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domingo, 26 de febrero de 2012

Historia de la Geotecnia - El Legado de Terzaghi en la Ingeniería Geotécnica


Este artículo fue originalmente publicado en octubre de 2002, en la revista GEO-STRATA de la ASCE y fue escrito por el profesor Richard Goodman. Por considerarlo de gran importancia y vigencia en algunos aspectos de la práctica actual de la Geotecnia que puede ir o no en la misma línea, a continuación presento una versión traducida del mismo. 

Portada del libro de Richard Goodman

Karl Terzaghi (1883-1963) fue el primero en elaborar una mecánica integral de los suelos con su publicación de Erdbaumechanik en 1925. Su reconocimiento y la formulación del principio de esfuerzo efectivo y su influencia en el análisis de asentamientos, resistencia, permeabilidad y la erosión de los suelos fue su contribución más prodigiosa. Pero Terzaghi también fue pionero en una gran variedad de métodos y procedimientos para la investigación, análisis, pruebas, instrumentación, y práctica que definió gran parte del terreno que actualmente conocemos como ingeniería geotécnica. 

Entre las publicaciones, informes y conferencias de Terzaghi se encuentran seminales contribuciones a lo largo de un amplio campo, a saber: los métodos de clasificación de suelos y rocas, los fenómenos capilares en los suelos, la teoría y la documentación de la consolidación y asentamiento; tubificación y su prevención, el diseño y construcción de presas de tierra, roca y de concreto sobre todo tipo de fundaciones, anclajes de puentes colgantes sobre suelos, medición de campo y de laboratorio de las presiones de poros y las propiedades del suelo, el uso de redes de flujo en dos y tres dimensiones, el diseño de los pozos de drenaje y túneles; diseño para evitar la socavación de estructuras fluviales y marítimas, variaciones de presión de tierras en muros y contrafuertes, ingeniería de terrenos subyacidos por permafrost, pilas de cimentación, mejoramiento del suelo por la compactación, hincado de pilotes, grouting e incorporación de geotextiles, túneles en suelo y roca; ingeniería geológica, formación y colapso de sumideros, subsidencia regional, debida a las operaciones de campos de petróleo, y deslizamientos de tierra. 

Terzaghi en trabajo de consultoría de campo

Fue el gran profesor de ingeniería geotécnica de su época, con clases regulares primero en Estambul, luego en el MIT, Viena, y Harvard, así como grupos de conferencias en Berlín, Texas e Illinois. A través de su voluminosa correspondencia con los ingenieros y los científicos, su dedicación permanente a la publicación de los resultados de las investigaciones y experiencias prácticas, sus numerosas conferencias públicas, y su autoría de claros y completos procedimientos en muchos informes de ingeniería, Terzaghi difundió los avances en la ingeniería de suelos que influyeron todo el mundo de la ingeniería civil. 

Irónicamente, a pesar de que fue un gran educador, Terzaghi se las arregló para distraer las suspicacias de la educación formal, que a su juicio tenía la capacidad de oscurecer la observación de los nuevos fenómenos. Se reservó su mayor admiración para "los hombres hechos a sí mismos" que aprendieron de sus ojos y mentes abiertas. 


Personalidad e Intereses de Terzaghi

Al revisar el alcance de sus logros y su dominio del conocimiento, es interesante examinar el trasfondo y los intereses de Terzaghi, así como su filosofía y métodos de trabajo. Su crianza y educación combinaron el rigor de Austria y la formación militar con una pasión por la observación de las ciencias naturales y la contemplación de la belleza de la naturaleza. Sus atracciones variaron ampliamente: la construcción, la geología, las matemáticas, la filosofía y la ética, la arquitectura, las flores, la natación, la conversación, los viajes, la literatura, la música, el arte, las mujeres, los hombres y la escritura. 

Fue sin duda un notable oyente, así como un lector y un observador. También fue un excepcional cronista fiel y corresponsal prolífico, y a través de su correspondencia se revela una tendencia a clasificar casi todo en su experiencia, personas, ideas, objetos y, por supuesto, las rocas y los suelos. Terzaghi podía ser un crítico severo, especialmente de aquellos que tendían a ser cegados por sus propias teorías, o peor aún, aquellos carentes por completo de teorías. Él acusó a algunos de esconderse desarticuladamente, detrás de un exterior pensativo. 

