, material didáctico, publicaciones, etc. NOTA. Este trabajo, que lo consideramos de actualidad, fue preparado para el Simposio Sudamericano sobre la Enseñanza del Hormigón, realizado en Quito, bajo auspicios del ACI (American Concrete Institute). mhuogk AEIA 1. TORRHS MORA PATRICIO, "la F.nscium/a del Hormigón en d Ecuador, tema II. Ingenieros", presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudamericana sobre la Enseñanza del Hormigón, Quito-l-.euador, Enero ANDRKS, O. A., "La Enseñanza del Hormigón en la Ingeniería Civil", presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudameneano sobre la Hnseñanza del Hormigón, Qwtp-Ecuador, ]'-)T-). 3. GRAU, J. E., '"Reflexiones sobre la Aplicación de Conceptos de la Teoría de Sistemas a la Enseñanza del Hormigón Armado", presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudamericano sobre la Hnseñanza del Hormigón, Quilo-Ecuador GRAU, J. E., "'El Problema de la Determinación de los Objetivos en la Enseñanza del Hormigón Armado"', presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudamericano sobre la Enseñan/a del Hormigón. Quito-Ecuador,

169 5. LLANO VELASCO, P. B., "La Enseñanza del Hormigón en la Universidad Boliviana'", presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudamericano sobre la Enseñan/a del Hormigón, Quito-Ecuador I REUNION NACIONAL DE PROFESORES DE HORMIGÓN DEL ECUADOR, "Recomendaciones"", Ambato-Ecuador. Mayo 1979, 7. INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO. "Dificultades para la adecuada Enseñan/.a del Concreto en Colombia"", presentado al Comité Organizador del Primer Simposio Sudamericano sobre la Enseñanza del Hormigón, Quito-Ecuador,

170

171 ANÁLISIS DE ASENTAMIENTOS EN SUELOS GRANULAKES Roberto Vallejo T. 1. INTRODUCCIÓN Son suficientemente conocidos los métodos teóricos para el análisis de asentamientos, los mismos que ya sea por la dificultad de determinar ciertos parámetros, o bien por la no concordancia con la realidad, son menos usados, prefiriendo emplear métodos mas expeditos que tratan de valorar el asentamiento de un suelo producido por la aplicación de una carga. Mas aún, en suelos granulares la práctica prueba que generalmente, para zapatas de pequeñas dimensiones, el criterio condicionante de diseño es el de rotura, pero, a medida que aumenta el tamaño de las zapatas, pasa a ser condicionante el criterio del asentamiento. Por otro lado, resulta costosa, difícil y a veces imposible, la obtención de muestras inalteradas de suelos granulares y aun en el caso de que sean luego compactadas en laboratorio a igual densidad que la existente en el campo, no se puede garantizar una reproducción de los estados de esfuerzo iguales a los que la muestra estaba sujeta in-situ. Todas estas dificultades, permitieron que se desarrollaran métodos que, basados en ensayos de campo, pretenden determinar la magnitud de los asentamientos, tales como: a. Ensayos de penetración estática (Cono holandés) b. Ensayo de penetración standard (SPT) c. Ensayo o prueba de placa

172 2. MÉTODOS BASADOS EN EL ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA- (Cono holandés) MÉTODO DE DEBEER Y MARTENS (1957). Este método se debe originalmente a Debeer y sus colaboradores, quienes propusieron la siguiente expresión: & =2. 3 H Log P o+ Ap en donde: CJ = Asentamiento H = Espesor del estrato P o = Presión efectiva calculada a la profundidad a la que fue realizado el ensayo. A D = Incremento de esfuerzo vertical, debido a la presión neta de la zapata, calculada en el centro del estrato de espesor H. C = Coeficiente de compresibilidad. Este coeficiente fue determinado estadísticamente por BUISMAN (1943) mediante la expresión: C =1.5 ^c ^ P o Siendo: Resistencia de punta obtenida del ensayo de penetración estática

