Interacción de las construcciones con las condiciones geotécnicas, base de datos para la ampliación de la carta

geotécnica del sudoeste de la CABA.

LAS CARTAS GEOTÉCNICAS Y LOS PROYECTOS URBANOS: LA CARTA GEOTÉCNICA DEL AREA SUR DE LA CIUDAD DE BUENOS

AIRES J.L. Verga, A.M. Graich, C.A. Di Salvo, M.E. Forzinetti, J.E. González Morón, M.A. Masckauchan, S.A. Bressan, A.R. López. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires. Departamento de Ingeniería Civil Mozart 2300. Ciudad Autónoma de Buenos Aires (1407). civil@civil.frba.utn.edu.ar

Resumen La mayoría de las grandes ciudades se desarrollaron sin tener en cuenta factores geológicos y geotécnicos. Es así que muchas de ellas se encuentran ubicadas en áreas vulnerables y sujetas a distintos riesgos naturales. Sin embargo existen elementos de gestión - las cartas geotécnicas, fundamentalmente - que permiten introducir criterios geológicos que son imprescindibles para la expansión de la infraestructura urbana, pero que no se limitan sólo a este aspecto. PALABRAS CLAVE: GEOTECNIA, GEOLOGÍA, CARTAS GEOTÉCNICAS, DESARROLLO URBANO.

Abstract Most large cities were developed without regard to geological and geotechnical factors. Is so many of them are located in vulnerable areas and subject to different natural hazards. However there are elements of managements – geotechnical letters- which basically allow you to enter geological criteria are essential for the expansion of urban infraestructur, but are no limited to this aspect. KEY WORDS: GEOTECNIQUE, GEOLOGY, GEOTECHNICAL MAPS, URBAN DEVELOPMENT.

Introducción

En este trabajo se analizan los propósitos y avances del Proyecto de Investigación y Desarrollo, “Interacción de las Construcciones con las Condiciones Geotécnicas. Base de Datos para la Ampliación de la Carta Geotécnica del Sudoeste de la C.A.B.A (2011 – 2012)”, actualmente en desarrollo y la relación entre las características geológico geotécnicas y las construcciones en el área sur de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Este Proyecto de Investigación es llevado a cabo en el Departamento de Ingeniería Civil de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional. (Fig. 1 y 2)

Figura 1 Figura 2

Las cartas geotécnicas son una herramienta para representar en forma cartográfica, toda la información geológica y geotécnica que posibilite una correcta planificación urbana y una ocupación del territorio que responda a las condicionantes que presenten los terrenos. Así, el diseño, materialización y posterior mantenimiento de las construcciones responderán, desde el aspecto geotécnico, al medio en cual se insertan.

Es necesario que ellas aporten datos sobre las características y propiedades del suelo que permitan prever cual será su comportamiento ante las intervenciones previstas a realizar y así determinar la aptitud del mismo y definir la factibilidad de lo propuesto, diseñando las soluciones técnicas apropiadas a la construcción a ejecutar. Es fundamental definir e implementar la forma en que toda la información relevada será volcada facilitando su interpretación y cumpliendo el objetivo que debe tener como herramienta de trabajo.

Las construcciones civiles urbanas representan una parte importante de las inversiones públicas y privadas, pero también presentan un desafío para los proyectistas, constructores, urbanistas y otros especialistas, debido a la interacción con el sustrato geológico - geotécnico. Entre estas interacciones podemos mencionar:

- Las alteraciones que se producen en el medio natural: suelos y aguas principalmente y

- Las externalidades sobre la infraestructura edilicia y construcciones en general.

Asimismo la expansión urbana en áreas susceptibles, como el área sur de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, puede crear problemas si se ignoran las limitaciones propias como áreas inundables, contaminadas, zonas rellenadas con materiales inadecuados, áreas con niveles de agua freática rasa, etc. Desde este punto de vista y con la finalidad de tener en cuenta estos problemas

presentes y futuros, es necesario destacar el papel que deben desempeñar la ingeniería civil y las geociencias.

Para encarar estas problemáticas, existen elementos de gestión como las cartas geotécnicas que fundamentalmente permiten introducir criterios geológicos y geotécnicos que son imprescindibles para la adecuada expansión de la infraestructura y las construcciones. "La cartografía geotécnica urbana típica, congrega métodos y técnicas que procuran establecer unidades territoriales homogéneas en cuanto a problemas manifiestos o potenciales y formula orientaciones técnicas para la ocupación de cada una de esas unidades", Sanejouand (1972).

Una aproximación histórica a las cartas geotécnicas.

