Los muros de contención son muros relativamente rígidos que se utilizan para sostener el suelo lateralmente, de modo que se pueda retener en diferentes niveles en los dos lados. Los muros de contención son estructuras diseñadas para restringir el suelo a una pendiente que no se mantendría naturalmente (normalmente una pendiente empinada, casi vertical o vertical). Se utilizan para delimitar suelos entre dos elevaciones diferentes, a menudo en áreas de terreno que poseen pendientes indeseables o en áreas donde el paisaje necesita ser modelado severamente y diseñado para propósitos más específicos como agricultura en laderas o pasos elevados de carreteras. Un muro de contención que retiene el suelo en la parte trasera y el agua en la parte delantera se llama rompeolas o mamparo.
Definición
Un muro para mantener en su lugar una masa de tierra o similar, como en el borde de una terraza o excavación. Un muro de contención es una estructura diseñada y construida para resistir la presión lateral del suelo, cuando hay un cambio deseado en la elevación del suelo que excede el ángulo de reposo del suelo. [1]
Por tanto, un muro de sótano es un tipo de muro de contención. Pero el término generalmente se refiere a un muro de contención en voladizo, que es una estructura independiente sin soporte lateral en su parte superior. [2] Estos están en voladizo desde una base y se elevan por encima del nivel en un lado para retener un nivel más alto en el lado opuesto. Los muros deben resistir las presiones laterales generadas por suelos sueltos o, en algunos casos, presiones de agua . [3]
Cada muro de contención sostiene una "cuña" de suelo . La cuña se define como el suelo que se extiende más allá del plano de falla del tipo de suelo presente en el sitio del muro y se puede calcular una vez que se conoce el ángulo de fricción del suelo . A medida que aumenta el retroceso de la pared, se reduce el tamaño de la cuña deslizante. Esta reducción reduce la presión sobre el muro de contención. [4]
La consideración más importante en el diseño e instalación adecuados de muros de contención es reconocer y contrarrestar la tendencia del material retenido a moverse pendiente abajo debido a la gravedad . Esto crea una presión de tierra lateral detrás del muro que depende del ángulo de fricción interna (phi) y la fuerza de cohesión (c) del material retenido, así como de la dirección y magnitud del movimiento que experimenta la estructura de retención.
Las presiones laterales del terreno son cero en la parte superior del muro y, en suelo homogéneo, aumentan proporcionalmente hasta un valor máximo en la profundidad más baja. Las presiones de tierra empujarán la pared hacia adelante o la volcarán si no se abordan adecuadamente. Además, cualquier agua subterránea detrás de la pared que no sea disipada por un sistema de drenaje causa presión hidrostática en la pared. Se puede suponer que la presión o el empuje total actúan a un tercio de la profundidad más baja para tramos longitudinales de altura uniforme. [5]
Es importante tener un drenaje adecuado detrás de la pared para limitar la presión al valor de diseño de la pared. Los materiales de drenaje reducirán o eliminarán la presión hidrostática y mejorarán la estabilidad del material detrás de la pared. Los muros de contención de piedra seca normalmente son autodrenantes.
Como ejemplo, el Código Internacional de Construcción requiere que los muros de contención se diseñen para garantizar la estabilidad contra vuelcos, deslizamientos, presión excesiva de los cimientos y levantamiento de agua; y que estén diseñados para un factor de seguridad de 1,5 contra deslizamientos laterales y vuelcos. [6]
Tipos
Gravedad
Los muros de gravedad dependen de su masa (piedra, hormigón u otro material pesado) para resistir la presión desde atrás y pueden tener un retroceso de "masa" para mejorar la estabilidad al inclinarse hacia el suelo retenido. Para muros de jardinería cortos, a menudo están hechos de piedra sin mortero o unidades de concreto segmentadas (unidades de mampostería). [7] Las paredes de gravedad apiladas en seco son algo flexibles y no requieren una base rígida.