173 En el caso de encontrar estratos arenosos con diferentes resistencias de punta, se calculará el asentamiento correspondiente a cada subestrato. El asentamiento total será dado por la suma de los parciales. Este método es aplicable para arenas normalmente consolidadas. Si las arenas fueran preconsolidadas, se desarrollarán asentamientos mas pequeños; pero es por supuesto difícil determinar el grado de consolidación del depósito granular. Observaciones del propio DEBEER en 50 puentes y de Meyenhof en 17 estructuras, indicaron que los asentamientos calculados con este método eran demasiado exagerados, comparados con los reales, razón por la cual propusieron una corrección para el coeficiente de compresibilidad C. Dicha modificación.viene dada por la expresión: C ^c =1.9 - (Meyenhof 1965) o 2.2. MÉTODO DE SCHMERTMANN (1970) Schmertmann propuso un diferente método de cálculo, tomando en cuenta los resultados del ensayo de penetración estática. Introdujo un factor C 1, con el objeto de tomar en cuenta el efecto del nivel de cimentación (profundidad de desplante). Un factor C 9 en el que toma en consideración el efecto del tiempo posterior a la construcción. El módulo de deformabilidad E como función directa del valor de la resistencia de punta. Un factor I de influencia de la deformación vertical, asumiendo que la máxima deformación ocurre a una profundidad Z = B/2, Es así como, partiendo de una curva de deformaciones verticales, sugiere para Iz un diagrama triangular que parte de cero a nivel de fundación, crece hasta 0,6 para una

174 profundidad Z = B/2, decreciendo nuevamente a cero para una profundidad Z = 2B. La expresión propuesta para el asentamiento es: 2BfI z - b=c 1.c 2.^PXÍTI en donde: Az ^ = Asentamiento del maciso granular. P ~ Ci =1 0,5 Ap L 1 + 0,2 Log t" ITT Ap = Incremento de la presión efectiva debido a la sobrecarga t I = Tiempo en años para el cual se calcula el asentamiento. Factor de influencia de la deformación, tomado a la mitad de cada estrato (Fig. No. 1). E = 2q (Para sedimentos normalmente consolidados).. E = (N + 15) Ton/pie para arenas sumergidas E = 2,5 (q c + 30) Ton/pie 2 tipo SP y SW E = 3,3 (N + 5) Ton/pie 2 para arenas arcillosas E = 1,67 (q c + 15) Ton/pie 2 para arenas sumergidas. N = * de golpes del SPT q = Resistencia de punta del ensayo de penetración estática. Para el cálculo de asentamiento, debe dividirse el suelo en estratos de espesor A z, debiendo calcularse E e Iz para cada estrato

175 o INFLUENCIA DEL FACTOR l i DE DEFORMACIÓN VERTICAL FIG, 1 VARIACIÓN DEL FACTOR DE INFLUENCIA DE DEFORMACIÓN CON LA PROFUNDIDAD ( SCHMERTMANN - l,9t0 )

176 3. MÉTODOS BASADOS EN EL ENSAYO DE PENETRACIÓN STANDARD (SPT) 3.1. MÉTODO DE TERZAGHI Y PECK (1948) Desde que se generalizó el uso del ensayo de penetración Standard (SPT) se han intentado numerosas correlaciones empíricas entre el valor N (número de golpes del SPT) y varios parámetros del suelo, tales como la densidad o compacidad relativa, el ángulo de fricción interna, el coeficiente de compresibilidad volumétrica, etc. Estas correlaciones logradas a partir de un medio totalmente errático como es el suelo, adolecen de un alto grado de dispensión, razón por la cual, deben ser manejadas como indicaciones de carácter general. Tomando en cuenta estas consideraciones, Terzaghi y Peck propusieron una correlación entre el número de golpes N, la presión admisible para un asentamiento dado de 25 mm. y el ancho B de la zapata, válida para cuando el nivel freático se encuentra a una profundidad igual o mayor a dos veces el ancho de la zapata, medida a partir del nivel de fundación. Fig. No. 2. Si el nivel freático se encuentra a nivel de cimentación, la presión admisible debe ser reducida a la mitad. La expresión analítica de dichas curvas, resuelta para el asentamiento ó, fue presentada por D'Appolonia el al en la forma 6 = c n. cw. en donde: 1 ^adm 2B B

177 ^ababb^agag2g[j2f E y a!isab!g^mlf^m^l^ AVTTV^ "T O 50.8 mr i^zabzagzzes^ce i ^\v\vv\\^v^^^}ty^^' ' k ' ' ' ^il'"" > J ' MUESTREADOR DE CILINDRO PARTIDO roo 600 \, ^ N I I I *S NT»MIENTO MÁXIMO IS mm N F AL HENOS > POB WBAJO DE L< ZAPATA ^ E E i < 3 < O 4 O Z O 500 V _, ^ ^ ÜJ 33 o 10 (O ir ANCHO DE LA ZAPATA B/m S FIO. 2 RELACIÓN ENTRE RESISTENCIA DE PENETRACIÓN NORMAL Y PRESIÓN DE CARGA ADMISIBLE ( TERZAGHI Y PECK )

