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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÙCLEO ANZOÀTEGUI EXTENSIÒN CANTAURA ESCUELA DE INGENIERÌA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÌA CIVIL La Geologìa Y La Ingenierìa Civil Profesor: Bachiller: Jesùs Salas Andrea Espinoza C.I: 31.003.465 Katherinne Infante C.I: 30.217.931 Douglas Tovar C.I: 30.218.188 Cantaura, 29 de enero del 2024 2 Índice Introducciòn.................................................................................................................... 3 Relaciòn de la Geologìa y la Ingenierìa Civil................................................................4 Relaciòn entre los Ingenieros Civiles y la Geologìa....................................................5 Importancia de la Geologìa en la Ingenierìa Civil........................................................ 7 Geologìa en Obras Hidràulicas..................................................................................... 8 Geologìa en Obras Viales.............................................................................................10 Geologìa en Edificaciones........................................................................................... 11 Aplicación Geològica a la Edificaciòn........................................................................12 Obras de Ingenierìa Civil y Geologìa.......................................................................... 12 Procesos de transformaciòn de productos usados en Ingenierìa Civil.................. 14 Conclusiòn.................................................................................................................... 17 Bibliografìa.................................................................................................................... 18 Anexos...........................................................................................................................19 3 Introducciòn 4 Relaciòn de la Geologìa y la Ingenierìa Civil La geología es una rama muy importante en la vida diaria de los seres humanos ya que nos ayuda a facilitar y a estar seguros al momento de realizar procedimientos. Esta ciencia en su aplicación nos ofrece conocimientos en campos como los movimientos telúricos, explotación y gestión de recursos naturales hasta proyectos de obras civiles. Este campo nos acompaña donde quiera que vayamos y su principal enfoque es el estudio de los minerales para así poder definir sus características y funcionalidades. Frecuentemente el ingeniero civil enfrenta grandes problemas que hacen necesario aplicar conocimientos derivados de la geología, para así realizar una obra garantizada con todos los estándares de calidad. Este estudio de los minerales nos ayuda a reconocer cada tipo de roca, su composición, uso y resistencia para así poder llegar a su adecuado uso y sacar provecho al máximo. Las excavaciones se pueden realizar mucho más fácil e inteligentemente con el conocimiento que nos brinda y llegar a un desempeño mucho mejor. La hidrología, rama de la geología en conjunto de los proyectos civiles ayudan a aprovechar y explotar los recursos hídricos de una manera amigable con el medio ambiente. Las plantas hidroeléctricas son un ejemplo de ello, durante la segunda guerra mundial se desarrollaron y hoy en día son muy comunes. Estas máquinas funcionan gracias a la fuerza del agua inicialmente energía mecánica para ser transformada a eléctrica. Su estructura se basa en conductos semi-subterráneos llegando así a los generadores y posteriormente desembocando al río. 5 Este importante campo se puede desempeñar en grandes obras viales e infraestructuras utilizadas cotidianamente. Desempañando un papel en faenas como la elaboración de túneles, carreteras, puentes y demás obras viales para realizar el estudio de dichos suelos de los terrenos que se utilizaran para la obra. Este estudio se basa principalmente en las resistencias de los materiales que estarán soportando grandes cantidades de presión, en el estudio de las fallas geológicas para su correcto posicionamiento y lectura de mapa geológicos. La geología es indispensable en cualquier proceso de construcción y siempre ira de mano de la mano de la ingeniería. En esta carrera profesional se asocia a la gran mayoría de las ramas de este programa profesional asociado al estudio de los minerales. En su carrera se enfrentará a problemas asociados a fallas, resistencias, composición