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Muro de contención

Un muro de contención de piedra de tipo gravedad Los muros de contención son muros relativamente rígidos que se utilizan para sostener el suelo lateralmente, de modo que pueda r...

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Un muro de contención de piedra de tipo gravedad

Los muros de contención son muros relativamente rígidos que se utilizan para sostener el suelo lateralmente, de modo que pueda retenerse a diferentes niveles en ambos lados. Los muros de contención son estructuras diseñadas para restringir el suelo a una pendiente que no mantendría naturalmente (típicamente una pendiente pronunciada, casi vertical o vertical). Se utilizan para delimitar suelos entre dos elevaciones diferentes, a menudo en áreas de terreno con pendientes muy pronunciadas, en zonas donde el paisaje necesita ser modelado severamente y diseñado para fines más específicos, como la agricultura en laderas o los pasos elevados de carreteras. Un muro de contención que retiene el suelo en la parte posterior y el agua en la parte frontal se denomina malecón o muro de contención .

Definición

Un muro de contención está diseñado para mantener en su lugar una masa de tierra o similar, como el borde de una terraza o excavación. La estructura se construye para resistir la presión lateral del suelo cuando se produce un cambio deseado en la elevación del terreno que excede el ángulo de reposo del suelo. [ 1 ]

Un muro de sótano es, por lo tanto, un tipo de muro de contención; sin embargo, 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 se extienden en voladizo desde una cimentación y se elevan por encima del nivel del terreno en un lado para contener un nivel superior en el lado opuesto. Los muros deben resistir las presiones laterales generadas por suelos sueltos o, en algunos casos, por la presión del agua . [ 3 ]

Cada muro de contención soporta una cuña de suelo . Esta cuña se define como la porción de suelo que se extiende más allá del plano de falla del tipo de suelo presente en el sitio del muro, y puede calcularse una vez que se conoce el ángulo de fricción del suelo . A medida que aumenta el retranqueo del muro, el tamaño de la cuña deslizante se reduce. Esta reducción disminuye la presión sobre el muro de contención. [ 4 ]

La consideración más importante para el diseño e instalación adecuados de muros de contención es reconocer y contrarrestar la tendencia del material contenido a desplazarse ladera abajo debido a la gravedad . Esto genera una presión lateral del terreno detrás del muro, la cual depende del ángulo de fricción interna (phi) y la resistencia cohesiva (c) del material contenido, así como de la dirección y magnitud del movimiento que experimenta la estructura de contención.

Las presiones laterales del terreno son cero en la parte superior del muro y, en suelos homogéneos, aumentan proporcionalmente hasta alcanzar un valor máximo en la profundidad más baja. Si no se controlan adecuadamente, las presiones del terreno empujarán el muro hacia adelante o lo volcarán. Asimismo, cualquier agua subterránea detrás del muro que no se disipe mediante un sistema de drenaje genera presión hidrostática sobre el mismo. Se puede suponer que la presión o empuje total actúa a un tercio de la profundidad más baja en tramos longitudinales de altura uniforme. [ 5 ]

Es importante contar con un drenaje adecuado detrás del muro para limitar la presión al valor de diseño del mismo. Los materiales de drenaje reducirán o eliminarán la presión hidrostática y mejorarán la estabilidad del material detrás del muro. Los muros de contención de piedra seca suelen ser autodrenantes.

Como ejemplo, el Código Internacional de la Construcción exige que los muros de contención se diseñen para garantizar la estabilidad contra el vuelco, el deslizamiento, la presión excesiva sobre los cimientos y la elevación del agua; y que se diseñen con un factor de seguridad de 1,5 contra el deslizamiento lateral y el vuelco. [ 6 ]

Tipos

Diversos tipos de muros de contención

Gravedad

Tipos de construcción de muros de contención por gravedad
Un ejemplo de pared de cuna

