Geotecnia

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Descripción

La investigación realizada en esta área de concentración abarca prácticamente todas las actividades de esta especialidad de Ingeniería Civil e incluye experimentos de laboratorio y de campo, así como estudios analíticos y numéricos. Los principales temas de investigación son: taludes y sistemas de contención, cimentaciones e interacción suelo-estructura, ensayos de campo e instrumentación, movimientos de tierras, geotecnia ambiental, pavimentos y estabilización de suelos, suelos reforzados, suelos blandos, reología de suelos y mecánica de rocas.

Una característica importante del área de concentración de Geotecnia es su fuerte interacción con la industria. En este sentido, se llevan a cabo actividades de extensión en todas las áreas mencionadas, mediante contratos y acuerdos con organismos públicos y empresas. Se trata de investigaciones y estudios relacionados con la estabilización y contención de taludes terrosos y rocosos en zonas urbanas y carreteras; muros reforzados con geosintéticos en laboratorio (modelos físicos) y en campo; soluciones constructivas innovadoras para terraplenes en suelos muy blandos en zonas urbanas, puertos y carreteras; investigaciones geotécnicas especializadas en laboratorio y en campo, utilizando equipos piezocónicos y de paletas desarrollados en el COPPE; seguimiento especializado de diversas obras, incluyendo mediciones de tensiones en abrazaderas y refuerzos geosintéticos; asesoramiento en obras con cimentaciones especiales; estudios sobre tuberías y tuberías ascendentes mediante modelización centrífuga y numérica; estudios sobre suelos no saturados y erosión, estudios de laboratorio y de campo sobre pavimentos de carreteras y vías férreas; estudios sobre contaminación de suelos; estudios sobre diversos tipos de residuos (sólidos urbanos, sedimentos de dragado, minería); ladrillos con una técnica especial que utiliza suelos estabilizados; técnicas innovadoras de revestimiento y cobertura de vertederos de residuos en general; estudios sobre presas de tierra y escollera, etc. Como resultado, la gran mayoría de las investigaciones realizadas han tenido una influencia directa en la práctica de la ingeniería geotécnica.

El Laboratorio de Geotecnia del COPPE ocupa una superficie de unos 2.000m2, que incluye los siguientes sectores (laboratorios): ensayos de resistencia y deformabilidad del suelo, ensayos de campo e instrumentación, pavimentos, mezclas bituminosas, química del suelo y minerología, geotecnia medioambiental, modelización física (centrifugadora de tambor y brazo, modelos 1G y cámara de calibración), residuos sólidos y mecánica de rocas.

Líneas de investigación

Los taludes naturales sometidos a procesos de movimiento en masa son el objetivo inmediato del curso. Se han estudiado los taludes de corte en obras de ingeniería, así como los procesos de erosión, como las cárcavas. Se discute la instrumentación de taludes. También se investigan las técnicas de análisis y diseño de estructuras de contención en general. Se investigan los muros y taludes de suelo reforzado, incluidos los suelos naturales (suelo triturado) y los terraplenes. También se estudian los taludes y cañones submarinos bajo tensión sísmica y los flujos de escombros submarinos mediante modelización física en una centrifugadora geotécnica.

Esta línea de investigación abarca diversos temas como: la predicción del asentamiento de cimentaciones superficiales mediante métodos semiempíricos; la predicción de la capacidad de carga de cimentaciones profundas mediante métodos teóricos y semiempíricos; el comportamiento estático y dinámico de pilotes; el estudio de los efectos del tiempo (fluencia y relajación) en las cimentaciones; el comportamiento de cimentaciones mixtas (asociaciones entre pilotes y zapatas o radiadores); la capacidad de carga de tracción de pilotes; la interacción suelo-estructura: estudio del comportamiento combinado estructura-cimentación; comportamiento de excavaciones abiertas y túneles; terraplenes estructurados con plataforma geosintética.

Esta línea de investigación estudia las técnicas de investigación de laboratorio y de campo en general con el objetivo de determinar las características de los materiales de tierra y roca en general y sus parámetros geotécnicos utilizados en los análisis de deformación y estabilidad de las obras geotécnicas en general. Las obras de tierra estudiadas incluyen presas en general y terraplenes y sobre suelos blandos, desde el diseño hasta la evaluación del rendimiento mediante la monitorización con instrumentación geotécnica. Los estudios incluyen la modelización física en una centrifugadora geotécnica y la modelización numérica mediante elementos finitos.

Mecánica de firmes aplicada a carreteras, aeropuertos, pavimentos urbanos y pavimentos ferroviarios. Modelización constitutiva mediante el método de los elementos finitos. Teoría de la viscoelasticidad. Mecánica de la fractura. Reología aplicada a los materiales asfálticos. Ensayos de laboratorio: (a) ligantes asfálticos – ensayos tradicionales y de metodología Superpave; (b) suelos y áridos – módulo de resiliencia, resistencia a la deformación permanente y MCT; (c) mezclas asfálticas – módulo de resiliencia, módulo dinámico, resistencia a la fatiga, deformación permanente y daños por humedad. Métodos de diseño mecanístico – empíricos. Evaluación de pavimentos. Diseño de mantenimiento y rehabilitación según criterios de rendimiento definidos a partir del análisis tensión-deformación. Retroanálisis de cuencas de deflexión. Reciclado mediante agentes rejuvenecedores y betún espumado. Fisicoquímica de suelos, Ki y Kr. Estabilización química de suelos y utilización de residuos industriales para la pavimentación y la producción de ladrillos para viviendas sociales.

Investigación sobre la relación y el impacto de los fenómenos meteorológicos y la vegetación en los movimientos de masas de los taludes naturales; las obras geotécnicas en terrenos contaminados, la previsión y el control de los riesgos existentes y los impactos potenciales; la influencia de los distintos tipos de contaminantes inorgánicos y orgánicos en las propiedades geotécnicas e hidráulicas de los suelos; el comportamiento mecánico (resistencia y compresibilidad) de distintos tipos de residuos (urbanos, de dragado, mineros y otros); estabilización de residuos y su uso en obras geotécnicas (RCD, dragados, cenizas y escorias, heces, lodos de depuradora y otros); técnicas innovadoras para cubrir y revestir residuos en vertederos terrestres o submarinos, incluido el uso de geosintéticos; investigación del comportamiento a largo plazo de depósitos de residuos en tierra (vertederos, presas, lagos, pilas) desde un punto de vista geotécnico y medioambiental; procesos electrocinéticos en suelos y su relación con las propiedades eléctricas, térmicas, mecánicas e hidráulicas de los suelos.