178 C; = Asentamiento (pulgadas) Cj-, = Coeficiente de corrección por confinamiento Cw = Coeficiente de corrección por presencia del NF q ac j m = Presión admisible (Ton/pie ) N B = Número de golpes promedio dentro de una profundidad igual al ancho de la zapata. = Ancho de la zapata (pies) El coeficiente de corrección por presencia del NF puede tomar los siguientes valores: para Dw = 0 ^ Cw = 2.0 paradw=2b >Cw = 1,0 El coeficiente de corrección C D es función de la profundidad de desplante del cimiento y tiene los siguientes valores: para Df /B = 0 >C D = 1,0 para Df /B = 1,0 ^C D = 0,75 para Df /B = 2,0 >C D = 0,5 Si el suelo está constituido por arenas finas o arenas limosas bajo el nivel freático, debe efectuarse la siguiente corrección al valor de N medido cuando sea mayor que 15. N corregido = ,5 (N medido 15) -176-

179 Con el valor de N y el ancho de la zapata, se obtiene mediante la Fig. No. 2 la presión admisible q ac i m - que produce un asentamiento de 25 mm., pudiendo calcularse el asentamiento producido por la carga impuesta, mediante una relación lineal directa MÉTODO DE MEYERHOFF (1955) Meyerhoff presenta expresiones similares a las curvas propuestas por Terzaghi - Peck que son de la forma siguiente: 1,9 q O = r^ para B < 1,25 m. N C 2,84 q B parab 1,25 O N B + 0,33 r 2,84 q & para grandes losas ~ N en donde: 5 = Asentamiento (mm) q = Presión aplicada a la fundación (KN/m ) N B = Número de golpes promedio dentro de una profundidad igual al ancho de la zapata. = ancho de la zapata (m) MÉTODO DE TERZAGHI Y PECK MODIFICADO POR MEYERHOFF (1965) Tomando como base el trabajo de Terzaghi y Peck y luego de observar asentamientos en losas de cimentación, Meyerhoff llegó a las siguientes conclusiones: -177-

180 El método de Terzaghi y Peck es demasiado conservador, pues, da como resultado asentamientos muy grandes comparados con los reales. Propone por tanto un incremento del 50o/o en la presión admisible obtenida por Terzaghi y Peck. Señala que no es necesario efectuar ninguna corrección por presencia del nivel freático por cuanto dicho efecto estaría implícito en el valor de N. medido in-situ. MÉTODO DE TERZAGHI Y PECK MODIFICADO POR TOMLINSON (1969) La resistencia a la penetración refleja tanto la densidad relativa in situ como el esfuerzo efectivo a la profundidad a la cual fue realizado el ensayo. Sin embargo, un gran número de combinaciones de niveles de esfuerzo y densidades relativas resultan para un mismo valor de N. Basado en trabajos de Gibbs y Holtz, Tomlinson sugirió una corrección para el valor de N en función de la presión efectiva de confinamiento. Así encontró que las diferencias entre el N medido y el N real eran mas marcadas en ensayos efectuados a pequeñas profundidades. La curva de Tomlinson Fig. N. 3 indica que el valor de N deberá ser incrementado hasta cuatro veces para pequeñas profundidades. Sin embargo, esta corrección debe ser aplicada con cuidado. Para determinar el asentamiento se procederá de la siguiente forma: Hallar el valor de N promedio dentro de una profundidad igual al ancho de la zapata. Este será el N medido. Encontrar la presión efectiva P o a una profundidad igual a B/2 bajo el nivel de fundación. Con P o entrar a la curva de Tomlinson Fig. No. 3 y hallar el factor de corrección

181 V 100 FACTOR DE CORRECCIÓN / 0 1 ti.4 1 / / ^ ^PECK YBAZRAA» (I 969) M E z PRESIÓN EFECTIVA DE TIERRA; / i / / LINSON (I 969) DES PUES DE GIBBS YHOITZ PEC K, HANSON Y THORNBURN I 976) F FACTOR DE CORRECCIÓN POR INFLUENC IA DE LAPRESCN EFECTIVA DE TIERRAS

