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Cot Álcega, Alberto Índice i Índice por capítulos Capítulo 1. Introducción…………………………………………………………... Capítulo 2. Situación actual de la docencia de la geotecnia………….…………… Capítulo 3. Necesidades de conocimientos geotécnicos por parte de los profesionales………………………………………………………….. Capítulo 4. Análisis de la necesidad de redactar nuevos libros de geotecnia……... Capítulo 5. Pautas para la redacción de un nuevo texto de geotecnia para ingenieros……………………………………………………………... Capítulo 6. Síntesis de conclusiones………………………………………………. Referencias………………………………………………………………………… Otra bibliografía consultada……………………………………………………….. 1 11 31 57 73 103 105 113 Anejo I. Anejo II. Anejo III. Anejo IV. Anejo V. Anejo VI. Anejo VII. Estudios de ingeniería de caminos, canales y puertos Estudios de ingeniería técnica de obras públicas Estudios de arquitectura Entrevistas a ingenieros civiles Entrevistas a arquitectos Análisis bibliográfico Borradores de dos capítulos de muestra Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura ii Índice iii Índice Capítulo 1. Introducción 1.1 Objetivos y motivación.……………………………………….... 1.2 Contenido.………………………………………………………. 1.3 Definiciones relativas al estudio del terreno....…………………. 1.3.1 Geo-ingeniería o ingeniería del terreno.…………………... 1.3.2 Geotecnia, mecánica de suelos e ingeniería geotécnica.….. 1.4 Breve resumen de la evolución de la geotecnia y su docencia..… 1 2 4 4 6 7 Capítulo 2. Situación actual de la docencia de la geotecnia 2.1 Introducción.……………………………………………………... 2.2 Ingeniería civil.…………………………………………………... 2.2.1 Ingeniería de caminos, canales y puertos………...……….. 2.2.2 Ingeniería técnica de obras públicas.……………………… 2.3 Arquitectura.……………………………………………………... 2.4 Perspectivas futuras de los planes de estudio.………………….... 2.5 Comparación entre titulaciones.…………………………………. 11 13 13 18 23 27 28 Capítulo 3. Necesidades de conocimientos geotécnicos por parte de los profesionales 3.1 Introducción...……………………………………………………. 3.2 Ingeniería civil...…………………………………………………. 3.2.1 Competencias legales de los ingenieros civiles…………… 3.2.2 La geotecnia en los campos de actuación de los ingenieros civiles.…………………………………….………………. 3.2.3 El ejercicio de los ingenieros civiles...……………………. 3.2.4 Conocimientos geotécnicos requeridos por el ejercicio de la ingeniería civil...…………………………………….. 31 32 32 37 39 42 Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura iv 3.3 Arquitectura...……………………………………………………. 3.3.1 Competencias legales de los arquitectos..………………… 3.3.2 Realidad del ejercicio de los arquitectos..………………… 3.3.3 Conocimientos geotécnicos requeridos por el ejercicio de la arquitectura...………………………………………... 3.4 Comparación entre profesionales...……………………………… 3.5 Adecuación de los estudios a la realidad profesional..…………... 46 46 48 50 53 54 Capítulo 4. Análisis de la necesidad de redactar nuevos libros de geotecnia 4.1 Requerimientos de textos destinados a ingenieros civiles…………… 4.1.1 Condicionantes de los estudios y del ejercicio profesional……. 4.1.2 Puntos básicos a cumplir por los textos destinados a ingenieros civiles………………………………………………………….. 4.2 Requerimientos de textos destinados a arquitectos………………….. 4.2.1 Condicionantes de los estudios y del ejercicio profesional……. 4.2.2 Puntos básicos a cumplir por los textos destinados a arquitectos……………………………………………………... 4.3 Posibilidad de textos comunes de arquitectura e ingeniería civil……. 4.4 Análisis de la bibliografía existente…………………………………. 4.4.1 Textos analizados……………………………………………… 4.4.2 Método de análisis…………………………………………….. 4.4.3 Resumen del análisis…………………………………………... 4.5 Adecuación de los textos existentes a los requerimientos detectados. Justificación de la escritura de un texto para ingenieros civiles…….. 57 57 59 60 60 61 61 62 62 63 66 69 Capítulo 5. Pautas para la redacción de un nuevo texto de geotecnia para ingenieros 5.1 Introducción. Condicionantes generales……………………………... 5.2 Definición del contenido…………………………………………….. 5.2.1 Listado básico de contenidos………………………………….. 5.3.2 Elección de contenidos………………………………………… 5.3 Orden de los contenidos……………………………………………... 5.3.1 Experiencias en los textos existentes…………………………... 5.3.2 Elección del orden……………………………………………... 5.4 Propuesta de índice…………………………………………………... 5.5 Enfoque de los capítulos……………………………………………... 5.6 Redacción de los capítulos…………………………………………... 73 75 75 79 85 85 91 96 101 102 Capítulo 6. Síntesis de conclusiones……………………………………….... 103 Agradecimientos v Agradecimientos En primer lugar deseo agradecer toda la ayuda prestada para la redacción directa de esta tesina. Por ello es obligado en primera instancia mencionar a los tutores de este trabajo, Alejandro Josa y Sebastià Olivella, ya que sin su esfuerzo y dedicación el trabajo hoy presentado sería mucho más imperfecto e incompleto o hubiera tratado de un tema totalmente diferente, ya que tras meses de trabajo tuvieron que reconvencerme de la existencia real de una tesina en la idea inicial de este trabajo (al final han tenido razón con creces). También es obligado mencionar a Josep Suriol cuya aportación ha sido fundamental en la elaboración del último anejo. Quiero agradecer a Mª Ángeles Cot y Estanislao Martí el tiempo dedicado y el esfuerzo invertido leyendo atentamente los múltiples borradores de este trabajo y a Raül Esteve su ayuda en la paginación de algunos de los anejos. Por último, deseo agradecer el tiempo y la amabilidad de todos los profesionales de la ingeniería civil y de la arquitectura que han aceptado conversar conmigo y han permitido introducir la realidad de sus profesiones en este trabajo, las conclusiones del cual sin su aportación cojearían. Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura vi Con este trabajo concluyo mi etapa formándome como profesional a través de estudios reglados, ha sido un largo recorrido que ha finalizado en un punto nunca soñado cuando con trece años inicié los estudios de Formación Profesional en la especialidad de Delineación. Es por ello que quiero aprovechar la ocasión para agradecer a todos los que me han ayudado en estos once años. El espacio para ello es limitado y son tantos que no puedo mencionar a todos, espero me disculpen los ausentes en las siguientes líneas. En primer lugar debo dar las gracias a mi familia a la que siempre he tenido al lado en los momentos difíciles y de tensión, padres, hermanos y sobrinos (los únicos capaces de arrancarme una sonrisa en época de exámenes), también a Santiago Soriano que sin ser de la familia se ha comportado como si lo fuera. En segundo lugar a las amistades que he tenido al lado en estos años: a Raül amigo de toda la vida y soporte informático, Meri, Jano, Edu y Julio las grandes amistades que he dejado del paso por los estudios de Obras Públicas, y Estanis, David y Sergio con los que he compartido mi paso por Caminos. En tercer lugar quiero agradecer a Ignacio Mendialdúa la formación recibida en su despacho y su ayuda en múltiples ocasiones. Y por último a Alejandro Josa, tutor de mis tres trabajos fin de carrera, por la confianza prestada, por las oportunidades ofrecidas y especialmente porque en muchas ocasiones ha trascendido la barrera de tutor y me ha aconsejado como amigo. A todos gracias. GEOTECNIA PARA INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA Autor:Alberto Cot Álcega Tutores: Alejandro Josa García-Tornel y Sebastià Olivella Pastallé RESUMEN Los libros existentes de geotecnia no se adaptan completamente a la docencia de esta materia que se desarrolla en las escuelas de ingeniería civil y arquitectura. Por otra parte los profesionales que requieren ampliar sus conocimientos de geotecnia en ocasiones no encuentran libros que les permitan recordar los conocimientos adquiridos durante su etapa de estudio y, a su vez, los actualicen al nivel docente actual y los amplíen. En este trabajo en primer lugar se han comprobado estas realidades. Para ello se han llevado a cabo dos análisis. En el primero se ha estudiado la carga lectiva, los contenidos y el entorno docente de las asignaturas geotécnicas impartidas en las carreras de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, Ingeniería Técnica de Obras Públicas y Arquitectura. En el segundo se han concretado los conocimientos de geotecnia que necesitan los ingenieros civiles y los arquitectos, a través de estudiar sus competencias y realizar entrevistas con algunos de estos profesionales en activo. Con estos dos estudios se ha podido analizar si la docencia de la geotecnia en las carreras se adapta a las necesidades de los profesionales. Para ingeniería la respuesta a esta cuestión ha sido afirmativa, mientras que para arquitectura negativa. En algunas escuelas de arquitectura podrían aprovecharse mucho mejor los pocos créditos destinados a la geotecnia con temarios más adaptados a las necesidades de los profesionales. A través de los dos estudios anteriores también se han detectado los puntos básicos a cumplir por los libros de geotecnia para ser útiles a profesionales y estudiantes. Estos requisitos se han agrupado en los siguientes conceptos: contenidos, ordenamiento de éstos, enfoque y estructura. Esto ha permitido concluir que los libros destinados a ingenieros civiles pueden ser de utilidad para arquitectos. Sin embargo lo contrario no es posible ya que, pese coincidir los requisitos de ordenamiento, enfoque y estructura, los ingenieros requieren más contenidos, en especial de mecánica de suelos. Tras analizar gran parte de la bibliografía recomendada por los profesores de geotecnia de las escuelas de ingeniería civil y arquitectura, con