Las primeras cartas geotécnicas se presentaron en la Exposición Técnica de Leipzig, en 1913, indicaban las condiciones de fundación para las ciudades de Altenburg, de Danzig y de Frankfurt sur Odre, entre otras, en Peter (1966). Las mismas fueron presentadas por el Profesor Langen y se utilizaban diferentes colores y otros signos para identificar: zonas inundables, zonas de niveles freáticos altos a menos de un metro de profundidad, etc.

Moldenahuer (1919), en Peter (ob. cit.), dividió los terrenos en diversas zonas en función de la profundidad: 0 – 2 m; 2 – 4 m; 4 – 6 m; 6 – 10 m y presentó dos cartas, una de emplazamientos de sondeos y otra una carta geotécnica “sensu stricto” de la que no hay datos.

El método de Stemme Ostendorf (1932), en Peter (ob. cit.), consta de datos geológicos y geotécnicos, cartas de rocas y suelos útiles, aguas subterráneas, arroyos y terrenos de construcción, según el esquema de Moldenahuer, y cartas geotécnicas de capacidad portante, contenidos de agua y posibilidad de deslizamiento.

La carta realizada en 1938 en la comuna de Marke, Alemania, en Peter (ob. cit.), comporta: carta de suelos aflorantes, de terrenos de construcción (carta de interpretación), hidrológica, de tratamiento de suelos para su mejoramiento y un plano de uso del territorio. La aptitud para la construcción de los diversos terrenos, se ponía en evidencia mediante el uso de diversos colores.

Gwinner (1956), en Peter (ob. cit.), separó su carta en Unidades Geotécnicas. Para cada una de ellas se examinaron las condiciones de fundación, las posibilidades de tratamiento y las tensiones admisibles del terreno según la norma alemana DIN 1054. Se presentaron subdivisiones en zonas que pueden incluir distintos tipos de geomateriales, tales como: zonas sin asentamientos para fundaciones directas (arenas y arenas arcillosas), rocas bajo 2 m de materiales de cobertura, roca en pendiente de 25% - 30% y otras.

Entre 1998 y 2001, bajo la dirección de H. V. Rimoldi y sobre la base del Convenio celebrado por el Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR) de la Subsecretaría de Industria, Comercio y Minería con la UBA, por intermedio de

la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales se llevó a cabo la tarea preliminar de la elaboración de la Carta Geológico Geotécnica de la Ciudad de Buenos Aires. Primera parte: Carta Geológica y base de datos de estudios geotécnicos, Rimoldi (2001).

Como tarea inicial se realizó una base de datos de estudios geotécnicos a partir del análisis de más de 1400 sondeos de longitud variable, los que posibilitaron conocer los horizontes atravesados y las litologías reconocibles en función de la Clasificación Unificada de Suelos (SUCS). Se incluyeron las densidades relativas, el número de golpes según el ensayo de penetración standard y el nivel freático.

En una segunda instancia se elaboró una carta geológica, en escala 1: 25.000 del ejido urbano en la que se separaron las formaciones aflorantes con el apoyo de la base de datos geotécnicos mencionada anteriormente. Se elaboraron ocho perfiles con la información obtenida que atraviesan la ciudad en distintas direcciones y constituyen un documento objetivo, ya que incorporan datos de la clasificación unificada, el número de sondeo representativo y la correlación entre unidades geotécnicas y las formaciones geológicas.

Se representaron también diferentes cartas temáticas, como: curvas de nivel con equidistancia 5 m y escala gráfica; nivel isofreático, equidistancia 2 m, techo del acuífero Puelche, equidistancia 5 m, áreas de crecida máxima, referida al 15 de abril de 1945 (+ 4,5 m), todas referidas al cero del Riachuelo y áreas inundables. Todos los valores están referidos al cero del Riachuelo.

Las cartas geotécnicas y los proyectos de infraestructura en áreas urbanas

Una carta geológico-geotécnica consta de una planialtimetría con la tipología y características geotécnicas y aptitud de los terrenos en un área determinada - en este caso del sudoeste de la CABA - lo que permite prever en una primera instancia, el comportamiento de las fundaciones y excavaciones de distintas obras civiles.

Esta carta se basa en el reconocimiento y la clasificación de los suelos que constituyen el terreno del área en cuestión en base a las propiedades físico - mecánicas y comportamientos hidráulicos de estos geo materiales. Sobre esta base se determinan sus propiedades y la capacidad de carga ante solicitaciones impuestas por distintas superestructuras civiles. Asimismo, cuando se aplican esfuerzos, los suelos pueden deformarse hasta ciertos límites, los que dependen fundamentalmente de sus contenidos en arcillas y humedad.