182 0'W CORRELACIÓN APROXIMADA ENTRE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN NORMAL Y EL PARÁMETRO DE RESISTENCIA AL CORTE 0 CUKVA OC TERZAGUI T PCCK CO OCNSCAD RELATIVA % FI6. I* RELACIÓN ENTRE LA RESISTENCIA A LA PENETRACIÓN NORMAL Y PRESIÓN DE SOBRECARGA EFECTIVA GIBBS y HOLTS

183 Hallar N corregido = N medido x Factor de corrección. Con N corregido y ancho B hallar qadm en el abaco de Terzaghi-Peck. Determinar el asentamiento que producirá la carga transmitida por la zapata. Puede utilizarse el abaco de Gibbs, Holtz (Fig. No. 4) en el que se obtendrá con la presión efectiva P'o directamente el valor de N corregido. MÉTODO DE PECK Y B AZARA A (1969) Peck y Bazaraa coincidieron con muchos investigadores en que la propuesta original de Terzaghi y Peck era demasiado conservadora y propusieron tres modificaciones: La presión admisible obtenida a partir del abaco de Terzaghi y Peck deberá incrementarse en un 50o/o, es decir, se acepta la modificación sugerida por Meyerhoff. El valor de N promedio en una profundidad igual al ancho B, deberá ser corregido debido a la presión efectiva de confinamiento, para la cual presentan el abaco de la Fig. No. 3. Cuando esté presente el nivel freático dentro de una profundidad B/2 bajo el nivel de cimentación deberá usarse un factor de corrección Cw. P Cw =. El asentamiento se lo calculará mediante la expresión: Po = Cw.&

184 siendo: 5 = Asentamiento suponiendo la presencia del nivel freático j = Asentamiento suponiendo la arena seca Cw = Factor de corrección por nivel freático p = Presión efectiva cuando la arena está seca P o = Presión efectiva cuando está presente el nivel freático. Estas presiones efectivas deben ser calculadas a una profundidad igual a B/2 bajo el nivel de fundación. 3.6 MÉTODO DE PARRY (1971) Parry, en 1971, propuso un método empírico simple para calcular el asentamiento, asumiendo que este es función del ancho del área cargada, de la magnitud de la sobrecarga impuesta y del módulo de deformación del suelo. La expresión propuesta es: = a. q. B CD Cw. CT c N en donde: Q = Asentamiento en mm. a q = Presión aplicada en MN/m 2 B = Ancho de la cimentación en m. = Constante igual a 200 en el Sistema Internacional de Unidades

185 N C = Número de golpes promedio - Factor de corrección por excavación Cw = Factor de corrección por presencia del nivel freático CT = Factor de corrección debido al espesor del estrato arenoso compresible. Si N varía consistentemente con la profundidad, debe tomarse el valor de N correspondiente a una profundidad igual a 3B T bajo el nivel de fundación. Si N varía de otra manera se deberá encontrar el N promedio mediante la siguiente expresión. siendo: 3N1 + 2N2 + N3 N = g NI = Valor promedio de los N entre el nivel de cimentación 3B y el nivel 7 bajo el nivel de fundación. 3B N2 = Valor promedio de los N entre las profundidades -, 3B ^ 4 y -2-3B N3 = Valor promedio de los N entre las profundidades 9 l y2b El factor de corrección C^ se debe al hecho de que la excavación previa a la cimentación altera el estado de esfuerzos en el suelo y, por tanto, los valores de N medidos antes de la excavación deben ser corregidos

186 El factor C D puede ser obtenido de la Fig. No. 5 en función de la relación D/B en donde D es la profundidad de la excavación. Parry asume que el nivel freático tiene influencia dentro de una profundidad 2B bajo el nivel de fundacigu. Para tomarlo en cuenta propone un factor de corrección Cw que toma los siguientes valores: Dw Cw = 1 + p.j OT> para 0 Dw Df donde. _Dw( 2 B + Df-Dw k Df Dw 2B 2B (Df + 3ti) ' Dw = Profundidad del nivel freático con respecto a la superficie del terreno Df = Profundidad de desplante de la fundación. La influencia del estrato de arena compresible es tomado en cuenta mediante el factor de corrección Cr, dado en la Fig. No. 6 en función de la relación T/B, siendo T el espesor del estrato arenoso bajo el nivel de fundación. Supone Parry que en un suelo uniforme, la mitad del asentamiento ocurre dentro de una profundidad 3B/4 bajo el nivel de cimentación y la otra mitad dentro de una profundidad entre 3B/4 y 2B bajo el nivel de fundación. 3.7 MÉTODO DE ALPAN (1964) Terzaghi utilizando una placa de 0,30 m. de lado como modelo de referencia, encontró una relación empírica entre - 184