el fin de comprobar si existen libros que verifiquen los puntos detectados, se ha podido llegar a nuevas conclusiones. Una de ellas ha sido la inexistencia de libros adaptados a los temarios de geotecnia de los planes de estudio de ingeniería civil y que, a la vez puedan ser de utilidad a profesionales que quieran ampliar sus conocimientos recordándoles los adquiridos durante su etapa de estudio y adecuándolos al nivel actual. Otra conclusión es que existen libros que cumplen los puntos básicos para arquitectos. Éstos, además, pueden servir de pauta para solucionar la situación negativa en la docencia de la geotecnia de algunas escuelas. Detectada la necesidad de escribir un nuevo libro de geotecnia, se han sentado las bases para la redacción de éste, de forma que se adapte principalmente a la realidad docente y profesional de la ingeniería civil, a la vez que pueda ser de utilidad para arquitectos. Para realizar esta tarea, aparte de los estudios anteriores, ha sido muy importante la realización de un análisis detallado de la bibliografía existente centrado en observar las virtudes y defectos de los contenidos tratados, el orden en que estos se exponen, el enfoque escogido para las explicaciones y la estructuración de la obra. De todos éstos parámetros se han establecido las pautas a seguir en la redacción del futuro libro y se ha detallado, a modo de índice, todos los capítulos con los contenidos que deben desarrollarse en cada uno de ellos y en el orden en el que se debe hacer. Además de todas las conclusiones acabadas de presentar, directamente relacionadas con el título de este documento y los objetivos con los que se ha realizado, de este trabajo se pueden extraer dos conclusiones más de igual importancia que las anteriores. En primer lugar la definición de una metodología objetiva para la preparación de un libro que se adapte a una realidad docente y laboral de una determinada profesión, también aplicable en la elaboración de temarios. Y, en segundo lugar, el tema abordado por esta tesina, sin lugar a dudas atípico, demuestra que los campos de investigación en las escuelas de ingeniería civil en los que pueden participar los alumnos a través de tesinas es más amplio del habitual, siempre que se planteen teniendo en cuenta los perfiles de los estudiantes. GEOTECHNIQUE FOR CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE Author: Alberto Cot Álcega Tutors: Alejandro Josa García-Tornel y Sebastià Olivella Pastallé ABSTRACT Existing books on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (SM&GE) are not completely appropriate for the subjects taught in Civil Engineering and Architecture schools (CE&As). At the same time, professionals have difficulties to find appropriate books for reviewing, updating or extending their knowledge on these subjects. First of all, the study presented here shows these facts by means of two different analysis. The first one deals with the subjects on SM&GE included in the curricula of the Spanish CE&As. The second one deals with the knowledge on SM&GE that Civil Engineers and Architects require. This second analysis is based on the type of projects in which Civil Engineers and Architects are entitled to take part and on several interviews with professionals of both fields. These two analysis have permitted to know whether the subjects on SM&GE taught at the Spanish CE&As fit the needs of the corresponding professionals. The results show that the subjects taught fit the needs in the case of Civil Engineering, but not in the case of Architecture. It seems that some Architecture schools should change the subjects taught in the (few) hours devoted to SM&GE to adapt them to professionals’ needs. The research carried out has identified the basic aspects to be considered in order to get books on SM&GE useful to students and professionals. These aspects have been structured in the following points: table of contents, order of them, type of approach (point of view) and global structure. This has allowed to conclude that books for Civil Engineering can be used to teach Architects, but not the opposite. The basic reason is that Engineers need more contents (for instance in the field of Soil Mechanics). The main books recommended by professors of different CE&As have been analysed in order to check how they fit the requirements and the following conclusions have been reached. The first one is that books on SM&GE useful to students and professionals requiring to review, update and extend their knowledge on these fields, do not exist. However, and this is the second conclusion, these books do exist in the case of Architects. Additionally, these books can help to improve the subjects on SM&GE taught in some schools. In the light of the study carried out here it seems clear that a new book in Spanish on SM&GE is required and its basis have been established. This book should be adapted to students and professionals in the field of Civil Engineering, and should be useful to Architects as well. An exhaustive analysis of the existing bibliography has been conducted in order to define such basis. This analysis has studied the contents of the books, their order, the approach (point of view) chosen to present them and the global structure of the book. Guidelines to write the future book have been defined using these four parameters. The chapters have also been specified with an index and a brief description of their contents. Two additional results have been obtained in the study conducted. The first one is the definition of an general methodologyto write a book adapted to the teaching of a specific subject and to the corresponding professional activity. The methodology proposed helps to define the table of contents, the order of them, their approach, etc. The second one is that undergraduate thesis can deal with some atypical subjects, like the one chosen here, that extends the usual field of topics selected. Capítulo 1. Introducción 1 Capítulo 1. Introducción 1.1 Objetivos y motivación Tradicionalmente la docencia de la geotecnia que se ha desarrollado en las escuelas de ingeniería civil y arquitectura no se ha adaptado a los libros existentes, como lo demuestra la publicación de apuntes por muchos profesores. Además no existen libros en lengua castellana que desarrollen los últimos avances en investigación incorporados de forma más o menos generalizada en la docencia, como pueden ser los modelos de estado crítico que son especialmente útiles para entender el comportamiento tensión- deformación de los suelos. Esto es un problema ya que los estudiantes universitarios todavía presentan poca soltura para leer fluidamente en inglés, aunque es de esperar que esta situación mejorará en el futuro. Por otra parte los profesionales que requieren ampliar sus conocimientos de geotecnia no encuentran libros que les permitan recordar los conocimientos adquiridos durante su etapa de estudio y, a su vez, los actualicen al nivel docente actual. No permitiéndoles, de esta manera, mejorar sus conocimientos de forma genérica o poder acceder en condiciones a la lectura de textos especializados, manuales y artículos, en los que se desarrollan las técnicas más avanzadas de su interés, si lo que requieren es ampliar sus conocimientos en alguna área específica de la geotecnia. Es por todo ello que la presente tesina tiene como principal objetivo sentar las bases para la redacción de un nuevo libro de geotecnia, que se adapte a la realidad docente y profesional de la ingeniería civil y la arquitectura, definiendo sus contenidos, el orden de éstos y el enfoque de las explicaciones. Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 2 El objetivo anterior obliga a plantearse previamente dos objetivos más: el análisis de la adecuación de los estudios universitarios a la realidad laboral de estas profesiones, en cuanto a conocimientos de geotecnia se refiere, y el estudio de si es posible la existencia de libros de esta materia útiles, a la vez, para la formación de ingenieros civiles y de arquitectos. El estudio conjunto de ingeniería civil y arquitectura es debido, lógicamente, a que con pequeñas diferencias de envergadura, los problemas geotécnicos más habituales en ambas profesiones son similares: mayoritariamente el proyecto y construcción de estructuras de cimentación y de contención y la mejora del terreno a través de su compactación. Este hecho obliga a pensar, a priori, que la docencia de esta materia en ambas carreras debe ser igual. Quizá sorprenda la exclusión en este estudio de la profesión de aparejador o arquitecto técnico. Ello se debe a que sus competencias se centran en el control de la ejecución material de las obras de edificación, para lo cual si se requieren unos conocimientos geotécnicos son mínimos en comparación a los necesarios para realizar tareas de proyectista y de director de obra (este cargo, reservado básicamente a arquitectos, junto con el de director de ejecución material, reservado a arquitectos técnicos, es en los que divide la legislación actual la dirección facultativa de obras de edificación). La consecución de los objetivos planteados en este trabajo es especialmente interesante en la actualidad, porque se desarrolla en una época en la que se están consolidando dos cambios muy importantes en el mundo de la geotecnia. En primer lugar el entendimiento de la ampliación del campo de actuación de ésta, clásicamente centrada en la construcción de obras civiles, pero hoy en día extendiéndose por otros campos como la preservación y mejora del medio ambiente. En segundo lugar cambios en las herramientas de resolución de problemas, se está en el final de la etapa de consolidación de los métodos numéricos, generalizándose su uso en los despachos profesionales, hasta el momento sólo se empleaban ampliamente en los entornos de investigación. La docencia de la geotecnia no puede permanecer inmóvil frente estos cambios, debe reaccionar estudiando si éstos implican replantear sus métodos y/o sus contenidos tradicionales y, en caso afirmativo, actuar en consecuencia. Evidentemente estas cuestiones también han surgido y se han analizado en el presente trabajo. 