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• Kayla Mendoza

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GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS

Fallas geotécnicas y ejercicio profesional

ARNALDO CARRILLO GIL, I. C.,M en I. PROFESOR EMERITO DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Al inaugurar la 1ra. Conferencia Internacional sobre Mecánica de Suelos e ingeniería de Cimentaciones, en Cambridge, Terzaghi dijo "Desafortunadamente los suelos están hechos por la naturaleza y no por el hombre, y los productos de la naturaleza son siempre complejos, por tanto, la importancia de la diferencia entre teoría y realidad puede ser aprendida sólo por la experiencia". Esta declaración hecha en 1936 expresa claramente la creencia de Terzaghi de que una debida comprensión del comportamiento de los suelos y estructuras de tierra, sólo puede ser obtenida a través del verdadero conocimiento del suelo y de la experiencia pasada, esto es, mediante un profundo compromiso personal en el estudio de lo que ocurrió anteriormente y de la que puede ocurrir ahora en el suelo, cuando se le aplican cargas externas. Parecería que esta situación no ha cambiado significativamente durante los pasados 57 años. Los estudios de los sucesos de campo son tan esenciales hoy en el desarrollo de la práctica de la Ingeniería Geotécnica como lo eran cuando la Sociedad Internacional fue fundada y el papel de los estudios de suelos adecuadamente ejecutados, que incluye una minuciosa investigación de campo y una aplicación racional de los principios y métodos de la geotecnia, siempre será una garantía para la estabilidad de nuestras obras. Lamentablemente en muchos casas esto no se está cumpliendo en nuestro medio y somos y seremos testigos de numerosas fallas debidas al desconocimiento u olvido de la validez de la hipótesis de Terzaghi.

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Para maximizar los beneficios de un adecuado estudio del suelo la roca de apoyo de nuestras obras, parecería deseable reducir nuestra tendencia a repetir incidentes desafortunados, en otras palabras, aprender de los errores del pasado que han conducido a fallas de modo que podamos evitar daños similares en el futuro. Por esta razón, con respecto a las observaciones de campo que son muy importantes en la ingeniería geotécnica puede decirse que no hay nada realmente nuevo con respecto a este concepto ya que esto fue reconocido y observado por los ingenieros egipcios responsables de las construcciones de las pirámides hace aproximadamente 5,000 años. Igualmente por los aztecas de la cultura mexicana y par los incas de nuestra antigua cultura. Con respecto a los egipcios, el monumental proyecto de las pirámides aparentemente produjo una de las más tempranas fallas geotécnicas. Las primeras pirámides en ser construidas tenían una configuración escalonada. Inspirados en este éxito los egipcios entonces intentaron construir la primera pirámide con muros en talud para luego estos muros inclinarlos a 51° con la horizontal, pero el talud comenzó a fallar. En respuesta a esta falla se tomó en cuenta el antecedente y la pendiente de la cara de la roca fue inmediatamente tendida de 54.5° a 43.5° en la parte todavía en construcción, resultando una configuración un tanto extraña de la pirámide. De allí en adelante las pirámides fueron construidas con pendientes de 43.5° hasta que fue descubierta una modificación en la cimentación que permitió el retorno a los taludes originales de 52° y 60°. Las grandes pirámides fueron construidas con este diseño. Igualmente se resolvieron los problemas encontrados también en las pirámides de Tiotihuacán en México y las pirámides truncas que tenemos en Chan Chan y Pachacamac, que las conocemos como huacas, y que presentan condiciones de cimentación y estabilidad de taludes especiales que los antiguos mexicanos y peruanos las han comprendido en su verdadera dimensión. Así, en los suelos altamente compresibles de la ciudad de México, los antiguos aztecas construían una pirámide y se les hundía, luego construían otra encima para que nuevamente se hunda, y así sucesivamente hasta lograr la pre-consolidación del suelo, y finalmente estabilizarlo de tal manera que la última pirámide ya no se hundía por lo tanto esa obra hacia de apoya para las pirámides definitivas que encontramos actualmente. Nosotros también con nuestros antepasados pre-hispánicos hemos descubierto situaciones similares. Así, los antiguos peruanos, que desarrollaron la más antigua civilización americana, que comenzó junto al mar y después pasó abruptamente a las alturas andinas para construir una prospera economía que floreció a más de 3,000 m.s.n.m. si bien sus pirámides eran más pequeñas que las de los egipcios y mexicanos y a pesar de las condiciones del clima, terremotos y características propias de las andes sudamericanos, lograron una cimentación estable para sus pirámides y templos, pues tenían un buen conocimiento del suelo y la roca de apoyo, tomándolos en cuenta cuando