La información geotécnica que existe en la región, se encuentra dispersa. En la actualidad, el único estudio donde dicha información se encuentra sintetizada y sistematizada, corresponde a la Carta Geológico-Geotécnica de la Ciudad de Buenos Aires, elaborada por el Dr. V. Rimoldi, y publicada por el Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR) en el año 2001. La obra mencionada

dispone de una base de datos con unos 1400 sondeos geotécnicos que están ordenados por calle y número del predio en que se realizaron. (Fig. 3)

Figura 3

En el presente proyecto se propone incorporar datos a la carta existente en un área de probable expansión tanto edilicia como de infraestructura pública de la ciudad. El área de trabajo es la que se encuentra delimitada por Avenida General Paz, Avenida Eva Perón, Avenida Lacarra, AU Presidente H. Cámpora y la Avenida 27 de Febrero (margen izquierda del Riachuelo). Para materializar esta ampliación se llevará a cabo una recopilación de estudios sobre el terreno, ensayos de laboratorio y otras documentaciones de obras públicas y privadas ya realizadas, a fin de volcar esos resultados en una base de datos, que ulteriormente servirá para la actualización y ampliación de la ya existente. (Fig.4)

Figura 4

El área objeto de esta investigación, presenta una problemática geotécnica particular: los sedimentos postpampeanos por encima de la cota de 6 m.s.n.m., son suelos limosos ML o MH con una aptitud de cimentación regular a mala, en tanto los limos inorgánicos de alta plasticidad (MH) tienen una aptitud mala a muy mala. Todos estos terrenos poseen características desfavorables para las construcciones civiles, dado las proporciones variables de arcillas expansibles y las malas condiciones de permeabilidad, que generan de esta manera limitaciones en la construcción sobre todo de grandes obras de infraestructura.

Objetivos del Proyecto de I + D

La Universidad Tecnológica Nacional tiene dentro de sus Programas de I+D el denominado: Estructuras y Construcciones Civiles, con un área prioritaria: Tratamiento de casos y problemas regionales vinculados con las estructuras y construcciones civiles. Interacción de las construcciones con las condiciones geográficas y geotécnicas.

En el marco del mismo, el objetivo de este proyecto es aumentar la cantidad de datos geotécnicos existentes a fin de proveer la información necesaria para las construcciones civiles en el área que se menciona más arriba.

De esta manera, está previsto que la información existente en los archivos del Gobierno de la C.A.B.A y la proveniente de estudios elaborados por consultoras particulares, se incorpore gradualmente a la base de datos existente para el área mencionada anteriormente, objeto de este proyecto, que como se mencionó es la comprendida entre la Avenida General Paz; Avenida Eva Perón; Avenida Lacarra, AU Presidente H. Cámpora y la Avenida 27 de Febrero, margen izquierda del Riachuelo rectificado. Esta área es de unos 20 km2, aproximadamente un 10% del área de toda la Ciudad Autónoma de Buenos Aires e incluye el predio donde se encuentra ubicado la sede Campus de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional.

Con ello se logrará densificar la cantidad de estudios geotécnicos existentes en la zona que es la mas baja de toda la carta preexistente (1 estudio por km2) y que por el grado de complejidad del ambiente físico: suelos y agua, como por la tipología de la ocupación presente y las potencialidades futuras, a nuestro criterio amerita un trabajo de tal naturaleza.

Una segunda etapa será la realización de una carta de aptitud para la misma área lo que implica un compromiso de tiempo y costos muy superior al planteado en esta instancia y que formará parte de un PI+D UTN en una instancia posterior. (Fig. 5)

Figura 5

Metodología de Trabajo

En esta primera etapa se ampliará entonces la base de datos existente de la información geotécnica obrante en distintos archivos. Para tal fin, se gestionó el acceso a los archivos del Laboratorio de Ensayos de Materiales (L.E.M. Área Resistencia), y además se obtuvo cartografía disponible en dependencias del Gobierno de la C.A.B.A. que servirá de base para volcar la información pertinente.

Para la ampliación de la base de datos, la información geotécnica provista se ingresará de manera que brinde utilidad para la ulterior realización de mapas y perfiles geológico - geotécnicos. Se evaluarán los criterios que se utilizan para trabajos similares en otras ciudades del mundo, aprovechando las experiencias previas en la materia.