187

188 ^ ^ ~ ~ ^ o o o M a: 0.5 O la UJ o m o» o IA. 0 / ( D y ^ ^ ^ S ^ ^ T/B 2.0 FIO. 6 FACTOR DE CORRECCIÓN (Cx) POR ESPESOR DEL MATERIAL COMPRENSIBLE PARRY (1.971 )

189 el asentamiento b de la placa y el asentamiento ^B de una zapata cuadrada de lado B expresando esta relación como. bb =Ob or> "I - 2B B + 0,3 Alpan, en 1964, valiéndose de una correlación semejante propuso la misma expresión pero determinando ob no en base a la prueba de placa sino en función de los siguientes parámetros. 6 b = m. q. a o en donde: m Factor de forma dado según la tabla. 1 1,5. 2~ m 1 1,21 1,37 1,60 1,94 2,36 en donde: q a = Presión aplicada a la cimentación = Recíproco del módulo de reacción del terreno dado en función del número de golpes corregido en la Fig. No. 7 El valor del número de golpes N a nivel de fundación debe ser corregido debido a la presión efectiva calculada al mismo nivel usando la Fig. No. 8. Con estas consideraciones, el asentamiento se obtendrá con la expresión: ' B = m. q. a 2B B+ 0,3 187

190 20 30 NUMERO DE GOLPES DEL SPT FIG. 7 DETERMINACIÓN DE Ao PARA VALORES BAJOS DEL SPT (ALPAN-1964) - 188

191 E CURVA DE TERZAGHI Y PECK 50 DENSIDAD RELATIVA Dr'100% < > 100 uj Í 150 z o V) M K " zoo 250 FIG. 8 oy- ~ñ) ' sr^v SO NUMERO DE GOLPES N DEL SPT FACTOR DE CORRECCIÓN POR PRESIÓN EFECTIVA DE TIERRAS (ALPAN 1.964) It

192 / / A» Ao 3 =-= / / / s / / / / - ^ A T" B(m) i» FIG. 9 RELACIÓN ENTRE LA RAZÓN ASENTAMIENTO Y EL ANCHO OE LA FUNDACIÓN (ALPAN 1969)

193 VALOR N DEL SPT 5 S S é 8 8 V V S^ N N^ *v N V N s, x. \ \ \ X \ Ao[nH/KN] «lo"» FIG. 10 DETERMINACIÓN DE Ao PARA VALORES ALTOS DEL SPT (ALPAN-1964)

194 o 2B B +0,3 - a B B = m. q. a B a B La relación nuede ser obtt El valor de a puede encontrarse en función del número de golpes corregido, usando la Fig. No. 7 para valores de N corregido 50 golpes y la Fig. No. 10 para valores de N corregido 50 golpes.' MÉTODOS BASADOS EN LA PRUEBA DE CARGA La prueba de Placa o prueba de Carga goza de cierta popularidad entre los ingenieros, quizá porque permite visualizar, en un modelo reducido, el comportamiento real de una zapata, toda vez que el ensayo se efectúa en el mismo sitio donde se construirán las cimentaciones. La interpretación correcta de una prueba de carga es un proceso delicado, que va más allá de la simple extrapolación de los resultados del modelo a los del prototipo real y requiere que se tomen en cuenta ciertas condiciones para que la prueba sea representativa. El subsuelo bajo la placa y bajo la zapata real debe ser idéntico hasta una profundidad igual a la que alcancen los respectivos bulbos de presiones. Si las condiciones varían con la profundidad, deben hacerse pruebas a distintas profundidades dentro de la zona del bulbo de presiones. Otro factor de gran importancia, además del factor escala, es la rigidez relativa del modelo y del prototipo y las características del suelo de fundación

195 4.1. MÉTODO DE TERZAGHI Y PECK (1948) A fin de interpretar los resultados de la prueba de Terzaghi y Peck, propusieron la expresión siguiente: OB bb B + b que representa el asentamiento bb del prototipo de ancho B en función del asentamiento 6 b y ancho del modelo, para la misma presión unitaria de contacto en ambos. Bjerrum y Eggestad verificaron esta expresión mediante 14 pruebas realizadas en varios tipos de suelos naturales y mostró ser relativamente aceptable, pero con un considerable grado de dispersión. Su representación puede verse en la Fig. No. 11 curva de trazo continuo MÉTODO DE HOUSEL Y BURMISTER (1947) Housel en 1927 propuso que para placas cuadradas de ancho B = 2b el asentamiento es producido por una presión: 2B P - 2 en donde: q = Presión n y m = Coeficientes característicos del suelo o ^ o p = Perímetro de la placa A = Area de contacto de la placa.