Terzaghi

Los objetivos de Terzaghi, que se establecieron como velas para conducir su vida, cambiaron radicalmente a la edad de 43 años (1926). En su juventud se había esforzado en formular una metodología de análisis racional o empírica, que abarcara adecuadamente las limitaciones geológicas, para el diseño de obras cimentadas sobre los suelos (y, en menor medida, rocas). Pero como un hombre maduro, que ha alcanzado su primer objetivo, persiguió la práctica de la ingeniería con pasión para probar y moderar los métodos emergentes de realidades físicas. 

Se preocupó cada vez más por la dificultad de tener el suficiente conocimiento de la morfología de un sitio y sus propiedades, para determinar una solución de diseño antes de iniciar la construcción. Esta preocupación lo comprometió aún más con la observación del suelo y la respuesta estructural durante el período de construcción de la obra con el fin de actualizar constantemente los diseños, transformándolo en un defensor y practicante (junto a su compañero de trabajo Ralph Peck), del "método observacional". Así, a pesar de los considerables logros de Terzaghi en el desarrollo de la teoría de la Mecánica de Suelos, en repetidas ocasiones aconsejó a sus colegas mantenerse en contacto con el comportamiento del suelo real en la práctica de la ingeniería. 

Terzaghi en el laboratorio

Filosofía y Método Pragmático de Terzaghi

Así como formó su propio método de resultados, Karl Terzaghi expresó sus creencias personales sobre la práctica de la ingeniería a los demás. Los componentes clave incluyeron los siguientes aspectos: 

  • Aceptar sólo lo que su propia competencia le permita manejar personalmente. Terzaghi tenía tal confianza en sus propios recursos básicos que buscaba los proyectos más desafiantes (algunos lo llamarían "aventurero"). 
  • Asumir la peor configuración de las propiedades y condiciones de frontera en consonancia con los datos de las investigaciones en el sitio. 
  • Efectuar seguimiento a cada ángulo y cada subtarea. 
  • No sobre simplificar el modelo del sitio, sus propiedades o su respuesta. 
  • Asumir la responsabilidad como ingeniero, incluso más allá de los detalles de su asignación específica. 
  • Aprender continuamente de la experiencia, personal e indirecta, y publicar experiencias significativas para el mejoramiento de la profesión. 

Terzaghi tomando un descanso

Estos ítems del credo personal Terzaghi colorean su actitud como ingeniero consultor, los métodos que adoptó al trabajar con otros para resolver problemas de ingeniería, y la forma en que escribió sus propios informes de ingeniería. A continuación se describen algunos aspectos clave de su sistema. 