Los nuevos datos analizados y procesados, permitirán obtener una mayor precisión geológica y geotécnica, ampliando asimismo el mapa y los perfiles preexistentes, en Rimoldi (ob. cit.). Para tal fin se evaluarán criterios para el agrupamiento de los suelos, tendientes a simplificar los perfiles, adecuando la cantidad de unidades estratigráficas con criterio geotécnico.

Se prevé que esta base de datos incluirá:

a. Número del estudio

b. Localización espacial (coordenadas y/o calles o avenidas)

c. Localización dentro del trabajo

d. Datos del estudio, tales como número de sondeo, profundidades de los distintos terrenos existentes, la posición del nivel freático y la capacidad de carga para cada estrato.

e. Descripción geológica - geotécnica de los terrenos aflorantes en el área seleccionada

Se procesará la nueva información en el área preestablecida con énfasis en los suelos del periodo Post - Pampeano, dado que son éstos los que presentan inconvenientes más severos para las fundaciones y excavaciones. Se realizarán, de ser posible, mapas isopáquicos a escala de detalle, los que permitirán establecer las posibilidades futuras para estos métodos de representación.

Además de la Base de Datos actualizada se incluirá una descripción de los procesos geodinámicos activos que potencialmente puedan causar riesgos geológicos, entre los que se destacan principalmente las inundaciones y los anegamientos, ascenso y descenso de niveles freáticos, entre otros, como asimismo aquellos que puedan tener una incidencia directa en la estabilidad de excavaciones tanto superficiales como subterráneas.

En las zonas necesariamente restringidas, en las que se verifique la ausencia de información, se ejecutarán limitados estudios sobre el terreno (sondeos) y sus correspondientes ensayos de suelos en laboratorio.

Se avanzará en los criterios tendientes a lograr en el futuro PI+D, mapas y perfiles de fácil lectura y comprensión por profesionales y técnicos sin conocimientos específicos en Geología y/o Mecánica de Suelos.

Aplicaciones del Proyecto y Formación de Recursos Humanos

La cartografía geotécnica urbana típica, congrega métodos y técnicas que procuran establecer unidades territoriales homogéneas en cuanto a problemas manifiestos o potenciales y formula orientaciones técnicas para la ocupación de cada una de esas unidades.

En este marco, la actualización y ampliación de una base de datos para una futura realización de la Carta Geotécnica del Sudoeste de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires constituye un soporte básico para el análisis de estos problemas ligados tanto al ambiente físico: agua - suelo, como a las construcciones civiles ya sean obras edilicias como de infraestructura tanto subterráneas como superficiales.

En este contexto, la sociedad, los inversores privados y en especial las instancias gubernamentales, contarán con un elemento, que aún preliminar, permitirá optimizar las inversiones y reducir las pérdidas económicas y accidentes de trabajo por problemas ligados al medio físico, los que principalmente, son:

- Deslizamientos de excavaciones profundas

- Asentamientos, subsidencias y colapsos de obras edilicias

- Asentamientos superficiales por causa de la construcción de obras subterráneas.

- Degradación y agotamiento de los recursos hídricos

- Variaciones de la capa freática y consecuencias sobre construcciones civiles.

- Degradación de áreas naturales sensibles, etc.

La transferencia de resultados constituirá fundamentalmente una contribución para organismos oficiales de control y/o gestión, al disponer de un elemento de orientación para inversiones, que permitirá, desde el punto de vista de la aptitud del terreno, definir la ubicación de nuevos emprendimientos de todo tipo en un área que fundamentalmente carece de inversiones o que las mismas son poco significativas desde un punto institucional (en ese sentido el Campus Universitario aparece como una excepción) y que tiendan a la mejora ambiental de esta área postergada y al cumplimiento de normas de uso del suelo respecto al ordenamiento del territorio.

Respecto al área de la Tecnología Educativa se estima que los resultados generarán una importante contribución y transferencia a nivel pedagógico-didáctico en lo que concierne a temáticas vinculadas a la ingeniería de construcciones civiles y a las geociencias aplicadas.

Finalmente facilitaría la fiscalización y control del cumplimiento de normas de uso del suelo respecto al ordenamiento del territorio.

Referencias PETER A. (1966) Principes de réalisations des cartes géotechniques. Etude bibliographique, B. R. G. M. Paris. RIMOLDI H. V. (2001) Carta Geológico Geotécnica de la Ciudad de Buenos Aires. Primera parte: Carta Geológica y base de datos de estudios geotécnicos. Tomo I, SEGEMAR. Serie de Contribuciones Técnicas. Buenos Aires. SANEJOUAND R. (1972) La cartographie géotechnique en France, Ministere de l´equipemente et du logement, Paris.