196 Bunmister, en 1947, adaptó esta expresión a la teoría de la elasticidad, considerando que el módulo de deformación del suelo varía con la profundidad Z en la forma Ez = Eo + Z. C y dedujo los coeficientes n y m. C o Eo. & n _ ; m _ lp(l- V 2 ) 4 Ip ( 1 - V 2 ) en donde. Eo = Módulo de deformación en la superficie del suelo C = Constante Ip = Coeficiente de influencia que dependa de la forma y rigidez de la placa de carga V = Módulo de Poisson & = Asentamiento de la placa de carga. Reemplazando n y m en q y despejando el asentamiento resulta: F.» B ( 1 - y 2 ) T Aplicada esta expresión para un modelo de dimensión b y formando la relación?-: quedará: O b &B B Eo + Cb &b b ' Eo + CB

197 Q_ o o. o o CL <D x> o c 0) E ni c 0) tn < o *_ o «1 o o E a> o o c 0) E (0 c 0) 1/1 < i, z i ^ V \ I i ( URVA ÚNICA TERZAGHI y PECK (1948) CURV AS BARA TA ( 973 E. E 1 ^ ^ > ^ p'^ / ' s ) / S '** *~ ' / / s ^ / / ^ ^ / / y ^ /< \" / / s,s; Í. K Eo'< '" Eo/C= 1m _E./C = 0_5_n E.= 0, C > C / Dimensión del prototipo B Dimensión del modelo B f f ig L L Comparación entre asentamientoi y dimensiones de áreas cargadas para pruebas de carga en suelo de diferentes características ( 0,C) de deformación

198 Graficada dicha expresión en la Fig. No. 11, líneas de trazos puede apreciarse que además de depender de la relación g, depende también de las características de deformación del suelo Eo y C. BIBLIOGRAFÍA 1.- ALPAN I, "Estimating the settlements of foundation on sand".- Civ. Eng. and Public Works Rev. Volume 59, pp BJERRUM, L. and EGGESTAD, A. (1963). "Interpretation of loading tests on sand". Euro. C. S. M. F. E., Wiesbaden, Vol. 1, pp D'APPOLONIA, D.J. and LAMBE, T.W. (1971).-"Floating foundations for control of settlement" J. S. M. E. D., A. S. C. E., J. S. M.F.D.,S.M. 3, pp GIBBS, H. L. and HOLTZ, W, G "Research on determining the density of sands by spoon penetration testing". 4th. I. C. S. M. F. E., London, Vol. 1, pp LAMBE, T. W. and WHITMAN, R. V "Soil Mechanics", John Wiley and Sons, Inc. 553 p. 6.- PARRY, R. H. G. - "A direct method of estimating settlements in sands from SPT values" Proceedings symposium interaction of structure and foundations. Midlands S. M. F. E. Society, Birmingham, pp PECK, R. B., HANSON, W. E., and THORNBURN, T. H "Goundation Engineering, John Wiley and Sons, Inc. 514 p.

199 8. SCHMHRTMANN. J. H "Static cone to compute static settlement over sand". A. S. C. E.J.S. M. F. D., Vol. 98, S. M. 3. pp TERZAGHI, K. and PECK, R. B "Soil mechanics in Engineering Practice. 2nd. edition. New York, Wiley. 729 p. 10. BOWLES. J. E. "Foundation analysis and design. Mc. Graw Hill Co REVISTA DEL IDIEM. Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Instituto de Investigaciones y Ensayos de materiales. Sumario. Vol. 15. Septiembre 1976, No SIMONS, N. E. and MENZIES, B. K. "A short coursein FOUNDA TION ENGINEERING;'. IPC Science and Technology Press Second impression, with revisions, y

