Geotécnica

Descripción

Las investigaciones realizadas en esta área de concentración incluyen prácticamente todas las actividades de esta especialidad de la Ingeniería Civil e incluyen experimentos en laboratorio y de campo, así como los estudios analíticos y numéricos. Los principales temas de investigación son: pistas y sistemas de contención, fundaciones y interacción suelo-estructura, pruebas de campo e instrumentación, obras de tierras, geotecnia ambiental, pavimentos y estabilización de suelos, suelos reforzados, suelos blandos, reología de los suelos y mecánica las rocas.

Una característica importante del área de concentración geotécnica es su fuerte interacción con la industria. En este sentido se desarrollan actividades de extensión en todos los temas antes mencionados, a través de contratos y convenios con organismos públicos y empresas. Se citan investigaciones y estudios relacionados con la estabilización y contención de pendientes terrosas y rocosas en las regiones urbanas y en las carreteras; muros reforzadas con geosintéticos en laboratorio (modelos físicos) y en campo; soluciones constructivas innovadoras en relleno sanitario sobre suelos muy blandos en áreas urbanas, puertos y carreteras; investigaciones geotécnicas especializados en laboratorio y en campo, con equipamientos piezocono y de paletas desarrollados en la COPPE; monitoreo especializado de varias obras, citando medidas de esfuerzos en las grapas y en refuerzos geosintéticos; consultorías en obras con fundaciones especiales; estudios en tuberías y risers a través de la modelización centrífuga y numérica; estudios de suelos no saturados y erosiones, estudios de laboratorio y en campo en pavimentos de carretera y ferrocarriles; estudios de contaminación de suelo; estudios con diversos residuos (sólidos urbanos, sedimento de drenaje, minería); ladrillos con técnica especial utilizando suelo estabilizado; técnicas innovadoras para recubrimiento e cobertura de rellenos sanitarios de residuos en general; estudios en presas de tierra y de enroscamiento, etc. Como consecuencia, la gran mayoría de las investigaciones desarrolladas ha tenido una influencia directa en la práctica de la ingeniería geotécnica.

El Laboratorio de Geotecnia de la COPPE ocupa una superficie de unos 2.000 m2, incluyendo los sectores (laboratorios) de: ensayo de resistencia y deformabilidad de los suelos, ensayos de campo e instrumentación, pavimentos, mezclas bituminosas, química y mineralogía de los suelos, geotécnicos ambiental, modelado físico (centrífuga de tambor y el brazo, modelos 1G y cámara de calibración), de residuos sólidos y de mecánica de las roca.

Líneas de Investigación

Pendientes y sistemas de contención

Las pendientes naturales sujetas a procesos de movimientos de masas son el objetivo inmediato del curso. Taludes de obras de ingeniería, así como los procesos de erosión, como barrancos, son estudiados. La instrumentación de taludes es discutida. Se investigan también técnicas de análisis y proyectos de estructuras de contención en general. Las investigaciones implican muros y taludes de suelo reforzado, incluyendo terrenos naturales (suelo cortado) y suelos sanitarios.

Fundaciones e interacción de estructura del suelo

En esta línea de investigación son abordados diversos temas como: predicción de las represiones de las cimentaciones superficiales por métodos teóricos semi-empíricos; pronóstico de la capacidad de carga de cimentaciones profundas por métodos teóricos y semi-empírica; comportamiento estático y dinámico de las estacas; estudio de los efectos del tiempo (fluencia y relajación) sobre cimientos; comportamiento de bases mixtas (asociaciones entre las estacas y las zapatas o radiers); capacidad de carga y de tracción; interacción suelo-estructura: estudio del comportamiento combinando estructura-cimentación; comportamiento de excavaciones a cielo abierto y túneles; aterros estructurados con plataforma de geosintéticos.

Investigación geotécnica y obras de tierra

En esta línea de investigación son estudiadas las técnicas de investigación de laboratorio y de campo en general con el objetivo de determinar las características de los materiales de tierra y rocas y sus parámetros geotécnicos utilizados en el análisis de la deformación y de estabilidad de las obras geotécnicas en general. Las obras de tierras estudiadas incluyen presas en general, relleno sanitario sobre suelos blandos, desde el diseño hasta la evaluación del desempeño a través del monitoreo con la instrumentación geotécnica. Los estudios incluyen el modelado físico en centrífuga geotécnica y la modelización numérica por elementos finitos.

Pavimentos y estabilización de suelos

La Mecánica de los pavimentos aplicados a las autopistas, aeropuertos, pavimentos urbanos y pavimentos de ferrocarriles. Modelización constitutiva a través del método de los elementos finitos. Teoría de la viscoelasticidad. Mecánica de la fractura. Reología aplica a materiales asfálticos. Las pruebas de laboratorio: (a) ligantes asfálticos - pruebas tradicionales y la metodología Superpave; (b) los suelos y agregados - módulo de elasticidad, resistencia a la deformación permanente y MCT; (c) mezclas asfálticas - módulo elástico, módulo dinámico, resistencia a la fatiga, a la deformación permanente y daños por la humedad. Métodos de dimensionamiento mecanicista - empírica. Evaluación de pavimentos. Proyecto de manutención y rehabilitación bajo criterios de rendimiento definidos a partir de análisis de tensiones- deformaciones. Retro análisis de cuencas de reflexión. El reciclaje con el uso de agentes rejuvenecedores y asfalto - espuma. Físico - química del suelo, Ki y Kr. Estabilización química de suelos y uso de residuos industriales para pavimentación y la producción de ladrillos para vivienda pública.

Geotécnicos en Obras Ambientales

La investigación sobre la relación y el impacto de los fenómenos meteorológicos y de la vegetación sobre los movimientos de masas en las pendientes naturales; obras geotécnicas en terrenos contaminados, predicción y control de los riesgos relacionados e impactos potenciales; influencia de los diferentes tipos de contaminantes orgánicos e inorgánicos sobre las propiedades hidráulicas y geotécnicas del suelo; comportamiento mecánico (resistencia y compresibilidad) de los diferentes residuos (urbanos, drenaje, mineración y otros); estabilización de los residuos y su aprovechamiento en obras geotécnicas (RCDs, dragados, cenizas y escorias, lodos, lodos de planta de tratamiento y otros); técnicas innovadoras de cobertura y recubrimiento de residuos en la disposición en la tierra o subacuática, incluyendo el uso de geosintéticos; investigación del comportamiento en largo plazo de depósitos de residuos en tierra (aterros, presas, lagos, montes) sobre los aspectos geotécnicos y ambientales; procesos electro-cinéticos en los suelos y su relación con las propiedades eléctrica, térmica, mecánica e hidráulica de los suelos.