A principios del siglo XX, los muros de contención más altos eran a menudo muros de gravedad hechos de grandes masas de hormigón o piedra. Hoy en día, los muros de contención más altos se construyen cada vez más como muros de gravedad compuestos tales como: geosintéticos como retención de tierra de confinamiento celular de geoceldas o con revestimiento prefabricado; gaviones (cestas de alambre de acero apiladas llenas de rocas); paredes de cuna (celdas construidas al estilo cabaña de troncos de hormigón prefabricado o madera y rellenas con material granular) [8]
Voladizo
Los muros de contención en voladizo están hechos de un vástago interno de hormigón armado in situ o mampostería con mortero reforzado con acero (a menudo en forma de T invertida). Estos muros se cargan en voladizo (como una viga ) a una base estructural grande, convirtiendo las presiones horizontales detrás del muro en presiones verticales en el suelo debajo. A veces, los muros en voladizo se refuerzan en la parte delantera o incluyen un contrafuerte en la parte posterior para mejorar su resistencia al resistir cargas elevadas. Los contrafuertes son muros alados cortos en ángulo recto con la tendencia principal del muro. Estos muros requieren cimientos de hormigón rígido por debajo de la profundidad de las heladas estacionales. Este tipo de muro utiliza mucho menos material que un muro de gravedad tradicional.
Pared de diafragma
Los muros de diafragma son un tipo de muros de contención que son muy rígidos y generalmente estancos. Los muros de diafragma son muros costosos, pero ahorran tiempo y espacio y, por lo tanto, se utilizan en construcciones urbanas. [9]
Tablestacas
Los muros de contención de tablestacas se utilizan generalmente en suelos blandos y espacios reducidos. Las paredes de tablestacas se clavan en el suelo y están compuestas de una variedad de materiales que incluyen acero, vinilo, aluminio, fibra de vidrio o tablas de madera. Para una estimación rápida, el material generalmente se conduce 1/3 por encima del suelo, 2/3 por debajo del suelo, pero esto puede modificarse según el entorno. Las paredes de tablestacas más altas necesitarán un anclaje de amarre , o "hombre muerto" colocado en el suelo a una distancia detrás de la cara de la pared, que está atada a la pared, generalmente mediante un cable o una varilla. Luego, los anclajes se colocan detrás del plano de falla potencial en el suelo.
Pila aburrida
Los muros de contención de pilotes perforados se construyen ensamblando una secuencia de pilotes perforados , seguido de la excavación del exceso de suelo. Dependiendo del proyecto, el muro de contención de pilotes perforados puede incluir una serie de anclajes de tierra , vigas de refuerzo, operaciones de mejora del suelo y una capa de refuerzo de hormigón proyectado . Esta técnica de construcción tiende a emplearse en escenarios donde el tablestacado es una solución de construcción válida, pero donde los niveles de vibración o ruido generados por un martinete no son aceptables.
Anclado
Se puede construir un muro de contención anclado en cualquiera de los estilos mencionados anteriormente, pero también incluye resistencia adicional usando cables u otros soportes anclados en la roca o el suelo detrás de él. Por lo general, los anclajes se introducen en el material con taladros y luego se expanden en el extremo del cable, ya sea por medios mecánicos o, a menudo, inyectando concreto presurizado , que se expande para formar un bulbo en el suelo. Técnicamente complejo, este método es muy útil cuando se esperan cargas elevadas o cuando la pared en sí tiene que ser delgada y, de lo contrario, sería demasiado débil.
Técnicas de retención alternativas
Enclavado del suelo
El clavado del suelo es una técnica en la que las pendientes del suelo, las excavaciones o los muros de contención se refuerzan mediante la inserción de elementos relativamente delgados, normalmente barras de refuerzo de acero. Las barras se instalan normalmente en un agujero previamente taladrado y luego con lechada en su lugar o perforado y con lechada simultáneamente. Por lo general, se instalan sin tensar con una ligera inclinación hacia abajo. En la superficie se puede utilizar un revestimiento rígido o flexible (a menudo hormigón proyectado) o clavos de suelo aislados.
Fortalecido con suelo
Existen varios sistemas que no consisten solo en el muro, sino que reducen la presión del suelo actuando directamente sobre el muro. Por lo general, se usan en combinación con uno de los otros tipos de paredes, aunque algunos solo pueden usarlo como revestimiento, es decir , con fines visuales.
Mallas de gaviones
Este tipo de refuerzo del suelo, que a menudo también se utiliza sin una pared exterior, consiste en "cajas" de malla de alambre , que se rellenan con piedra toscamente cortada u otro material. Las jaulas de malla reducen algunos movimientos y fuerzas internas, y también reducen las fuerzas erosivas. Los muros de gaviones son estructuras de contención de drenaje libre y, como tales, a menudo se construyen en lugares donde hay agua subterránea. Sin embargo, la gestión y el control del agua subterránea en y alrededor de todos los muros de contención es importante.