y estructura de minerales para poder realizar su trabajo de una manera más eficaz y eficientemente. Relaciòn entre los Ingenieros Civiles y la Geologìa Realizar topografías de terrenos es una de las tareas más importantes de un ingeniero civil. La topografía requiere que los ingenieros civiles determinen las posiciones relativas de los puntos que se encuentran en, por encima y por debajo de la superficie de la tierra. Para ello se necesitan herramientas y conocimientos de topografía geológica. Por ejemplo, para determinar cómo se transfieren los puntos del 6 plano al mundo real, los ingenieros civiles deben utilizar medios directos e indirectos para medir cosas como la distancia, la elevación y la orientación. El levantamiento topográfico y la investigación general de un emplazamiento siguen un proceso de cinco pasos: 1. Recopilación de información preliminar a partir de datos preexistentes sobre el emplazamiento 2. Realización de un estudio geológico detallado del yacimiento (que probablemente incluirá la fotogrametría y la topografía LiDAR) 3. Recopilación de datos topográficos para formular hipótesis sobre la geología por debajo del nivel de la superficie 4. Realización de proyectos de perforación y sondeo para confirmar las hipótesis geológicas 5. Realización de pruebas en las rocas y el suelo del lugar para determinar si es adecuado para el proyecto en cuestión En general, es un proceso muy detallado. Y, por supuesto, ningún proyecto requiere que un solo ingeniero civil realice todo este trabajo en solitario. Dicho esto, sigue siendo importante que los ingenieros comprendan esta información. Cuando se realiza una consultoría de ingeniería civil, esta información es crucial para el éxito de un proyecto. Los ingenieros civiles suelen ocuparse de la construcción de grandes estructuras públicas. Esto puede incluir carreteras, túneles y edificios urbanos. En cualquier 7 proyecto de ingeniería civil, habrá que realizar alguna excavación. Y cuando hay excavación, se necesitan datos geológicos. Por ejemplo, si hubiera que arreglar una de las alcantarillas de Estados Unidos (que derraman aproximadamente 1,26 billones de galones de residuos al año), el equipo de un ingeniero civil tendría que reunir los datos geológicos adecuados para sustituirlas eficazmente. No solo en una consultoría de ingeniería civil sino también en la construcción de estructuras públicas grandes, la geología es esencial para los ingenieros civiles. Importancia de la Geologìa en la Ingenierìa Civil En ingeniero civil se enfrenta a una gran variedad de problemas, en los que el conocimiento de la geología es necesario. Indudablemente aprenderá más geología en el campo y en la práctica que la que puede enseñarle en la aulas o en el laboratorio de una escuela. Pero este aprendizaje será más fácil y más rápido y su aplicación más eficaz, si en sus cursos de ingeniería se han incluido los principios básicos de la geología. Merecen citarse especialmente algunas ventajas específicas las cuales algunas de ellas al desarrollarse con más pausa a través del trabajo. ● Conocimiento sistematizados de los materiales. ● Los problemas de cimentación son esencialmente geológicos. Los edificios, puentes, presas, y otras construcciones, se establecen sobre algún material natural. ● Las excavaciones se pueden planear y dirigir más inteligentemente y realizarse con mayor seguridad. 8 ● El conocimiento de la existencia de aguas subterráneas, y los elementos de la hidrología subterránea, son excelentes auxiliares en muchas ramas de la ingenieríapráctica. ● El conocimiento de las aguas superficiales, sus efectos de erosión, su transporte y sus sedimentaciones, es esencial para el control de las corrientes, los trabajos de defensa de márgenes y costas, los de conservación de suelos y otras actividades. ● La capacidad para leer e interpretar informes geológicos, mapas, planos geológicos y topográficos y fotografía, es de gran utilidad para la planeación de muchas obras. ● La capacitación para reconocer la naturaleza de los problemas geológicos. Geologìa en Obras Hidràulicas La geología se utiliza de diversas formas en obras hidráulicas entre las cuales podemos mencionar las siguientes. ● Pozos de punta captación: la mayoría de los problemas de drenaje en los trabajos de ingeniería civil no tienen la magnitud de otros proyectos. Por fortuna, se dispone de otro medio para manejar el agua freática en trabajos