1.2 Contenido Para lograr los objetivos presentados en el apartado anterior los análisis previos a la definición de la futura publicación no pueden centrarse únicamente en el estudio de las asignaturas geotécnicas de las carreras universitarias, que permiten el ejercicio de la ingeniería civil y la arquitectura, y en los conocimientos geotécnicos necesarios para el ejercicio de estas profesiones. Estos aspectos adquieren sentido y justificación en marcos de referencia más amplios. Por ello se deben tomar previamente en consideración los sucesivos marcos de referencia que los engloban. Este capítulo de introducción finaliza con dos apartados en este sentido. El primero presenta los campos de actuación de las disciplinas que estudian el terreno con fines ingenieriles, mostrando así la ampliación de estos campos en los últimos años. En este apartado también se Capítulo 1. Introducción 3 define geotecnia, mecánica de suelos e ingeniería geotécnica. No es el objetivo de esta tesina establecer unas definiciones universales de estos términos pero es necesario hacerlo para emplearlas a lo largo de ella asegurando un entendimiento homogéneo por todos los lectores. El último apartado es un resumen de la historia de la geotecnia y de su docencia. El estudio histórico de una ciencia tiene valor para el docente ya que le ayuda a plantear y conocer mejor los trabajos anteriores y a prever las tendencias futuras. El capítulo 2, Situación actual de la docencia de la geotecnia, muestra el número de créditos y los contendidos de las asignaturas geotécnicas impartidas en las carreras de ingeniería técnica de obras públicas, ingeniería de caminos, canales y puertos y arquitectura de las universidades españolas. También, como marco de referencia a lo anterior, se analizan los planes de estudio en los que se desarrollan estas asignaturas. Teniendo presente el momento de transición hacia un espacio universitario europeo se han presentado las perspectivas futuras sobre los temas abordados. El capítulo finaliza con una comparación entre las diferentes titulaciones. Este segundo capítulo resume y analiza toda la información recogida en los tres primeros anejos de esta tesina. Cada uno de ellos, dedicado a una titulación, reúne para todas la universidades que imparten la carrera correspondiente su plan de estudios, un resumen de las asignaturas geotécnicas ofertadas en el plan y la información disponible de ellas (objetivos, temario, bibliografía). El capítulo 3, Necesidades de conocimientos geotécnicos por parte de los profesionales, desarrolla, para las profesiones tratadas, las competencias de cada una de ellas y las diferentes formas de ejercerlas y, posteriormente, los conocimientos geotécnicos necesarios para poder actuar en cada una de las formas de ejercicio profesional. Por último, centrándose en los conocimientos geotécnicos requeridos, se comparan las profesiones y se analiza la adecuación de los estudios a la realidad profesional. Para la redacción de este capítulo, entre otras actuaciones, se han realizado varias entrevistas a profesionales de la ingeniería civil y de la arquitectura recogidas en los anejos IV y V.El capítulo 4, Análisis de la necesidad de redactar nuevos libros de Geotecnia, define en primer lugar, de forma separada para ingeniería civil y para arquitectura y con la información presentada en los dos capítulos anteriores, los puntos básicos a cumplir por un libro que verifique los objetivos planteados en la presentación. En segundo lugar, se analiza si es posible verificarlos con una única publicación para ambas titulaciones. Y finaliza, tras verificar si las publicaciones existentes se adaptan a los condicionantes establecidos, justificando la escritura de un libro destinado principalmente a ingenieros civiles, profesionales y estudiantes, de utilidad para profesionales de la arquitectura. El capítulo 5, Pautas para la redacción de un nuevo texto de geotecnia para ingenieros, define los contenidos y su ordenamiento, llegando a presentar una propuesta de índice de la futura publicación que verifique todos los objetivos y condicionantes previamente establecidos a lo largo de los capítulos anteriores. Como trabajo previo y fundamental a la redacción de los capítulos 4 y 5, se ha realizado un análisis profundo de una parte representativa de la bibliografía existente de libros de Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 4 geotecnia. Este análisis se presenta en el anejo VI. En él, para cada una de las obras tratadas se presenta su índice, un análisis de sus contenidos, de su ordenamiento y de su enfoque, entre otros aspectos. En el capítulo 6, con el que finaliza este trabajo, se resumen todas las conclusiones obtenidas en los anteriores capítulos. 1.3 Definiciones relativas al estudio del terreno Son muchos los sustantivos y locuciones nominales destinados a identificar el conjunto o una parte de la materia que trata el estudio del terreno con fines ingenieriles. Algunas de ellas son ingeniería del terreno, geotecnia, mecánica del suelo, ingeniería geotécnica, mecánica de rocas y geología aplicada. Entre los diferentes especialistas no existe consenso en su significado, llegando por ejemplo a emplearse algunas de ellas como sinónimos por algunos y como palabras con significados diferentes por otros, esto sucede con geotecnia y mecánica del suelo. No es objetivo de esta tesina establecer definiciones para cada una de estas designaciones, pero sí es necesario para lograr sus propósitos dos actuaciones en este sentido. En primer lugar establecer el ámbito actual de esta materia dedicada al estudio del terreno y, en segundo, concretar el significado de algunas de las palabras destinadas a diferenciar las materias en las que se divide, para poder utilizar esos nombres a lo largo de los sucesivos capítulos, asegurando que no existe ambigüedad en su significado por parte de todos los lectores. En especial de la palabra geotecnia, que forma parte del título del presente trabajo. 1.3.1 Geo-ingeniería o ingeniería del terreno En noviembre del año 2000 se celebró en Melbourne el Congreso GeoEng 2000 – An Internacional Conference on Geotechnical & Geological Engineering, gracias a una iniciativa conjunta de la Sociedad Internacional de Mecánica del Suelo e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE), de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (ISRM) y de la Sociedad Internacional de Ingeniería Geológica (IAGE). Otras asociaciones técnicamente relacionadas en mayor o menor grado se sumaron al evento: la Sociedad Internacional de Geo-Sintéticos, la Asociación Internacional de Túneles, la Asociación Internacional de Hidrogeólogos, la Comisión Internacional de Grandes Presas, la Asociación Internacional sobre Métodos Computacionales y Avances en Geomecánica y la Unión Internacional de Ciencias Geológicas – Grupo de Geología Ambiental. La palabra “geo-ingeniería” aparece con cierta frecuencia en las memorias de dicho congreso. En el primer volumen de trabajos invitados a este congreso se recoge la conferencia especial de Norbert R. Morgenstern (2000) titulada Common Ground, donde el autor plantea qué hacen, a qué problemas se enfrentan y quienes forman lo que denomina Capítulo 1. Introducción 5 “familia geotécnica”. Se trata de una presentación que resalta más los aspectos que unen que aquellos que distancian a los profesionales o expertos de la denominada “geo- ingeniería”. Morgenstern usa a menudo el término ingeniería geotécnica (“geotechnical engineering”), título que en la tradición española resulta específico y poco unificador. En efecto, el área de conocimiento que utiliza el Consejo de Universidades español para definir la especialidad representada por las tres sociedades indicadas es “ingeniería del terreno”, término que parece más genérico e integrador que el de ingeniería geotécnica, pero que no cuenta con un equivalente con la misma tradición en lengua inglesa. Morgenstern recurre a la definición de Anon (1999) aparecida en la revista Ground Engineering para definir su “geotechnical engineering”, que, en función de lo expuesto anteriormente, en castellano debería traducirse como ingeniería del terreno o, con vocación más internacional, como Geo-ingeniería. Anon define esta disciplina como “la aplicación de las ciencias de la Mecánica del Suelo, de la Mecánica de Rocas, de la Ingeniería Geológica y de otras disciplinas relacionadas, a la construcción en Ingeniería Civil, a las Industrias Extractivas y a la Preservación y Mejora del Medio Ambiente”. Cualquier definición sobre el alcance y contenidos de una disciplina puede ser criticada, unas veces por incompleta, otras por ser demasiado precisa y probablemente excluyente. Por ello conviene añadir a esa definición una lista de los campos de actividad y las habilidades propias de la ingeniería del terreno. En esta dirección Morgenstern (2000) clasifica las actividades que puede llevar a cabo un geo-ingeniero en la práctica profesional en 5 grandes áreas de trabajo: sistemas de soporte estructural, sistemas de control de fluidos, geo-estructuras subterráneas, geo- estructuras superficiales y mejora del terreno (ver figura 1.1). Esta visión es algo sesgada hacia la construcción en ingeniería civil. Algunos aspectos no ligados directamente a la construcción podrían incluirse en esa lista. Es el caso, por ejemplo, del estudio de riesgo geológico (deslizamientos, zonificación sísmica, etc.) y su gestión. Fig. 1.1 Áreas de trabajo de la “geotechnical engineering”, junto con las habilidades o conocimientos que requiere según Morgenstern (2000). Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 6 Como referencia en la confección de la lista de los campos de actividad de la ingeniería del terreno puede emplearse la relación de comités que se han creado dentro del Geo- Institute. Esta organización, de reciente creación desde la Asociación de Ingenieros Civiles de Estados Unidos (ASCE), tiene como objetivo integrar en una organización tanto a expertos en el área de la geo-ingeniería (ingenieros, geólogos, hidrogeólogos, etc.), como a fabricantes o técnicos con experiencia en la “geo-industria” (Geo-Institute, 2001). La lista de comités es la siguiente: • Aplicaciones computacionales. • Cimentaciones profundas. • Estructuras de contención. • Presas de materiales sueltos y taludes. • Ingeniería Geológica. • Geotecnia medio-ambiental. • Ingeniería Geofísica. • Geosintéticos. • Hidrología subterránea. • Inyecciones. • Pavimentos. • Mecánica de rocas. • Cimentaciones superficiales. • Dinámica de suelos. • Mejora del terreno. • Propiedades del suelo y modelización. • Reconocimiento del terreno para edificación. • Desarrollo sostenible. La génesis de este instituto es sin duda novedosa, lo cual puede interpretarse como un síntoma de la vitalidad de la denominada geo-ingeniería. Los comités surgidos pueden ser una indicación de los temas de interés en Estados Unidos, aunque cubren casitodo el espectro de la geo-ingeniería. Estas reflexiones permiten enmarcar la actividad dentro de la ingeniería del terreno. Aunque en sus orígenes ha sido una disciplina muy ligada a la actividad constructora de la ingeniería civil, en las últimas décadas se ha abierto a otros campos como los indicados anteriormente. Esto debe tenerse en cuenta en la docencia incluyéndolos en la medida de lo posible, aunque sólo sea en ejemplos o ejercicos, para, aunque de forma indirecta, concienciar al alumno de esta realidad. 1.3.2 Geotecnia, mecánica de suelos e ingeniería geotécnica La geo-ingeniería o ingeniería del terreno, como se ha visto en el apartado anterior, es una amplia disciplina, por lo que se ha dividido en áreas de estudio específicas. Una primera clasificación tradicional ha sido separar los estudios centrados en rocas de los de suelos. Evidentemente esta separación no da dos conjuntos disjuntos ya que en la Capítulo 1. Introducción 7 frontera entre suelo y roca hay una amplia zona con cantidad de terrenos de transición y existen teorías que son útiles a la vez para rocas y para suelos, sin necesidad de grandes cambios. Además, aparte de estos dos conjuntos de disciplinas, existen otras que discurren aparte sin diferenciar el tipo de terreno, como por ejemplo la geofísica. No existe consenso en el significado de la palabra geotecnia pero en esta tesina se utilizará para designar aquella parte de la ingeniería del terreno que aborda los estudios sobre terrenos formados por suelos. Ésta no es su definición más aceptada, ya que normalmente se define geotecnia sin excluir el estudio de las rocas, pero la mayoría de temarios de asignaturas y libros denominados geotecnia solamente abordan el estudio de los suelos, tratando únicamente aspectos relacionados con las rocas en aquellos temas en los que las teorías de suelos son útiles también en ese material. La geotecnia, así entendida, se puede dividir en dos partes, la mecánica de suelos y la ingeniería geotécnica. La primera trata del estudio tenso-deformacional del suelo sometido a cualquier tipo de fuerza. Y la ingeniería geotécnica emplea los conocimientos desarrollados por la mecánica de suelos a los fines propios de la ingeniería del terreno, como pueda ser el cálculo de cimentaciones. 1.4 Breve resumen de la evolución de la geotecnia y su docencia El estudio histórico de una ciencia puede tener valor, no sólo como simple curiosidad científica o como elemento de interés para el historiador, sino también como enseñanza para el docente e incluso para el profesional. Este tipo de estudios suele ayudar a plantear y conocer mejor los trabajos anteriores y a prever las tendencias futuras. Uno de los trabajos más completos sobre la historia de la geotecnia es el volumen publicado al efecto en el XI Congreso Internacional de Mecánica del Suelo e Ingeniería Geotécnica de San Francisco (ICSMFE, 1985), que incluye tres conferencias de Kérisel, Skempton y Peck. La primera de dichas exposiciones, de Jean Kérisel, trata de la historia de Ingeniería del Terreno hasta 1700. Obviamente no se puede hablar de una determinada tecnología geotécnica antes del siglo XVIII, sino de conocimientos empíricos y realizaciones concretas. A pesar de que existen trabajos sobre la técnica constructiva en la época romana o en la Edad Media, hasta el siglo XVIII la técnica del “maestro de obras” se guía fundamentalmente por el empirismo y es transmitida en el interior de los gremios. La segunda conferencia, de A.W. Skempton, considera el periodo 1700-1925. Esta separación no es arbitraria. Empieza en los inicios del siglo XVIII, con el avance del racionalismo y con el desarrollo de los institutos y escuelas técnicas de ingenieros, cuando la ciencia comienza a tener una importancia básica en la tecnología hasta entonces desarrollada únicamente a escala artesanal. Y finaliza con la publicación de la obra de Terzaghi (1925), que constituye el inicio de una nueva etapa para la geotecnia. Las fechas fundamentales de esta época corresponden a desarrollos analíticos de importancia, relacionados con teorías de cálculo. En el periodo indicado Skempton Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 8 distingue cuatro etapas diferenciadas: pre-clásica, clásica primera fase, clásica segunda fase y moderna. La primera fase de lo que se entiende por mecánica del suelo clásica, comienza con los trabajos de Coulomb (1776) sobre empuje de tierras y va hasta la publicación del libro de Rankine (1857) con sus teorías sobre el tema. Con los medios disponibles en esta etapa era preciso simplificar bastante el complejo comportamiento del suelo, alejándose de su comportamiento real. Durante la segunda fase de esta mecánica de suelos clásica, Skempton incluye los trabajos de Darcy, Boussinesq (1885) y los de O. Reynolds (1885 y 1886) sobre la dilatancia de los suelos. Todos ellos recurren principalmente a técnicas experimentales para estudiar el comportamiento del terreno. Finalmente, entre 1919 y 1925 se produce un gran avance sobre el conocimiento de las propiedades de la arcilla, incluyendo los estudios de Atterberg, de Fellenius y de sus colegas suecos sobre estabilidad de taludes y el inicio de los trabajos de Karl Terzaghi. Esta última época (1919-1925), definida según la evolución del desarrollo de los conocimientos geotécnicos, en la docencia se alarga aproximadamente unos veinte años más. En ella, pese a los avances, las enseñanzas transmitidas son básicamente conocimientos empíricos, pero se inicia la transmisión de procedimientos analíticos de cálculo. De éstos los preferidos de la época eran los apoyados en la estática gráfica (ver figura 1.2), cuya evolución según Jiménez (1971) llegó a refinamientos decadentes. Fig. 1.2 Cálculo a través de un método gráfico de los cuchillos y paredes de un cajón de aire comprimido. Tomado de Entrecanales (1936). Estos conocimientos se transmiten en las escuelas de ingeniería, originalmente militares y posteriormente civiles. La primera escuela de ingeniería civil del mundo es la École Nationale des Ponts et Chaussées, fundada en 1747 en París. En España se habrá de esperar a 1802, y las materias que durante ese primer año se explicaron, de acuerdo con el programa inicial, fueron: mecánica, hidráulica, geometría descriptiva y cálculo de empujes de tierras y bóvedas, así como estereotomía de las piedras y maderas (Sáenz, 1993). Pero a lo largo de esta época las enseñanzas geotécnicas no consiguen Capítulo 1. Introducción 9 constituirse como cuerpos de docencia independientes, sino que se explican conjuntamente con las enseñanzas de estructuras o puentes. Cabe destacar que durante esta época se inicia la publicación de textos docentes con los apuntes de las enseñanzas transmitidas en las escuelas y la edición de revistas a través de las cuales los ingenieros civiles dispersos por el territorio se transmiten sus experiencias, muchas de ellas relacionadas con la forma de superar problemas relacionados con el terreno. En España destacan los textos de Ribera (1925, 1929, 1931 y 1932) y Entrecanales (1936) y la publicación periódica Revista de Obras Publicas. El libro de Terzagui, Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage, publicado en 1925 se considera como el punto de partida de la nueva ciencia geotécnica. Sin embargo este trabajo no parece decisivo para los procedimientos constructivos ni para los métodos de cálculo. Pero sin duda su labor provoca el comienzo de una etapa de desarrollo espectacular para la geotecnia. La característica que hace especial a esta obra y a su autor es la plenitud de la aplicación del método experimental (padre de la ciencia moderna) a los problemas del terreno. La difusión de sus trabajos desencadenaría