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edificaron sus obras y distribuyéndolas en varias secciones o partes, para flexibilizarlas y evitar cualquier efecto sísmico. Así mismo la mayoría de monumentos ubicados en diferentes regiones del territorio peruano, tenían un adecuado sistema de drenaje superficial y profundo, lo que ha permitido que las cimentaciones en su mayoría permanezcan estables después de milenios a la intemperie, clima y efectos sísmicos severos, considerándose que durante su operatividad tenían un mantenimiento constante, sobre todo del drenaje, cosa que actualmente se ha descuidado un tanto y es la razón del movimiento diferencial de algunos muros de templos, sin tener que atribuirlos a movimientos geológicos a fallas activas que puedan destruir los monumentos históricos. El apoyo de las cimentaciones encontradas, generalmente eran sobre roca, sin embargo, también existieron obras apoyadas directamente en el suelo o sobre grava y arena, hallándose en algunos casos la particularidad de que éstas estaban dispuestas en zig zag o endentadas desde el apoyo, logrando engramparse perfectamente con el suelo o roca para evitar las efectos de las cargas horizontales debidas a las movimientos sísmicos que en miles de años deben y han ocurrido en sus emplazamientos. Todo esto nos lleva a la conclusión de que hay varias lecciones importantes extraídas de las técnicas de los constructores antiguos, sean egipcios, mexicanos o peruanos; esto es, para lograr un buen diseño de ingeniería debemos aplicar racionalmente nuestra intuición de ingenieros, así como ellos mostraron gran habilidad y destreza en la construcción de sus monumentales estructuras, aún sin disponer de la tecnología moderna, y de las facilidades que ahora disponemos, nosotros debemos obligarnos a efectuar buenos estudios de suelos que nos permitan prevenir las fallas que desafortunadamente han seguido ocurriendo en muchas de las obras de ingeniería construidas en los últimos años. Tal como lo utilizamos en este documento, el término "falla" se refiere a la ruptura o derrumbe de partes significativas o de todo un proyecto, o al lugar donde la operación del proyecto ha causado daños o lesiones significativas a otros. Las fallas han plagado las obras de ingeniería civil desde hace milenios. El Código Hammurabi (2200 a. c.) de la antigua Babilonia estipulaba que si un constructor edifica un muro que se cae y mata al propietario, éste debe ser ejecutado. Sanciones similares se aplicaban en el caso de un muro que mata a otro miembro de la familia del propietario, sin embargo, si mataba a un esclava era suficiente el pago al propietario. Aunque los registros de Babilonia no mencionan con que frecuencia ocurrían las fallas, al parecer, éstas eran lo suficiente frecuentes que fueron necesarias severas sanciones. Una actitud similar se refleja en la sociedad actual, donde los culpables de las fallas a menudo son

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considerados responsables no sólo de los costos reales de la falla sino también de los daños punitivos que puedan ser mayores a dos a tres veces los costos tangibles. Esta política de severas sanciones tiene dos efectos. En primer lugar, probablemente reduzca las fallas a expensas de un diseño y construcción mas conservadoras. Esto es beneficioso en tanto el valor de reducir las fallas supere al costo del conservadorismo. El segundo efecto es inhibir la innovación. Innovación significa ampliar la tecnología mas allá de los limites de la experiencia pasada y el conocimiento actual. Por lo tanto, probablemente es inevitable un grado de falla si hay innovación en el diseño y construcción. De esta manera, una falla ocasional podría ser considerada como el precio del progreso. En algunas casos esto es conveniente, en otros definitivamente no. El estudio de las fallas de ingeniería civil son particularmente valiosos para nuestra profesión. La mayoría de proyectos de ingeniería civil son tan grandes que no es factible hacer ensayos destructivos de modelos a escala completa. El prototipo es el modelo final y generalmente el único, que no debe fallar. Por lo tanto, una falla es un ensayo destructivo a escala completa que debe ser analizado exhaustivamente para determinar que fue lo que falló. En el curso de una carrera profesional de mas de 30 años en que el autor se ha dedicado exclusivamente a la Mecánica de Suelos, ha investigado las causas de cientos de fallas geotécnicas. Las lecciones aprendidas en algunos casos han sido publicadas indicando el probable mecanismo de falla y sus posibles soluciones. Sin embargo, el autor ha estado cada vez mas consciente de que muchas de esas fallas pudieron evitarse, si se hubieran aplicado correctamente los métodos ingenieriles adecuados tanto en el diseño y construcción coma en la supervisión, así coma también si se hubiese contratado a profesionales idóneos para la elaboración de los estudias y proyectos respectivas. En los Estados Unidos ha aparecido últimamente un articulo en el que se establece la incidencia de las fallas mayores en la construcción pesada mediante el numero de muertes en comparación con el costo del proyecto. Se estima que durante los años 30 e inicio de los 40, el porcentaje fue del orden de una muerte par un millón de dólares de contrato. En la actualidad, parece estar en el orden de una muerte por mil millones de dólares. Aunque esta no es una medida necesariamente significativa, sugiere que en los Estados Unidos la incidencia de accidentes a graves fallas de ingeniería pueden estar decreciendo. En nuestro país, desafortunadamente, en los últimos años esta ocurriendo lo contrario. El número de fallas y daños en los proyectos de ingeniería se ha incrementado de manera alarmante y probablemente en los próximos años esta incidencia aumentara