Estabilización mecánica
La tierra estabilizada mecánicamente, también llamada MSE, es un suelo construido con refuerzo artificial mediante esteras horizontales estratificadas ( geosintéticas ) fijadas en sus extremos. Estos tapetes brindan una resistencia al corte interna adicional más allá de la de las estructuras simples de pared por gravedad. Otras opciones incluyen correas de acero, también en capas. Este tipo de fortalecimiento del suelo generalmente necesita muros de revestimiento exterior (SRW, muros de contención segmentados) para fijar las capas y viceversa. [10]
La cara de la pared es a menudo de unidades prefabricadas de hormigón [7] que pueden tolerar algún movimiento diferencial. La masa del suelo reforzado, junto con el revestimiento, actúa como una pared de gravedad mejorada. La masa reforzada debe construirse lo suficientemente grande para retener las presiones del suelo detrás de ella. Las paredes de gravedad generalmente deben tener un mínimo de 50 a 60 por ciento de la profundidad o el grosor de la altura de la pared, y pueden tener que ser más grandes si hay una pendiente o sobrecarga en la pared.
Los sistemas de confinamiento celular (geoceldas) también se utilizan para la estabilización de terrenos empinados en gravedad y muros de contención reforzados con geomallas. Los muros de contención de las geoceldas son estructuralmente estables bajo el peso propio y las cargas impuestas externamente, mientras que la flexibilidad de la estructura ofrece una resistencia sísmica muy alta. [11] Las células exteriores de la fascia de la pared se pueden plantar con vegetación para crear una pared verde .
Ver también
- Ingeniería civil
- Ensayo de cizallamiento directo
- Ingeniería Sísmica
- Arco volador
- Fundación (ingeniería)
- Ingeniería geotécnica
- Mitigación de deslizamientos de tierra
- Presión de tierra lateral
- Revestimiento
- Rompeolas
- Análisis de estabilidad de taludes
- Ingeniería estructural
- Muro adosado
- Escudo de trinchera
- Apuntalamiento de zanjas
Referencias
- ^ Ching, FD, Faia., R., S. y Winkel, P. (2006). Códigos de construcción ilustrados: una guía para comprender el Código de construcción internacional de 2006 (2 ed.). Nueva York, NY: Wiley.
- ^ Ambrosio, J. (1991). Diseño simplificado de estructuras de mampostería . Nueva York: John Wiley and Sons, Inc. págs. 70–75. ISBN 0471179884 .
- ^ Crosbie, M. y Watson, D. (Eds.). (2005). Estándares de ahorro de tiempo para el diseño arquitectónico. Nueva York, NY: McGraw-Hill.
- ^ (2011) Manual de instalación comercial para muros de contención de bloques Allan (p. 13)
- ^ Terzaghi, K. (1934). Ensayos de grandes muros de contención . Engineering News Record 1 de febrero, 8 de marzo, 19 de abril.
- ^ Sección 1806.1 del código de construcción internacional de 2006.
- ^ a b "Muros de contención segmentados" . Asociación Nacional de Albañilería de Concreto . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2008 . Consultado el 24 de marzo de 2008 .
- ^ Terzaghi, K. (1943). Mecánica Teórica del Suelo . Nueva York: John Wiley and Sons.
- ^ Bahrami, M .; Khodakarami, MI; Haddad, A. (junio de 2018). "Investigación numérica 3D del efecto de la profundidad de penetración del muro sobre el comportamiento de las excavaciones en la arena". Informática y Geotecnia . 98 : 82–92. doi : 10.1016 / j.compgeo.2018.02.009 .
- ^ Imagen JPG . geostone.com
- ^ Leshchinsky, D. (2009). "Investigación e innovación: rendimiento sísmico de varios sistemas de retención de tierra de geoceldas" . Geosintéticos . 27 (4): 46–52.
Otras lecturas
- Bowles, J., (1968). Foundation Analysis and Design, McGraw-Hill Book Company, Nueva York
- Ching, FD, Faia., R., S. y Winkel, P. (2006). Códigos de construcción ilustrados: una guía para comprender la Internacional 2006
- Crosbie, M. y Watson, D. (Eds.). (2005). Estándares de ahorro de tiempo para el diseño arquitectónico. Nueva York, NY: McGraw-Hill.