el comienzo de una nueva etapa en la historia de la geotecnia.La tercera conferencia del volumen que sirve de pauta al desarrollo de este apartado, describe brevemente los últimos 60 años de la geotecnia en el mundo. En realidad, a principios del siglo XX, la práctica de la ingeniería geotécnica se reducía al uso de códigos y normas sancionados por la experiencia. Sin embargo a partir de 1925, además del trabajo personal de Terzaghi, varias instituciones en los países más desarrollados (Estados Unidos, Inglaterra, Alemania y países nórdicos) llevan a cabo numerosas investigaciones en mecánica del suelo. Y tras la Segunda Guerra Mundial surge un desarrollo sin precedentes, que tiene una de sus manifestaciones en la organización de forma sistemática de congresos internacionales y regionales, y en la publicación periódica de numerosas revistas especializadas. El avance es tan rápido que los desarrollos de Terzaghi pueden considerarse clásicos a partir de 1960. Esta etapa se traduce a la docencia en la constitución de las cátedras destinadas exclusivamente a la geotecnia. Sumándose esta materia a los pilares de la formación de los ingenieros civiles junto con las estructuras y la hidráulica, que ya lo eran. En el caso español, en la escuela de Madrid, este paso no llega hasta 1960, año en el que se retira José Entrecanales Ibarra y su cátedra (“Cimientos y puentes de fábrica”) se desglosa en “Puentes y obras de fábrica” que pasa a ser ocupada por Carlos Fernández Casado y en “Geotecnia y cimientos” de la que se hace cargo José Antonio Jiménez Salas (Sáenz, 1993). La docencia en esta época se centra en la comprensión de los fenómenos que caracterizan el comportamiento del terreno y en la exposición de métodos analíticos para poder abordar el cálculo de estructuras geotécnicas. La expansión de la Geotecnia ha sido espectacular en los últimos veinte años, en los que se ha trabajado en aspectos aparentemente diversos, pero íntimamente relacionados entre sí. Una de las razones de esta evolución, entre otras muchas comunes con el resto de ciencias y disciplinas de la ingeniería, ha sido la facilidad al acceso de la informática, primero con las consolas y, posteriormente, con los ordenadores personales, que han desterrado los macroordenadores de los centros de cálculo. Ello ha hecho factible la Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 10 generalización del uso de los métodos numéricos en la investigación. Generalización hoy ya consolidada y que está llegando rápidamente a los despachos profesionales. No obstante, no debe pensarse que la aplicación de los métodos numéricos a la geotecnia sólo tiene veinte años de historia. En 1938, Southwell describe los métodos de relajación para resolver, prácticamente a mano, la ecuación de flujo en un medio poroso (Faure, 2000). Los primeros cálculos sistemáticos aparecen en la década de los 60, utilizando en general el método de las diferencias finitas. Otra fecha importante antes de la generalización de la aplicación de métodos numéricos a la geotecnia, es la publicación de la primera aplicación del método de los elementos finitos, atribuida al trabajo de Zienkiewicz y Cheung (Butters dams in complex rock formations, Water Power, vol.16, 193,1964). Así en un futuro la docencia de la geotecnia debe probablemente pasar a centrarse en la explicación de los fenómenos que controlan el comportamiento del terreno, relegando los métodos analíticos de cálculo a simples instrumentos docentes para facilitar la compresión de esos fenómenos y para que los alumnos y futuros ingenieros posean unas herramientas para obtener los órdenes de magnitud de los problemas a los que se enfrentan. Además también deben introducirse, en la medida de lo posible, los métodos numéricos aplicados a la geotecnia. Aunque nunca se debe olvidar que el papel de los métodos numéricos no es reinventar la geotecnia. Los conceptos de mecánica del suelo y de ingeniería geotécnica son en general independientes de los métodos numéricos, y es necesario conocerlos previamente para ser capaz de usar con criterio esas herramientas. Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 11 Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 2.1 Introducción Si se quiere escribir un libro de geotecnia que se adapte a la realidad docente de las escuelas de ingeniería civil y arquitectura uno de los principales condicionantes, evidentemente, son los contenidos de las asignaturas que se dedican a su docencia, el tiempo que se dispone para su enseñanza y los conocimientos que disfrutan los alumnos que los toman. En este capítulo se presentan todos estos condicionantes. Concretamente para determinar el tiempo disponible para la enseñanza de la geotecnia se repasa la carga lectiva y la tipología de las asignaturas destinadas a ello. La unidad de medida de la carga lectiva es el crédito, cada crédito equivale a diez horas docentes. Y las tipologías de asignaturas, según la clasificación que a estos fines interesa, son dos: obligatoria u optativa. A su vez, para descubrir los conocimientos que los alumnos disponen al estudiar las asignaturas geotécnicas, se analizan los planes de estudio en los que se enmarcan. El objetivo fundamental de este análisis es conocer si los alumnos cuando cursan estas asignaturas han superado o están cursando asignaturas que les dan una sólida base de conocimientos matemáticos y físicos, si han recibido enseñanzas de alguna otra materia relacionada con la ingeniería del terreno, como por ejemplo geología, si disponen de conocimientos de mecánica de medios continuos y si conocen técnicas de métodos numéricos. Una base sólida en matemáticas, física y, también pero en menor grado, en química, es la base de conocimientos científicos para enfrentarse a cualquier asignatura técnica. Además permite el empleo de un aparato matemático complicado, que en el caso de la geotecnia tanto en la demostración de algún modelo como en la resolución de problemas fácilmente se requiere y, asimismo, confiere al alumno una amplia capacidad de análisis y resolución de problemas. Aunque también hay que tener en cuenta que si los alumnos llegan a las asignaturas de geotecnia tras una formación básicamente centrada en aspectos científicos, es segura la asimilación con facilidad por parte de éstos de aspectos matemáticos y abstractos, pero todavía tienen dificultades en pasar de dichos razonamientos a la aplicación y a la simulación de fenómenos físicos. Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 12 El conocimiento de alguna área relacionada directamente con la ingeniería del terreno, como geología, asegura que el alumno conoce la especial naturaleza del material sobre el que tratan las asignaturas geotécnicas, el terreno, e incluso está familiarizado, en función del área estudiada, con la forma de enfocar los problemas en esta materia, en muchas ocasiones a través de simplificaciones y abstracciones, a veces muy groseras, que la primera vez que ven los alumnos les sorprende enormemente. Disponer de conocimientos de mecánica de medios continuos es fundamental, ya que esta materia se puede considerar como un pilar de la mecánica de suelos. Y ayuda enormemente, ya que libera de la explicación de algunos conceptos propios de esta materia necesarios para abordar algunos temas de mecánica de suelos, como por ejemplo los de tensión, deformación o ecuación constitutiva. Conocer técnicas de métodos numéricos es necesario si se quiere alcanzar el objetivo, presentado en el capítulo anterior, de incorporar, en la medida de lo posible, la explicación de su aplicación a la geotecnia. Este análisis, de la formación complementaria recibida al cursar las asignaturas geotécnicas, ayuda a comprender el perfil, en cuanto a conocimientos se refiere, en el que se forman los diferentes profesionales y a comprender la limitaciónde algunas titulaciones para ofrecer profesionales capaces de ser especialistas en esta materia. La docencia de la geotecnia en las escuelas de ingeniería civil y arquitectura se enmarca dentro de los planes de estudio de cinco titulaciones, cuatro en el ámbito de la ingeniería civil y una en el de la arquitectura. Evidentemente la de arquitectura es la propia titulación de arquitectura. Las de ingeniería civil son la de ingeniería de caminos, canales y puertos (ICCP) y las tres especialidades de ingeniería técnica de obras públicas (ITOP), construcciones civiles, hidrología y transportes y servicios urbanos, que dan lugar, cada una de ellas, a una titulación diferente. A continuación, en este segundo capítulo, se presentan todos los análisis introducidos anteriormente agrupados en primer lugar para ICCP, posteriormente para las tres titulaciones de ITOP conjuntamente y, finalmente, para arquitectura. El capítulo finaliza con una comparación de todas las titulaciones. Todos estos análisis se basan en la información recopilada en las guías docentes de las escuelas que imparten estas titulaciones en el ámbito de España, todas ellas incluidas en las referencias. Toda la información útil recogida de ellas a los efectos de este trabajo se presenta en los anejos I, II y III de la presente tesina. El anejo I dedicado a ICCP, el anejo II a las tres titulaciones de ITOP y el anejo III a arquitectura. Cada anejo presenta en primer lugar el listado de los créditos troncales de la carrera. Éstos son aquellos que obligatoriamente, por ley, se han de incluir en todos los planes de estudio de cualquier titulación que se desarrolle en universidades españolas. La presentación de estos créditos no exime de presentar los planes de estudio de cada escuela, ya que normalmente los créditos troncales representan como mucho el 50% del total de la carga lectiva, lo que teniendo en cuenta el 10% mínimo de créditos de libre elección que fija la legislación, cada plan de estudios es en un 40% original de la escuela que lo imparte. En segundo lugar, en estos anejos, se muestra para cada una de las escuelas universitarias españolas en que se imparte la titulación en cuestión, con el Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 13 plan de estudios adaptado al actual Real Decreto 1497/1987 (Directrices generales comunes de los planes de estudio de los títulos de carácter oficial y validez en todo el territorio nacional), los apartados que se describen a continuación: 1. Estructura del plan de estudios. En este primer apartado se presenta el plan de estudios listando todas las asignaturas y los créditos de las mismas ordenados por cursos y en el caso de las optativas en listados aparte. En estos listados se señalan tipográficamente, a través del empleo de negrita, las asignaturas relacionadas con el estudio del terreno. El objetivo de este apartado es permitir observar rápidamente el entorno docente en que se encuentran las asignaturas geotécnicas. 