  1. Informó de historias de casos relevantes, de su propia experiencia o sobre los que se había enterado en conversaciones con los ingenieros, o en la lectura, experiencias que persiguió con diligencia. 
  2. Al comienzo, y a lo largo de un trabajo, Terzaghi exigió una gran cantidad de datos y fue por lo general persistente en la obtención de la mayoría de los detalles que necesitaba. A menudo cuestionaba los resultados de investigaciones previas del suelo, a veces rechazando las conclusiones por completo y comenzando el estudio de nuevo. 
  3. Generalmente trató de desentrañar la historia geológica de un sitio, luego la utilizó para desarrollar una lista de preguntas en las que las investigaciones se debían enfocar. Aplicó esta historia, y la lógica geológica, para inferir una geometría de fundación y las propiedades de los materiales. 
  4. Al investigar fallas, trató de obtener los registros antiguos, fotografías y relatos de testigos, y se dedicó a identificar y resolver las incoherencias entre esos datos. 
  5. Al escribir sus informes, eligió sus palabras a fin de hacer visible su proceso de pensamiento, siendo cuidado de exponer la lógica que conduce a determinadas simplificaciones y/u observaciones o correlaciones. 
  6. Sus cálculos se vieron empañados por las decisiones relativas a las imperfecciones en el muestreo, las pruebas y la variabilidad en la morfología y las propiedades de los diferentes estratos. 
  7. Trató de desarrollar y explicar procedimientos simplificados o aparatos que el cliente podría adoptar para llevar a cabo las recomendaciones sin mayores inconvenientes. 
  8. Al criticar el trabajo previo, era cortés y cuidadoso en explicar la naturaleza de su desacuerdo, pero firme en su determinación. 
  9. Revisaba cualquier diseño específico con una lista de verificación de posibles defectos relacionados con la interacción de factores geológicos y de ingeniería, y luego los examinaba meticulosamente punto por punto. A continuación, calculaba o calificaba la capacidad del diseño para superar obstáculos específicos y si era el caso, sugería mejoras o reelaboraciones en el diseño, que eran acompañadas por bocetos y dibujos detallados, así como historias de casos pertinentes. 
  10. Al completar un estudio trataba de cubrir todas las bases esenciales - ingeniería geológica, ingeniería geotécnica, ingeniería estructural, a veces incluso la hidráulica - para no dejar al cliente pendiente de alguna especialidad. 
  11. Utilizó mediciones hidrológicas desde vertederos hasta piezómetros, en conjunto con el análisis para comparar la respuesta de materiales homogéneos con aquellos del sitio real. Las anomalías identificadas de esta manera centraban las investigaciones en los lugares críticos. 
  12. Prestó tanto interés a los procedimientos de construcción como al diseño en sí, con plena confianza de que el diseño podría ser adecuadamente modificado durante la construcción, en la medida en que las condiciones reales se dieran a conocer a través de observaciones y mediciones. 
  13. Insistió en la obtención y, a menudo ayudó a reclutar, personas altamente calificadas para llevar a cabo los trabajos de construcción sensibles, bien fuera en ingeniería medición, supervisión de la excavación, o el capataz del túnel, y abogó por el empleo de los ingenieros geólogos. 
  14. Invariablemente requirió mediciones en el sitio, con el lapso de tiempo suficiente para establecer el comportamiento antes, durante y después de la construcción. Advirtió de las consecuencias de no hacer las mediciones necesarias. 
  15. Formuló recomendaciones muy claras y explícitas de una manera tal que fueran de utilidad inmediata a sus clientes. Efectuó sus recomendaciones de manera convincente, a veces casi amenazante, advirtiendo al lector, en términos absolutos y severos, que la diferencia entre el éxito y el fracaso, la seguridad y la catástrofe, residía en la adherencia absoluta a sus palabras. 
  16. Siempre fue consciente de la necesidad de ser eficiente, si no óptimo, en abordar el diseño y excavación de cualquier obra dentro de los límites de garantizar la seguridad. A menudo recomendó diseño por etapas, a la espera de los resultados de las mediciones, a fin de evitar sobredimensionamiento. 
  17. Se comprometía totalmente con un proyecto hasta su conclusión, incluso enfrentando cambios en la administración de la obra, de tal manera que ya no tenía un cliente para financiar su participación. 
  18. Siempre fue consciente de su responsabilidad ética como ingeniero y no dudó en indicar problemas en una parte de un trabajo aun si estaban fuera de su cargo específico. 

Terzaghi (centro) junto a Skempton (derecha)

Karl Terzaghi fue un notable ingeniero loco y apasionado. Como él mismo afirmó, "todos los modestos logros que tengo para acreditar pueden ser descritos por una sencilla fórmula ... Guiado por el sentido común y la observación casual, reconocí puntos débiles en los procedimientos tradicionales y traté de hacerlo menos débiles. A veces fallé, pero usualmente lo logré. " 

Homenaje filatélico en Austria a Terzaghi

*** Richard Goodman, M. ASCE, miembro de la Academia Nacional de Ingeniería, es profesor emérito de Ingeniería Geotécnica de la Universidad de California, Berkeley, y profesor regular de visita en la Universidad Técnica de Graz, Austria. Su investigación en mecánica de rocas aplicada lo condujo al desarrollo de los elementos de junta para el análisis de elementos finitos (con Robert Taylor), la introducción del modelo de prueba con base friccionante, y el desarrollo de la teoría de bloque (con Gen Hua Shi). Es autor de cinco libros, entre ellos "Karl Terzaghi, el Ingeniero como Artista" en enciclopedias ASCE.

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