Los muros de gravedad dependen de su masa (piedra, hormigón u otro material pesado) para resistir la presión desde atrás y pueden tener un retranqueo inclinado para mejorar la estabilidad al inclinarse hacia el suelo contenido. Para muros de paisajismo bajos, a menudo se construyen con piedra sin mortero o bloques de hormigón segmentados (bloques de mampostería). [ 7 ] Los muros de gravedad de apilamiento en seco son algo flexibles y no requieren una base rígida. Se pueden construir a poca altura sin insertar materiales adicionales y se les añade hormigón para mayor resistencia y estabilidad. [ 8 ]

A principios del siglo XX, los muros de contención más altos solían ser muros de gravedad construidos con 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 geoceldas de confinamiento celular o con revestimiento prefabricado; gaviones (cestas de alambre de acero apiladas y rellenas de rocas); muros de contención (celdas construidas al estilo de una cabaña de troncos con hormigón o madera prefabricada y rellenas de material granular). [ 9 ]

Voladizo

Los muros de contención en voladizo se construyen con un eje interno de hormigón armado colado in situ o mampostería con mortero (a menudo en forma de T invertida). Estos muros soportan cargas en voladizo (como una viga ) sobre una gran cimentación estructural, transformando las presiones horizontales ejercidas desde detrás del muro en presiones verticales sobre el terreno. En ocasiones, los muros en voladizo se refuerzan con contrafuertes en la parte frontal o incluyen un contrafuerte en la parte posterior para mejorar su resistencia a cargas elevadas. Los contrafuertes son muros laterales cortos perpendiculares a la dirección principal del muro. Estos muros requieren cimentaciones de hormigón rígido por debajo de la profundidad de congelación estacional. Este tipo de muro utiliza mucho menos material que un muro de gravedad tradicional.

Pared diafragma

Los muros pantalla son un tipo de muros de contención muy rígidos y generalmente impermeables. Son muros costosos, pero ahorran tiempo y espacio, por lo que se utilizan en construcciones urbanas. [ 10 ]

tablestacas

Muro de tablestacas

Los muros de contención de tablestacas se utilizan generalmente en suelos blandos y espacios reducidos. Estos muros se hincan en el suelo y están compuestos de diversos materiales, como acero, vinilo, aluminio, fibra de vidrio o tablones de madera. Para una estimación rápida, el material suele hincarse un tercio por encima del nivel del suelo y dos tercios por debajo, aunque esto puede variar según el entorno. Los muros de tablestacas más altos requieren un anclaje de seguridad , o "hombre muerto", colocado en el suelo a cierta distancia detrás de la cara del muro, sujeto a este generalmente mediante un cable o una varilla. Los anclajes se colocan detrás del plano de posible falla en el suelo.

Montón perforado

Muro de contención de pilotes perforados en Lisboa , Portugal.

Los muros de contención de pilotes perforados se construyen mediante el ensamblaje de una secuencia de pilotes perforados , seguido de la excavación del suelo sobrante. Según el proyecto, el muro de contención puede incluir anclajes de tierra , vigas de refuerzo, trabajos de mejora del suelo y una capa de refuerzo de hormigón proyectado . Esta técnica constructiva se suele emplear en situaciones donde el tablestacado es una solución viable, pero donde los niveles de vibración o ruido generados por una hincadora de pilotes son inaceptables.

Anclado

Muro anclado en la región montañosa del estado de Río de Janeiro , Brasil.

Un muro de contención anclado puede construirse en cualquiera de los estilos mencionados, pero también incorpora refuerzos adicionales mediante cables u otros elementos de sujeción anclados en la roca o el suelo. Generalmente, los anclajes se introducen en el material mediante perforación y, posteriormente, se expanden en el extremo del cable, ya sea por medios mecánicos o, a menudo, mediante la inyección de hormigón presurizado , que se expande formando un bulbo en el suelo. Si bien este método es técnicamente complejo, resulta muy útil cuando se prevén cargas elevadas o cuando el muro debe ser esbelto y, de otro modo, sería demasiado débil.