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debido al incremento en la competitividad entre los profesionales que dan servicios especializados al precio mas bajo. Muchas veces este precio es inferior al supuesto par la entidad licitante. Esta práctica hace decrecer la calidad del trabajo ofertado. En el caso del contratista, empleando menos equipos y materiales, y en el caso de nuestra especialidad, efectuando menos trabajos de campo, muchas veces ninguno, haciendo menos ensayos de laboratorio, menos análisis o simplemente sentándose frente a una máquina de escribir y emitir un informe suponiendo o imaginando determinado comportamiento del suelo. Lamentablemente muchas veces no siempre estos defectos quedan ocultos y cuando aparecen las pérdidas son cuantiosas y pueden llegar hasta el 30% y 200% del costo de la obra, en contraposición al haber encargado un estudio o un proyecto adecuadamente elaborado que no supera muchas veces el 0.5% al 2% de ese mismo costo. Ahora bien, si analizamos las razones que hay detrás de las causas técnicas de fallas y cuasi-fallas y tomando nuevamente en cuenta las estadísticas publicadas recientemente en los Estados Unidos, un estudio realizado par Kaminetzky (1991) del análisis realizado por 8 investigadores, establece que las fallas debidas a la incidencia de errores de diseño son del 36% al 67%, a la construcción de 24% al 53% y por falta de mantenimiento del 6% al 23%. Sin embargo, no esta totalmente determinado si esta incidencia se refiere al origen o a la aparición de fallas. Sowers (1993) ha publicado un informe donde se evalúan aproximadamente 500 fallas geotécnicas, de éstas el 50% se produjeron en el diseño, 38% durante la construcción y 4% en la operación del proyecto. Aproximadamente la mitad de los problemas que ocurrieron durante la construcción se presentaron por mal diseño, la otra mitad por defectos de construcción. Se identificaron tres causas: falta, ignorancia y rechazo a la tecnología actual. La falta de tecnología representa el 12%, la ignorancia el 33% y el rechazo 55%. Del total 85% refleja fallas humanas. Evaluar el fundamento de las causas de una falla es mucho más difícil que determinar cuando comenzó la cadena de eventos que conducen a la falla y mucho más difícil que identificar cuando ésta se producirá. Feld (1968), en su cómputo de fallas de construcción atribuye éstas a la ignorancia, incompetencia, negligencia, y falta de supervisión. Kaminetzky (1991), concluye estableciendo que todas las fallas son ocasionadas por errores humanos, ignorancia, descuido, negligencia y codicia. En todas los casos existen una serie de dificultades que hacen difícil la identificación de las causales de una falla. Primero por que las fallas catastróficas destruyen a menudo una gran parte de la evidencia. En segundo lugar por que a menudo las fallas son muy complejas y no tienen un solo origen, diferentes defectos pueden producir la misma falla o resultado. Un tercer impedimento, para diagnosticar con seguridad las fallas, es la