pequeños. Estos métodos implican el uso de pozos de captación. El sistema se compone básicamente de una bomba especial y varios pozos de punta de captación para abatir el nivel de agua freática bajo el nivel de la excavación más profunda; así el material que se ve a excavarse es comportamiento es incierto, al sólido; de esta manera se facilita el avance de la excavación y se elimina los problemas 9 causado por el agua. El control del agua freática en la obras de construcción urbana, también es de vital importancia, y solo puede ser efectuado con base en un estricto conocimiento de la capa subyacente local de una detallada geología urbana. ● Centrales hidroeléctricas subterráneas: la idea de situar centrales hidroeléctricas o de bombeo subterráneas es casi tan conocida, que han dejado de ser novedad en el diseño. Este es un desarrollo que tuvo lugar a partir de la segunda guerra mundial; aunque a fines del siglo xix, una de las primeras centrales eléctricas o hidroeléctricas canadienses en Niágara Falls utilizó el subsuelo en un cierto grado. Las turbinas impulsadas por agua se situaron en el fondo de unas excavaciones circulares profundas y se conectaron con los generadores situados en la superficie por medio de flechas de acero, y por eso, esta no puede ser considerada completamente subterránea. ● Cimentación de presas: la construcción de una presa almacenadora de agua altera más las condiciones naturales que cualquier otra obra de la ingeniería civil. Esta es importante por la función que desempeñan: en el almacenamiento de agua para el suministro de avenidas, recreación o irrigación. ● Obra de control fluvial: desde hace más de 3000 años el hombre ha tratado de amansar algunos de los grandes ríos del mundo. Las primeras obras de ingeniería civil fueron con toda probabilidad las de control fluvial. La obra fluvial es esencial la regulación de la corriente natural del río dentro de un curso bien definido, generalmente el que suele ocupar la corriente. Ya que la desviación del 10 curso probablemente ocurrirá durante los periodos de caudal de avenida, la obra de control consiste en regular la avenida. Geologìa en Obras Viales La geología en obras viales juega un papel muy importante pues la mayoría de las carreteras, túneles, y demás obras viales utilizan la geología para realizar estudio de suelo de los terrenos que se utilizaran para dichas obras. Ahora veremos algunos ejemplos donde se aplica la geología. ● Perforación de Lumbreras: una de las partes más especializadas en las excavaciones abiertas es la perforación de lumbreras para el acceso de trabajos de túneles. Existe una experiencia abundante que nos ofrece la industria minera; por cierto, la perforación de lumbreras es una operación de construcción compartida por los ingenieros civiles y los de minas, pues muchas de las galerías de las grandes minas son obras de contratistas en ingeniería civil y muchos ingenieros mineros se les consulta acerca del problema con lumbreras en obras civiles. ● Cimentación de Puentes: como antecedente necesario deberá recalcarse la gran importancia de la geología en la cimentación de los puentes. Por muy científicamente que esté diseñada una columna de un puente, en definitiva el peso total del puente y las cargas que soporta deberán descansar en el terreno de apoyo. Para el ingeniero estructural las columnas y los estribos de un puente no son realmente “interesantes”. Sin embargo, debe prestarles un interés más 11 que pasajero, ya que muy menudo el diseño de las cimentaciones compete al ingeniero estructural responsable del diseño de la superestructura. ● Campos de Aviación: el crecimiento de la aviación civil ha sido extraordinario en los últimos siglos; y es en este por su extensión en donde la geología no es tan determinante como en otros tipos de construcciones. Los campos de aviación modernos tienen áreas muy grandes y bastante planas sin serios impedimentos para volar en los alrededores. ● Carreteras: son contadas las obras de ingeniería civil que guardan relación tan estrechamente con la geología como las carreteras. Se puede esperar que todo proyecto de carreteras importante encuentre una gran variedad de condiciones geológicas, puesto que se extienden grandes distancias. Aunque será extraño que una carretera requiera actividades constructivas en las profundidades del subsuelo, los cortes que se realizan para lograr las gradientes uniformes que demandan las autopistas modernas proporcionan por necesidad una multitud de oportunidades de observar la geología. No sólo es atractivo para los conductores, sino que también revela detalles de la geología local que de otro modo serían desconocidos. Geologìa en Edificaciones La geología en las edificaciones constituye la zapata en la cual se apoyan todas las edificaciones existentes en la actualidad, pues, se debe realizar siempre un estudio del suelo sobre el cual nosotros los ingenieros civiles debemos construir. 