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201 EOtCiONES DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA ( E D U C) CENTRO DE PUBLICACIONES 1. ACTUALIDAD O CRISIS DEL CONSTITUCIONALISMO SOCIAL EN EL ECUADOR Julio César TrujlUo 2. ATADURAS PARA EL VIENTO (Poesía! Martha Llzarzaburu 3. ANTROPOLOGÍA JURÍDICA, MEDICINA LEGAL. TOMO I Gerardo Rodriguez 4. ANTROPOLOGÍA JURÍDICA. PSIQUIATRÍA FORENSE. TOMO II Gerardo Rodríguez 5. Aurelio Espinosa POLIT: HUMANISTA Y FILOSOFO Arturo Andrés Rolg 6. COMPENDIO DE ECONOMÍA Juan Espinosa 7. CONOCIMIENTO Y TRADICIÓN METAFÍSICA Julio Terán Dutari 8. CONCIENCIA HISTÓRICA Y TIEMPO HISTÓRICO Rodolfo Mario Agoglla 9. CORRECCIÓN IDIOMATICA I CUADERNO DE TRABAJO Manuel Corrales 10. CORRECCIÓN IDIOMATICA II CUADERNO DE CLAVES Y TEORÍA Manuel Corrales 11. CORRESPONDENCIA DEL LIBERTADOR CON EL GENERAL JUAN JOSÉ FLORES, 1978 Jorge VUlalba 12. CRIMINALÍSTICA. TOMO I Jaime Duran Arlas 13. CURSO DE DERECHO CIVIL Eduardo Carrión 14. DERECHO DEL TRABAJO Julio César Trujillo 15. DERECHO DEL TRABAJO. TOMO II Julio César TrujlUo 16. ELEMENTOS DE CIENCIA POLÍTICA Julio Tobar Donoso

202 17. ELEMENTOS DE DERECHO PROCESAL CIVIL Alfonso Troya 18. ELEMENTOS DE DERECHO LABORAL ANDINO Julio César Trujillo 19. EPISTOLARIO DIPLOMÁTICO DE GABRIEL GARCIA MORENO Jorge VUlalba 20. ESQUEMAS PARA UNA HISTORIA DE LA FILOSOFÍA ECUATORIANA Arturo Andrés Rolg 21. EXPOSICIÓN ESQUEMÁTICA DEL PENSAMIENTO DE MARX Salvador Cevallos 22. ESPEJO: CONCIENCIA CRITICA DE SU ÉPOCA Varios. Dpto. de Filosofía de la PUCE 23. ESTE MUNDO ES EL CAMINO (Cuentos). Jorge Dávila Vásquez 24. ESTUDIO HISTÓRICO SOBRE INGAPIRCA Mario Jaramillo 25. ESTUDIOS ARQUEOLÓGICOS DEL ECUADOR Varios Dpto. de Arqueología de la PUCE 26. EL DOMINIO PRIVADO DE LOS BIENES SEGÚN LA DOCTRINA DE LA IGLESIA Eduardo Rublanes 27. EL ESTADO ECUATORIANO Y LAS TRANSNACIONALES PETROLERAS José Vicente ZevaUos 28. EL HABITO EN LA FILOSOFÍA DE FELIX RAVAISSON Hernán Malo 29. EL LENGUAJE POÉTICO DE CESAR DAVILA ANDRADE Varios. Dpto de Letras de la PUCE 30. EL ORDEN ECONÓMICO A LA LUZ DE LOS PRINCIPIOS CRISTIANOS Salvador Cevallos 31. EL PAGARE A LA ORDEN Ángel Cantos 32. EL PODER POLITICO EN EL ECUADOR Osvaldo Hurtado 33. EN AZUL DIMINUTIVO (Poesía) Consuelo Yánez 34. EN LA VOZ DEL SILENCIO (Poesía) Fanny Carrión