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evasividad de las personas relacionadas con la falla, esto es diseñadores, contratistas y propietarios. Todas estas consideraciones se amplifican en nuestro caso, esto es, las causales son aún más complejas, y en algunas oportunidades inverosímiles debido a que muchos de los casos que ha tenido oportunidad de revisar el autor, ha encontrado numerosos vicios de construcción como causa determinante de las fallas, al haber cimentado obras de importancia sobre materiales de apoyo totalmente incompetentes o haber permitido la construcción de una cimentación importante sin ninguna investigación geotécnica, ni menos la elaboración de un proyecto adecuado. Según una publicación reciente sobre autoconstrucción en tres asentamientos humanos de los alrededores de Lima, se establece que la mayoría de obras construidas en esos lugares son dirigidas y edificadas íntegramente por maestros de obra, entre los que apenas un 67% hace uso sólo de un croquis para la construcción y un 14% no se guía por ningún diseño. Se indica que los pobladores de estos asentamientos humanos comentan que: “ como voy a contratar un ingeniero que aparece en la obra un rato, habla con el maestro, le da ordenes y luego se va? Mejor contrato al maestro que puede corregir algún error y trabaja todo el día ", cabe preguntarse: ¿ No ocurrirá esto también con la competitividad sin calidad y bajos precios?. En nuestro país han ocurrido fallas en suelos de todo tipo. En suelos expansivos, colapsables, licuables por sismo, tropicales blandos, arenosos sueltos, rellenos superficiales, granulares gruesos, etc., es decir en toda la gama posible de encontrar a lo largo y ancho de nuestro territorio. También podemos mencionar las fallas por tipo de estructura: edificios, casas, muros de retención, taludes inestables, pavimentos, terraplenes de carreteras, edificios industriales, obras mineras, aeropuertos, etc., en los que hemos encontrado como causales, la ignorancia, incompetencia, negligencia, falta de supervisión, errores humanos, descuido y hasta codicia, esto es, todas las causales mencionadas en los Estados Unidos y a las que podríamos agregar: presiones políticas, irresponsabilidad, ausencia total de conocimiento técnico, audacia, arrogancia, intolerancia, etc. La ocurrencia de las fallas en las obras de ingeniería son una gran perdida para nuestra sociedad. Su costo en dinero, tiempo, recursos y vidas no puede ser tomado a la ligera, más aún cuando muchas de ellas pueden evitarse, pues nosotros los ingenieros civiles podemos prevenir muchas fallas que ocurren si nos comprometemos a un formal acercamiento al problema y si podemos comprender como fallan las cosas y par que permitimos se desarrollen condiciones de riesgo que resulten en fallas. Sin embargo, nuevamente debemos preguntarnos cuantas veces debe la naturaleza enseñarnos

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importantes lecciones a cerca de estructuras inadecuadas que fallan antes que nosotros finalmente cambiemos nuestros métodos de práctica y hasta que punto nuestra negligencia a cambiar provendrá de la falta de conocimientos de precedente importantes. ¿Por que la experiencia de la desaparición dos a tres veces del pueblo de Ranrahirca en Ancash no sirvió coma advertencia para evitar su desaparición y daños graves que ocurrieron en la ciudad de Yungay y sus 25,000 habitantes durante el terremoto de 1970?. Es desafortunado que la experiencia tuviera que ser repetida con tan desastrosas consecuencias para mostrar nuevamente el peligro inherente a la construcción de ciudades o asentamientos humanas en lugares de alto riesgo. Los ejemplos indicados de precedente sirven para mostrar que desafortunadamente no siempre somos tan sabios como los constructores de las pirámides egipcias, aztecas a incas y no seguimos los pasos requeridos para la eliminación de repeticiones infortunadas. Desafortunadamente en nuestro medio un gran porcentaje de fallas se deben a ignorancia y negligencia y al no hacer ingeniería sabiendo que actualmente existen métodos para resolver todo tipo de problemas. Un ingeniero responsable e innovador es la fuerza más importante para la reducción de las fallas. Nuestro reto en las fallas esta inspirado en el sentido de responsabilidad y su engrandecimiento por la voluntad entre nuestros profesionales por el cumplimiento del Código de Ética correspondiente en un caso general y del Código de Ética de las Consultores en el caso particular, sin embargo, es importante enfatizar que todos tenemos la obligación de hacer buena ingeniería en nuestro país, mejorando nuestra practica profesional en la ingeniería geotécnica y de este modo hacer al Perú un lugar más seguro y mejor en el cual vivir.

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KAMINETZKI

SOWERS

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IGNORANCIA

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INCOMPETENCIA

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AUTOR

FELD

VEGA CENTENO P.,(1993) "Autoconstrucción y Reciprocidad " Diario El Comercio Secc. Metropolitana.

CAUSA

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NEGLIGENCIA

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FALTA SUPERACION ERRORES HUMANOS

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DESCUIDO

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CODICIA