2. Oferta de asignaturas geotécnicas en el plan de estudios. En este apartado se resumen el nombre, el curso y los créditos de las asignaturas dedicadas al estudio del terreno. Su objetivo es permitir con una rápida lectura conocer el trato de la enseñanza de los aspectos relacionados con el terreno en una determinada escuela. 3. Presentación de las asignaturas geotécnicas ofertadas con carácter común. En este apartado se muestran los objetivos, el temario y la bibliografía, si se ha podido conseguir, de las asignaturas geotécnicas ofertadas con carácter común, es decir obligatorias para todos los alumnos independientemente de su elección de asignaturas optativas. Este apartado no se presenta para todas las escuelas, porque no ha sido posible obtener esta información de todas ellas. En el caso del anejo II, dedicado a los estudios de ITOP, se añade un apartado introductorio en el que se relacionan las titulaciones que se imparten en la escuela a analizar, ya que en la mayoría de centros no se ofertan las tres titulaciones. Concretamente todo esto se muestra para ocho de las nueve escuelas existentes que imparten ICCP, para trece de las dieciséis que imparten alguna titulación de ITOP y para diecisiete de las dieciocho escuelas que imparten arquitectura. No se ha trabajado sobre el resto de escuelas porque no tienen sus planes de estudio adaptados a la legislación actual lo que no los hace comparables al resto. 2.2 Ingeniería civil 2.2.1 Ingeniería de caminos, canales y puertos La legislación actual a través de la figura de los créditos troncales asegura como mínimo en todos los planes de estudio de ICCP la docencia en el primer ciclo de 12 créditos titulados Ingeniería y morfología del terreno que relaciona con la geología aplicada, la mecánica de rocas y la mecánica de suelos, y en el segundo ciclo de 9 créditos que denomina Ingeniería del terreno y que relaciona con la geotecnia, las cimentaciones y la dinámica de suelos y rocas. Todos estos créditos incluyen la docencia de la geotecnia, los primeros solamente a través de su relación con la mecánica Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 14 de suelos y los segundos en su totalidad. Así, en un primer análisis, podría establecerse como mínimo en 9 créditos los destinados a la docencia de la geotecnia en las carreras de ICCP, correspondientes a los créditos troncales de llamados Ingeniería del terreno. Pero al crear los planes de estudio cada escuela es libre de aumentar estos créditos. Para ver como se ha aplicado esta legislación en las diferentes escuelas que imparten ICCP con el plan de estudios adaptado a ella, en la tabla 2.1 se muestran por un lado los créditos obligatorios destinados a geotecnia y por otro los destinados al resto de materias de ingeniería del terreno, separados, en ambos casos, según si se imparten en el primer o segundo ciclo. La información de esta tabla se complementa con la mostrada en la 2.2 en la que se pueden observar, para cada escuela en la que se imparte ICCP, todas las asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno que se ofertan. Para relacionar rápidamente ambas tablas, las asignaturas geotécnicas obligatorias cuyos créditos están representados en la tabla 2.1 se muestran en la 2.2 en tipografía negrita. Tabla 2.1 Distribución de los créditos obligatorios destinados a la docencia de la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ICCP adaptados a la actual legislación. Créditos obligatorios destinados a geotecnia Créditos obligatorios destinados a otras materias de ingeniería del terreno Universidad y Escuela 1r ciclo 2º ciclo 1r ciclo 2º ciclo Universidad Alfonso X el Sabio Escuela Politécnica Superior - 12 12 - Universidad de Burgos Escuela Politécnica Superior 7.5 12 6 - Universidad de Cantabria E.T.S.I.C.C.P. de Santander - 15 12 - Universidad de Castilla y la Mancha E.T.S.I.C.C.P. de Ciudad Real - 9 12 - Universidad de Granada E.T.S.I.C.C.P. de Granada - 15 24 - Universidad de La Coruña E.T.S.I.C.C.P. de La Coruña 3 12 9 - Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona - 18 13.5 3 Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia 6 6 6 4.5 En la tabla 2.1 puede verse como en la mayoría de escuelas los 12 créditos troncales del primer ciclo se dedican a asignaturas no geotécnicas. Normalmente estos créditos se consumen en asignaturas que, con nombres como Geología, Geología aplicada, o Ingeniería y morfología del terreno, explican conceptos de mineralogía, de petrología, de procesos de formación del relieve y, en algunos casos, aspectos más aplicados como nociones de prospección. En la misma tabla se observa también como en la mayoría de escuelas los créditos impartidos en el segundo ciclo en relación a la docencia de la ingeniería del terreno sedestinan a geotecnia, y en todos los casos más de los 9 créditos troncales. La excepción a esto es la escuela de Ciudad Real, que con un plan de estudios muy innovador se limita a impartir los créditos troncales. Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 15 Tabla 2.2 Oferta de asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ICCP adaptados a la actual legislación (OB: obligatoria; OP: optativa). Universidad y escuela Asignatura Créditos Tipo Curso Ingeniería y morfología del terreno 12 OB 1º Ingeniería del terreno 12 OB 4º Procedimientos especiales de cimentación 6 OP 5º Universidad Alfonso X el Sabio Escuela Politécnica Superior Investigación, excavación, explotación y gestión de aguas subterráneas 4.5 OP 5º Geología aplicada 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 7.5 OB 2º Ingeniería del terreno 12 OB 3º Cimentaciones especiales 6 OP 5º Excavaciones a cielo abierto y túneles 4.5 OP 5º Universidad de Burgos Escuela Politécnica Superior Patología, recalces y mejora del terreno 4.5 OP 5º Geología aplicada 6 OB 1º Ingeniería y morfología del terreno 6 OB 2º Geotecnia I 6 OB 3º Hidrogeología básica 6 OP 3º Geotecnia II: ingeniería del terreno 9 OB 4º Modelos digitales en hidrogeología 4.5 OP 4º y 5º Túneles y excavaciones profundas 4.5 OP 4º y 5º Cimentaciones 4.5 OP 4º y 5º Geotecnia vial 4.5 OP 4º y 5º Ingeniería geológica en presas y embalses 4.5 OP 4º y 5º Universidad de Cantabria E.T.S.C.C.P. de Santander Intensificación en ingeniería del terreno 4.5 OP 4º y 5º Ingeniería del terreno 6 OB 1º Morfología del terreno 6 OB 2º Universidad de Castilla y la Mancha E.T.S.C.C.P. de Ciudad Real Ingeniería del terreno II 9 OB 3º Geología 12 OB 1º Geomorfología 12 OB 2º Mecánica de suelos 9 OB 3º Geotecnia y cimientos 6 OB 4º Universidad de Granada E.T.S.I.C.C.P. de Granada Mecánica de rocas 6 OP 5º Ingeniería y morfología del terreno* 12 OB 2º Ingeniería del terreno II 12 OB 3º Cimentaciones especiales 6 OP 5º Hidrología subterránea 6 OP 5º Ingeniería del terreno III 6 OP 5º Universidad de La Coruña E.T.S.I.C.C.P. de La Coruña Mecánica de rocas 6 OP 5º * La asignatura Ingeniería y morfología del terreno destina aproximadamente 9 de sus créditos a aspectos relacionados con la geología y 3 a conceptos de mecánica de suelos, por ello los valores que aparecen en la tabla 2.1 referentes a la escuela de La Coruña no coinciden con ninguna asignatura entera. Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 16 Tabla 2.2 (cont.) Oferta de asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ICCP adaptados a la actual legislación (OB: obligatoria; OP: optativa). Universidad y escuela Asignatura Créditos Tipo Curso Geología 7.5 OB 2º Ingeniería geológica 6 OB 2º Mecánica del suelo 12 OB 3º Hidrología subterránea 3 OB 3º Cimentaciones 6 OB 4º Mecánica de rocas 4.5 OP 5º Túneles 4.5 OP 5º Ampliación de hidrología subterránea II 4.5 OP 5º Sismología 4.5 OP 5º Ingeniería geotécnica 6 OP 5º Prospección geofísica 4.5 OP 5º Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona Geología del cuaternario 4.5 OP 5º Geomorfología 4.5 OP 1º Geología aplicada a las OO.PP. 