12 Si no se realizan los estudios del suelo debido a que la mayoría de las edificaciones con el tiempo pueden tener problemas los cuales son muy difíciles de reparar estando ya la edificación terminada. Aplicación Geològica a la Edificaciòn Antes de construir un edificio se hace necesario un informe geològico (Informe Geotécnico) que defina el tipo de cimentaciòn y el nivel de apoyo en el terreno, las presiones de trabajo y los asientos asociados con los mismos y los eventuales problemas de ejecuciòn. Este tipo de informe es particularmente importante sino imprescindible, en las poblaciones situadas en zonas sísmicas o próximas a volcanes considerados inactivos, en las que las construcciones se tienen que hacer con muchas màs garantìas. Desgraciadamente, y esto ha costado demasiadas vidas, no siempre se realizan estos estudios geològicos, por lo que se hace necesario el que la legislaciòn contemplen este aspecto en su verdadera importancia, obligando a su realizaciòn y a un control de calidad durante la ejecuciòn de la obra. Obras de Ingenierìa Civil y Geologìa Algunos ejemplos de proyectos de ingeniería civil y geología: ● Canal de Panamá: Este icónico proyecto de ingeniería civil conecta el océano Atlántico con el Pacífico, facilitando el tráfico marítimo. La geología fue 13 fundamental para determinar la viabilidad del proyecto y abordar desafíos como la excavación a través de formaciones rocosas. ● Central Hidroeléctrica de Three Gorges (China): Esta gigantesca presa hidroeléctrica en el río Yangtsé fue un proyecto que requirió una profunda comprensión geológica del área para garantizar la estabilidad del terreno y prevenir problemas como deslizamientos de tierra. ● Túnel del Canal del Mancha: Este túnel ferroviario submarino que conecta Inglaterra con Francia fue un proyecto complejo que involucró la colaboración de ingenieros civiles y geólogos. La geología submarina fue esencial para la excavación y la construcción segura bajo el lecho marino. ● Carretera de la Muerte (Bolivia): Esta peligrosa carretera serpenteante en Bolivia atravesando la Cordillera delos Andes requería una comprensión profunda de la geología para abordar problemas como deslizamientos de tierra y caídas de rocas, asegurando la seguridad de los usuarios. ● Presas de Asuán (Egipto):La construcción de las presas de Asuán en el río Nilo involucró consideraciones geológicas para garantizar la estabilidad del suelo y prevenir filtraciones de agua. Estas presas han sido cruciales para el control del agua y la generación de energía. ● Puente Golden Gate (Estados Unidos): La construcción de este famoso puente en San Francisco requirió un análisis geológico detallado para garantizar la resistencia sísmica, dado que la región está sujeta a actividad sísmica. 14 Estos ejemplos destacan cómo la interacción entre la ingeniería civil y la geología es esencial en proyectos de gran envergadura, donde la comprensión del entorno geológico influye en el diseño y la construcción de infraestructuras seguras y eficientes. Procesos de transformaciòn de productos usados en Ingenierìa Civil En ingeniería civil, el proceso de transformación de productos utilizados abarca diversas etapas para gestionar eficientemente los recursos y minimizar el impacto ambiental en la construcción y mantenimiento de infraestructuras. Aquí está la explicación detallada de cada fase: 1. Extracción de Materias Primas: Este paso implica la obtención de recursos naturales como minerales o madera necesarios para la construcción. La extracción de estas materias primas puede tener impactos ambientales significativos. 2. Producción de Materiales: Las materias primas se someten a procesos de producción para convertirlas en materiales de construcción, como concreto o acero. Este proceso a menudo utiliza energía y recursos adicionales. 3. Construcción e Implementación: Los materiales producidos se utilizan en la construcción de infraestructuras, como carreteras o edificios. Esta etapa marca el inicio del servicio de los productos en su función específica. 