203 35. ENTRE LAS SOMBRAS LAS ILUMINACIONES (Poesía) Julio Pazos 36. HISTORIA Y ARQUEOLOGÍA DE LA CIUDAD ESPAÑOLA BAEZA DE LOS QUIJOS Pedro Porras 37. HISTORIA DEL ECUADOR SIGLO XVI José María Vargas 38. INDICES DEL PANORAMA NORMATIVO LABORAL Y CÓDIGO DEL TRABAJO Luis Jaramillo Pérez 39. INTRODUCCIÓN A LA SÍNTESIS DE SAN AGUSTÍN Pablo Muñoz Vega 40. JORGE ICAZA, FRONTERA DEL RELATO INDIGENISTA Manuel Corrales 41. JULIO TOBAR DONOSO, MAESTRO UNIVERSITARIO Marco Vinicio Rueda 42. LECTURA DE GARCIA MÁRQUEZ (doce estudios) Varios. Dpto de Letras de la PUCE 43. LUCHA POLÍTICA Y EL ORIGEN DE LOS PARTIDOS EN EL ECUADOR Enrique Ayala Mora 44. LA CADUCIDAD EN EL SISTEMA TRIBUTARIO ECUATORIANO Rodrigo Garcés 45. LA COINCIDENCIA DE LOS OPUESTOS EN DIOS Lorenzo Peña 46. LA CRISIS DE LA RAZÓN Varios. Dpto. de Filosofía de la PUCE 47. LA CIUDAD DE LAS VISIONES (Poesía) Julio Pazos 48. LA CUEVA DE LOS TAYOS Pedro Porras 49. LA "EXALTACIÓN" DE JESÚS EN LA CRUZ SEGÚN EL CUARTO EVANGELIO Luis Maldonado 50. LA FASE COSANGA Pedro Porras 51. LA FIESTA RELIGIOSA CAMPESINA Marco Vinicio Rueda 52. LA HERIDA DE DIOS (Teatro) Alvaro San FéUx

204 53. LA IGLESIA Y EL ESTADO EN EL ECUADOR (Segundas Jomadas teológicas) Varios. Facultad de Teología de la PUCE 54. LA LINARES [novela) I van Egüez 55. LA SIEMPRE VIRGEN MARIA Ernesto Bravo 56. LA UNIVERSIDAD CATÓLICA EN EL MUNDO DE HOY (Terceras Jomadas Teológicas) Varios. Facultad de Teología de la PUCE 57. LAS AVES DE QUITO Femando Ortiz 58. LOS ALMACENES GENERALES DE DEPOSITO EN EL ECUADOR Santiago Andrade 59. MARIA JOAQUINA EN LA VIDA Y EN LA MUERTE (novela) Jorge Dávlia Vásquez 60. MONSEÑOR LEÓNIDAS PROAÑO: HACIA UNA IGLESIA LIBERADORA Varios 61. MUSEO JACINTO JIJÓN Y CAAMAÑO José María Vargas 62. PANDORA (Cuento) Ernesto AU)an Gómez 63. POEMAMQR (Poesía) Federico Ponce 64. PRIMERAS JORNADAS ECUATORIANAS DE DERECHO TRIBUTARIO Varios. Facultad de Jurisprudencia de la PUCE 65. PROBLEMAS ACTUALES DE LA FILOSOFÍA EN EL ÁMBITO LATINOAMERICANO Varios. Facultad de Filosofía de la PUCE 66. RELATOS DE VIAJE: HACIA EL ECUADOR José Kolberg 67. SENTIDO Y TRAYECTORIA DE LA FILOSOFÍA MODERNA Rodolfo Mario Agoglla 68. SIMPOSIO SUDAMERICANO ALEMÁN SOBRE IGLESIA Y ESTADO JuUo Terán Dutari 69. SITUACIÓN DEL RELATO ECUATORIANO. TOMO I Varios. Dpto de Letras de la PUCE

205 70. SITUACIÓN DEL RELATO ECUATORIANO. TOMO II Varios. Dpto de Letras de la PUCE 71. SUBLEVACIONES INDÍGENAS EN LA AUDIENCIA DE QUITO Segundo Moreno 72. TEMAS SOBRE LA CONTINUIDAD Y ADAPTACIÓN CULTURAL ECUATORIANA Marcelo Naranjo, José Pereira, Norman Whitten 73. TEXTO DE QUICHUA. TOMO I (del estudiante) Consuelo Yánez y Fausto Jara 74. TEXTO DE QUICHUA. TOMO II (del maestro) Consuelo Yánez y Fausto Jara 75. TEXTO DE QUICHUA. TOMO III (de imágenes) Consuelo Yánez y Fausto Jara 76. TRABAJOS EN CIENCIAS BIOLÓGICAS (Ecuador Continental en las Islas Galápagos) Varios. Dpto. de Biología de la PUCE REVISTA DE LA UNIVERSIDAD CATÓLICA (33 números). REVISTA DEL INSTITUTO DE HISTORIA ECLESIÁSTICA ECUATORIANA (Nos. 1. 2, 3. 4)

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