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 6 OB 2º Geología aplicada a las OO.PP. II 4.5 OB 3º Geotecnia y cimientos II 6 OB 4º Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia Ingeniería del terreno 18 OP 5º Los créditos destinados a la docencia de la geotecnia normalmente están situados en el segundo ciclo, sólo hay dos excepciones (Burgos y Valencia) en el que una parte se desarrolla en el segundo curso. El número de esos créditos varía desde los 9 en la escuela de Ciudad Real a los 19.5 en la escuela de Burgos. Existen dos escuelas que destinan 12, tres 15 y una 18. Estos créditos se destinan a la enseñanza en primer lugar de mecánica de suelos y en segundo lugar a ingeniería geotécnica, estas partes en muchas ocasiones dan lugar a dos asignaturas diferentes (ver tabla 2.2). De mecánica de suelos en todas las escuelas se explican los temas de propiedades e identificación de suelos, el agua en el terreno, técnicas experimentales, comportamiento tensión-deformación y resistencia de suelos, consolidación y aspectos de los suelos no saturados normalmente relacionados con el tema de la compactación. Estos temas se exponen con más o menos profundidad en función del profesor y, evidentemente, de la carga lectiva, que varía desde los 12 créditos en Barcelona a los 4.5 en Ciudad Real. Respecto a los temas de ingeniería geotécnica, en todas las escuelas se abordan conceptos de reconocimiento, cimentaciones (superficiales y profundas), estructuras de contención (muros y pantallas) y taludes, en algunos casos se incluyen temas de mejora del terreno e instrumentación, aunque éstos normalmente están en los temarios de asignaturas optativas reservadas a los últimos cursos. En este caso la profundidad también depende de la carga lectiva que varía desde los 12 créditos en Burgos a los 4.5 en Ciudad Real. Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 17 Respecto a asignaturas optativas dedicadas a la ingeniería del terreno, la oferta es muy variada en función de las escuelas, los dos extremos son en un lado Barcelona y Santander, ambas con 7 asignaturas que suman un total de 33 créditos, y en el otro Ciudad Real con una oferta nula. Estas asignaturas, en el caso de ofertarse, en su mayoría están situadas en los últimos cursos. En ellas los temas más abordados, llegando a constituir asignaturas independientes, son cimentaciones especiales, mecánica de rocas y túneles y excavaciones subterráneas. En las escuelas que agrupan las asignaturas optativas en bloques de intensificación o especialidades, en el caso de tener una amplia oferta de asignaturas de ingeniería del terreno crean con ellas una especialidad y en el caso de disponer de menos las agrupan con algunas de estructuras creando la intensificación de estructuras y cimientos. Respecto al entorno en el que se desarrolla la docencia de las asignaturas geotécnicas obligatorias en cuanto a conocimientos de otras materias relacionadas con la ingeniería del terreno, como se ha visto, únicamente se puede asegurar que el alumno conoce el terreno desde una visión geológica, no estando familiarizado con el estudio desde un punto de vista más ingenieril. En cuanto al entorno docente de conocimientos matemáticos, físicos, de mecánica de medios continuos y métodos numéricos, la actual legislación asegura la docencia de los siguientes créditos troncales: • Fundamentos matemáticos de la ingeniería, 12 créditos situados en el primer ciclo relacionados con álgebra lineal, cálculo infinitesimal, integración, ecuaciones diferenciales, estadística y métodos numéricos. • Fundamentos físicos de la ingeniería. Mecánica: 12 créditos situados en el primer ciclo relacionados con fenómenos ondulatorios, electricidad, termodinámica y mecánica. • Mecánica de medios continuos y ciencia de materiales: 9 créditos situados en el segundo ciclo relacionados con ecuaciones constitutivas, elasticidad, viscoelasticidad, plasticidad, viscoplasticidad, mecánica de la fractura y ciencia de materiales. • Análisis numérico: 6 créditos situados en el segundo ciclo relacionados con cálculo numérico y métodos numéricos aplicados a la ingeniería. De esta forma, teniendo en cuenta que las asignaturas geotécnicas obligatorias en la mayoría de planes están en el segundo ciclo, sólo por troncalidades se asegura una mínima base de física y matemáticas al llegar a ellas, y en función del año en el que se distribuyan estos créditos troncales el haber cursado o el cursar paralelamente unas enseñanzasde mecánica de medios continuos y métodos numéricos. La realidad de los planes de estudio es que las asignaturas destinadas a dar los fundamentos matemáticos y físicos, en el primer ciclo, suman más de 12 créditos y, además, en el segundo ciclo se continúan impartiendo asignaturas de esta índole. Así la escuela que menos créditos matemáticos imparte en primer ciclo es Burgos con 21, pero los complementa con 21 más en segundo ciclo, y la que más imparte es Granada con 57. La media se sitúa entorno a los 35. En el caso de los créditos destinados a conceptos de física y mecánica el aumento respecto los 12 troncales no es tan exagerado, pero Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 18 Granada llega a los 30 en el primer ciclo y la media de todas las escuelas se sitúa entorno a los 20, y en tres facultades se complementan con más en el segundo ciclo. Así se puede asegurar que los alumnos de ICCP cuando cursan las asignaturas geotécnicas disponen de una sólida base de conocimientos físicos y matemáticos que aseguran poder emplear todo el aparato matemático necesario. La aplicación en los planes de estudio de los créditos troncales de Mecánica de medios continuos y ciencia de materiales y Análisis numérico no se realiza de forma tan generosa como los de Fundamentos matemáticos de la ingeniería, sino mucho más ajustada. Así en la mayoría de escuelas no se aumentan los 9 y 6 créditos obligatorios. Este hecho no es problema ya que con estas cargas docentes es suficiente para explicar los principios básicos de estas materias que facilitan las explicaciones de las asignaturas geotécnicas. Pero existe el problema que en la mayoría de escuelas estos créditos se imparten en paralelo a los geotécnicos. Esta situación no es la idónea pero una buena coordinación entre ambas asignaturas ayuda a solucionar el problema. Por ejemplo en la escuela de Barcelona en la asignatura Mecánica de medios continuos se varía el orden en el temario original para coordinarse con la de Mecánica del suelo, ambas impartidas en tercer curso. Concretamente se adelanta de su posición original el tema cuatro, Tensión, explicándose como tema dos, para que al impartir los profesores de mecánica de suelos su tema tres (Tensión y deformación. Ecuaciones constitutivas. Elasticidad y plasticidad) conceptos como los de estado tensional y herramientas como el círculo de Mohr ya estén explicados. Como resumen se puede establecer que los planes de estudios de ICCP adaptados a la actual legislación dedican de media entorno a 14.5 créditos obligatorios a la docencia de la geotecnia, normalmente situados en segundo ciclo. Asimismo que éstos se dividen en dos partes, una dedicada a mecánica de suelos y otra a ingeniería geotécnica, ésta última centrada especialmente en las explicaciones relativas a cimentaciones y estructuras de contención. Además en la mayoría de planes de estudio se ofertan asignaturas optativas en los últimos cursos relacionadas con la ingeniería del terreno, llegando en algunos casos a constituir bloques de especialización en esta materia. Por último respecto al entorno docente, los planes de estudio aseguran una sólida formación en matemáticas y física al llegar a las asignaturas geotécnicas obligatorias y la docencia en paralelo de asignaturas dedicadas a la mecánica de medios continuos y a los métodos numéricos. 2.2.2 Ingeniería técnica de obras públicas En el caso de las tres titulaciones de ITOP la legislación actual establece para todas ellas la docencia de nueve créditos relacionados con la ingeniería del terreno, denominados Ingeniería y morfología del terreno que relaciona con la mecánica de suelos, la geología aplicada y la mecánica de rocas. Para ver como se ha aplicado esta legislación en las diferentes escuelas que imparten ITOP con el plan de estudios adaptado a ella, en la tabla 2.3 se muestran para cada escuela y para cada titulación los créditos obligatorios que destinan a la docencia de materias relacionadas con la ingeniería del terreno, clasificados entre los desatinados íntegramente a la geotecnia y el resto. La información de la tabla 2.3 se complementa Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 19 con la mostrada en las 2.4, 2.5 y 2.6, cada una dedicada a una titulación, en las que se muestran para cada escuela todas las asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno que imparten. En las tablas 2.4, 2.5 y 2.6 las asignaturas obligatorias cuyos créditos, total o parcialmente, están destinados a la geotecnia se han diferenciado tipográficamente con el uso de negrita, con el fin de relacionar rápidamente la información de estas tablas con la de la 2.3. En la tabla 2.3 se ve como en la mayoría de planes de estudio los 9 créditos troncales dedicados a la ingeniería del terreno se aumentan, estableciéndose la media alrededor de los 13 créditos. Pero estos créditos se dividen en la enseñanza, en primer lugar, de unos principios básicos de geología y, en segundo lugar, en la docencia de la geotecnia. Así los créditos dedicados a la geotecnia propiamente varían desde los 4.5 impartidos en Murcia y Cáceres, hasta los 13.5 de Barcelona en su titulación de construcciones civiles. Tabla 2.3 Distribución de los créditos obligatorios destinados a la docencia de la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ITOP adaptados a la actual legislación. Titulación de construcciones civiles Titulación de hidrología Titulación de transp. y servicios urbanos Universidad y Escuela Créditos de geotecnia Otros créditos de ing. del terreno Créditos de geotecnia Otros créditos de ing. del terreno Créditos de geotecnia Otros créditos de