15 4. Uso y Mantenimiento: A lo largo de la vida útil de la infraestructura, se lleva a cabo el uso regular y el mantenimiento para asegurar su rendimiento óptimo. Esto puede incluir reparaciones y actualizaciones. 5. Demolición o Renovación: Al final de la vida útil, la infraestructura puede ser demolida o renovada. Este proceso genera productos usados que deben manejarse adecuadamente para minimizar impactos ambientales. 6. Reciclaje y Reutilización: Los productos usados se pueden reciclar, recuperando materiales para la producción de nuevos productos, o reutilizar en otras construcciones. Esta fase busca cerrar el ciclo, reduciendo la generación de residuos y disminuyendo la necesidad de nuevas materias primas. Este enfoque integral, conocido como economía circular en ingeniería civil, busca maximizar la eficiencia en el uso de recursos, minimizando la extracción de materias primas y reduciendo la generación de desechos. La implementación exitosa de este proceso contribuye a la sostenibilidad ambiental en el sector de la construcción. Ejemplo: Imagina la construcción de un edificio residencial de varios pisos. A continuación se detallan las etapas del proceso: 1. Extracción de Materias Primas: Se extraen materiales como el cemento, la madera y el metal necesarios para la construcción. Esto implica la extracción de 16 minerales para el cemento, la tala de árboles para la madera y la obtención de minerales para producir metal. 2. Producción de Materiales: Las materias primas se transforman en materiales de construcción en diferentes instalaciones. El cemento se produce mediante la combinación de materiales como la piedra caliza y la arcilla, la madera se procesa en aserraderos y el metal se funde y se forma en fábricas. 3. Construcción e Implementación: Los materiales se utilizan para erigir el edificio, desde los cimientos hasta la estructura y los acabados interiores. Durante esta fase, los productos se integran en la construcción y comienzan a cumplir su función habitacional. 4. Uso y Mantenimiento: Una vez que el edificio está terminado, se utiliza como residencia. Se lleva a cabo el mantenimiento regular, como limpieza, reparaciones menores y actualizaciones, para garantizar la habitabilidad y seguridad a lo largo del tiempo. 5. Demolición o Renovación: Con el paso de los años, el edificio puede llegar al final de su vida útil o requerir renovaciones importantes. En este caso, se realiza una demolición controlada o se procede con la renovación para adaptar el edificio a nuevas necesidades. 6. Reciclaje y Reutilización: Durante la demolición o renovación, se recuperan los materiales como el cemento, la madera y el metal. Estos pueden ser reciclados para producir nuevos materiales de construcción o reutilizados en otros proyectos de construcción, cerrando así el ciclo de vida de los productos. 17 Este ejemplo ilustra cómo el proceso de transformación de productos utilizados en ingeniería civil se aplica en la construcción de edificios residenciales, desde la extracción de materias primas hasta el reciclaje y la reutilización de los materiales utilizados. 18 Conclusiòn 19 Bibliografìa Castillo, J. (n.d.). Encuentra aquí información de Importancia de la Geología en la Ingeniería Civil para tu escuela ¡Entra ya! | Rincón del Vago. El Rincón del Vago. Retrieved January 27, 2024, from https://html.rincondelvago.com/importancia-de-la-geologia-en-la-ingenieria-civil.html ¿Por qué es tan importante la geología para los ingenieros civiles? (n.d.). ACI Corporation. Retrieved January 27, 2024, from https://acicorporation.com/espanol/por-que-es-tan-importante-la-geologia-para-los-ingeni eros-civiles/ RIANO, J. A. (2018, February 15). Que tan importante es la geología en la ingeniería civil. Medium. Retrieved January 27, 2024, from https://medium.com/@2520171085/que-tan-importante-es-la-geolog%C3%ADa-en-la-in genier%C3%ADa-civil-43968cdcebb2 20 Anexos Pozos de Punta de Captaciòn Centrales Hidroelèctricas Subterráneas Cimentaciòn de Presas Obra de Control Fluvial Perforaciòn de Lumbreras Cimentaciòn de Puentes 21 Campos de Aviaciòn Carreteras Canal de Panamà Central Hidroelèctrica de Three Gorges (China) Tùnel del Canal de La Mancha Carretera de La Muerte (Bolivia) 22 Presa de Asuàn (Egipto) Puente Golden Gate (Estados Unidos)
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