ing. del terreno Universidad Católica de San Fernando de Murcia Escuela Universitaria Politécnica 4.5 4.5 - - - - Universidad de Burgos Escuela Politécnica Superior 7.5 6 - - 7.5 6 Universidad de Cádiz Escuela Politécnica Superior de Algeciras 6 3 - - - - Universidad de Cantabria E.T.S.I.C.C.P. de Santander 7.5 6 - - - - Universidad de Córdoba Escuela Politécnica Universitaria de Bélmez 6 4.5 - - - - Universidad de Extremadura Escuela Politécnica de Cáceres 4.5 9 4.5 9 4.5 9 Universidad de La Laguna Facultad de Matemáticas - - 6 12 - - Universidad del País Vasco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Minera 6 6 - - - - Universidad de Salamanca Escuela Politécnica Superior de Ávila - - 10.5 6 - - Universidad de Salamanca Escuela Politécnica Superior de Zamora 9 6 - - - - Universidad Politécnica de Cartagena Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Civil - - 6 6 - - Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona 13.5 6 9 6 9 6 Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia 6 10.5 6 10.5 6 10.5 Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 20 Tabla 2.4 Oferta de asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ITOP en construcciones civiles adaptados a la actual legislación. Universidad y escuela Asignatura Créditos Tipo Curso Universidad Católica de San Fernando de Murcia Escuela Universitaria Politécnica Ingeniería y morfología del terreno 9 OB 2º Geología aplicada 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 7.5 OB 2º Cimentaciones especiales y patología geotécnica 4.5 OP 3º Estructuras de cimentación 4.5 OP 3º Suelos contaminados 4.5 OP 3º Universidad de Burgos Escuela Politécnica Superior Trabajos geológicos de campo 4.5 OP 3º Universidad de Cádiz Escuela Politécnica Superior de Algeciras Ingeniería y morfología del terreno 9 OB 2º Geología 6 OB 1º Geotecnia 7.5 OB 2º Universidad de Cantabria E.T.S.I.C.C.P. de Santander Ampliación de geotecnia para construcciones civiles4.5 OP 3º Geología 4.5 OB 1º Mecánica de suelos y rocas 6 OB 3º Geofísica aplicada a la ingeniería 6 OP 3º Universidad de Córdoba Escuela Politécnica Universitaria de Bélmez Geotecnia y aplicaciones 6 OP 3º Geología 4.5 OB 1º Mecánica de rocas 4.5 OB 1º Universidad de Extremadura Escuela Politécnica de Cáceres Geotecnia 4.5 OB 3º Geología 6 OB 1º Ingeniería y morfología del terreno 6 OB 2º Universidad del País Vasco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Minera Sondeos e inyecciones 4.5 OP 2º Geología 6 OB 2º Geotecnia 4.5 OB 2º Dimensionado de taludes y cimentaciones 4.5 OB 3º Universidad de Salamanca Escuela Politécnica Superior de Zamora Cimentaciones y construcciones especiales 4.5 OP 3º Geología aplicada 6 OB 1º Geotecnia 9 OB 2º Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona Estructuras de cimentación 4.5 OB 3º Geología aplicada a las OO.PP. 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 6 OB 2º Geomorfología 4.5 OP 1º Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia Ingeniería geotécnica 4.5 OP 3º Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 21 Tabla 2.5 Oferta de asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ITOP en hidráulica adaptados a la actual legislación. Universidad y escuela Asignatura Créditos Tipo Curso Geología 4.5 OB 1º Mecánica de rocas 4.5 OB 1º Universidad de Extremadura Escuela Politécnica de Cáceres Geotecnia 4.5 OB 3º Geología 6 OB 1º Geotecnia 6 OB 2º Ingeniería geomática 6 OB 3º Universidad de La Laguna Facultad de Matemáticas Hidrogeología de terrenos volcánicos 4.5 OP 3º Fundamentos de geología 6 OB 1º Geotecnia 6 OB 2º Universidad de Salamanca Escuela Politécnica Superior de Ávila Prospecciones y sondeos 4.5 OB 3º Geología 6 OB 1º Universidad Politécnica de Cartagena E.U. de Ingeniería Técnica Civil Geotecnia 6 OB 2º Geología aplicada 6 OB 1º Geotecnia 9 OB 2º Hidrología subterránea 4.5 OB 3º Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona Ingeniería geológica 4.5 OP 3º Geología aplicada a las OO.PP. 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 6 OB 2º Geomorfología 4.5 OP 1º Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia Ingeniería geotécnica 4.5 OP 3º Tabla 2.6 Oferta de asignaturas relacionadas con la ingeniería del terreno en los planes de estudio de ITOP en transportes y servicios urbanos adaptados a la actual legislación. Universidad y escuela Asignatura Créditos Tipo Curso Geología aplicada 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 7.5 OB 2º Cimentaciones especiales y patología geotécnica 4.5 OP 3º Estructuras de cimentación 4.5 OP 3º Suelos contaminados 4.5 OP 3º Universidad de Burgos Escuela Politécnica Superior Trabajos geológicos de campo 4.5 OP 3º Geología 4.5 OB 1º Mecánica de rocas 4.5 OB 1º Universidad de Extremadura Escuela Politécnica de Cáceres Geotecnia 4.5 OB 3º Geología aplicada 6 OB 1º Universidad Politécnica de Cataluña E.T.S.I.C.C.P. de Barcelona Geotecnia 9 OB 2º Geología aplicada a las OO.PP. 6 OB 2º Geotecnia y cimientos 6 OB 2º Geomorfología 4.5 OP 1º Universidad Politécnica de Valencia E.T.S.I.C.C.P. de Valencia Ingeniería geotécnica 4.5 OP 3º Geotecnia para Ingeniería Civil y Arquitectura 22 Hay que destacar que no existen diferencias, en cuanto a asignaturas de ingeniería del terreno, entre los planes de las diferentes titulaciones. Ello lo demuestra que en todas las escuelas en las que se imparte más de una titulación se ofertan las mismas asignaturas de este tipo (comparar tablas 2.4, 2.5 y 2.6). Sólo Barcelona difiere en ello, ofertando en la titulación de construcciones civiles 4.5 créditos geotécnicos obligatorios de más, a parte de los 9 comunes a las tres titulaciones, y en la de hidráulica e hidrología una asignatura obligatoria de hidrología subterránea y una optativa específica para los alumnos de esta titulación. Los temas impartidos de geotecnia en los créditos obligatorios destinados a tal fin coinciden con los vistos en el apartado anterior para el caso de ingeniería de caminos, pero evidentemente en la mayoría de los casos reducidos, debido a los condicionantes de tiempo. En cuanto a las asignaturas optativas la oferta es muy variada, aunque en general bastante pobre. La escuela con más créditos optativos ofertados en relación a la ingeniería del terreno es la de Burgos, con 18 a través de cuatro asignaturas. En el otro extremo, con una oferta nula, están las escuelas de Murcia, Algeciras, Cáceres, Ávila, Cartagena y Barcelona, esta última salvo en la titulación de hidrología en la que oferta una. Respecto al entorno en el que se desarrolla la docencia de las asignaturas geotécnicas obligatorias, en cuanto a conocimientos de otras materias relacionadas con la ingeniería del terreno, sólo se puede asegurar que el alumno conoce el terreno desde una visión geológica. Ello se debe a que en todos los planes de estudio los créditos obligatorios dedicados a temas de geología, presentados anteriormente, se desarrollan con anterioridad a los dedicados a geotecnia. Normalmente las asignaturas dedicadas a geología se imparten en primer curso y las de geotecnia en segundo o tercero. En cuanto al entorno docente de conocimientos matemáticos, físicos, de mecánica de medios continuos y métodos numéricos, sólo se puede asegurar en todas las escuelas la docencia de una amplia base de matemáticas y física. Ésta, en parte, está obligada desde los propios créditos troncales, que de forma común en las tres titulaciones, establecen 9 créditos de fundamentos físicos de la ingeniería y 9 más de fundamentos matemáticos. Pero los planes de estudio son muy generosos en la aplicación de estos créditos, y, conscientes de la importancia de estas enseñanzas en la formación del ingeniero, se imparten de media entorno los 19 créditos de asignaturas matemáticas y 14 de físicas. El hecho que para las tres titulaciones se establezcan los mismos créditos troncales de fundamentos de matemáticas y de física, al igual que sucedía con los de ingeniería del terreno no es una casualidad, sino una constante en toda una serie de materias que se podrían denominar básicas en la formación de un ingeniero civil. Así el valor de los créditos troncales coincide para las tres titulaciones en las siguientes materias: fundamentos físicos y matemáticos de la ingeniería, expresión gráfica y cartográfica, ingeniería y morfología del terreno, teoría de estructuras y economía. En cuanto a mecánica de medios continuos las asignaturas destinadas a esta materia son prácticamente nulas en los planes de estudio, sólo la escuela de Cáceres incluye una Capítulo 2. Situación de la docencia de la geotecnia 23 asignatura de esta materia en su plan de estudios. Respecto a métodos numéricos la situación es algo mejor, existiendo tres escuelas que de forma obligatoria imparten esta materia y seis que lo hacen de forma optativa. La nula docencia de mecánica de medios continuos es especialmente grave ya que implica la necesidad de desarrollar conceptos propios de esta materia en las asignaturas geotécnicas si se quieren desarrollar conceptos de mecánica de suelos. Para finalizar se puede resumir que en general, en cuanto a la docencia de la geotecnia, no existen diferencias en las tres titulaciones de ITOP, dedicándose en todas ellas unos 7 créditos de media a su docencia, en los que se desarrollan explicaciones de mecánica de suelos e ingeniería geotécnica. En el entorno docente tampoco existen diferencias, todos los planes de estudio aseguran el conocimiento del terreno desde una visión geológica y una base de matemáticas y física. 2.3 Arquitectura En el caso de
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