Técnicas de retención alternativas

Anclaje de suelos

El anclaje de suelos es una técnica que refuerza taludes, excavaciones o muros de contención mediante la inserción de elementos relativamente delgados, normalmente barras de acero. Estas barras se instalan generalmente en un orificio previamente perforado y luego se rellenan con lechada, o bien se perforan y se rellenan simultáneamente. Suelen instalarse sin tensión, con una ligera inclinación hacia abajo. En la superficie se puede utilizar un revestimiento rígido o flexible (a menudo hormigón proyectado) o cabezas de anclaje aisladas.

Reforzado con suelo

Existen diversos sistemas que no consisten únicamente en el muro, sino que reducen la presión del terreno que actúa directamente sobre él. Estos sistemas suelen utilizarse en combinación con otros tipos de muros, aunque algunos los emplean solo como revestimiento, es decir , con fines estéticos.

Piedras de muro de contención utilizadas para prevenir la escorrentía del suelo en el valle.

mallas de gaviones

Este tipo de refuerzo del suelo, que a menudo se utiliza sin muro exterior, consiste en "cajas" de malla metálica rellenas de piedra toscamente cortada u otro material. Las jaulas de malla reducen algunos movimientos y fuerzas internas, así como la erosión. Los muros de gaviones son estructuras de contención con drenaje libre y, como tales, se construyen frecuentemente en zonas con presencia de agua subterránea. Sin embargo, es importante gestionar y controlar el agua subterránea dentro y alrededor de todos los muros de contención.

Estabilización mecánica

La tierra mecánicamente estabilizada, también llamada MSE, es un suelo reforzado artificialmente mediante capas horizontales de geosintéticos fijadas en sus extremos. Estas capas proporcionan una resistencia al corte interna adicional a la de las estructuras de muros de gravedad simples. Otras opciones incluyen correas de acero, también dispuestas en capas. Este tipo de refuerzo del suelo generalmente requiere muros exteriores (SRW - Muros de Contención Segmentados) para fijar las capas y viceversa. [ 11 ]

El frente del muro suele estar compuesto por elementos prefabricados de hormigón [ 7 ] que pueden tolerar cierto movimiento diferencial. La masa del suelo reforzado, junto con el revestimiento, actúa entonces como un muro de gravedad mejorado. La masa reforzada debe construirse con el tamaño suficiente para soportar las presiones del suelo que se encuentra detrás. Los muros de gravedad generalmente deben tener una profundidad o espesor mínimo del 50 al 60 por ciento de su altura, y pueden tener que ser mayores si existe una pendiente o sobrecarga en el muro.

Los sistemas de confinamiento celular (geoceldas) también se utilizan para la estabilización de terrenos inclinados en muros de contención por gravedad y reforzados con geomallas. Los muros de contención de geoceldas son estructuralmente estables bajo su propio peso y cargas externas, mientras que la flexibilidad de la estructura ofrece una resistencia sísmica muy alta. [ 12 ] Las celdas de la fascia exterior del muro se pueden plantar con vegetación para crear un muro verde .

Véase también

Referencias

  1. ↑ Ching, Francis DK; Winkel, Steven R. (2006). Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code (2.ª  ed.). Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-74189-3.
  2. ↑ Ambrose, James (1991). Diseño simplificado de estructuras de mampostería . Nueva York: John Wiley and Sons. págs. 70–75 . ISBN  0-471-17988-4.
  3. ↑ Crosbie, Michael J.; Watson, Donald (2005). Estándares para ahorrar tiempo en el diseño arquitectónico (8.ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. ISBN  9780071777339.
  4. ↑ Manual de instalación comercial para muros de contención Allan Block (PDF) . Bloomington: Allan Block Corporation. 2011. pág. 13. 
  5. ↑ Terzaghi, Karl (1934). Pruebas de grandes muros de contención . Engineering News Record, 1 de febrero, 8 de marzo, 19 de abril.
  6. ↑ Código Internacional de la Construcción de 2006, Sección 1806.1.
  7. 1 2 "Muros de contención segmentados" . Asociación Nacional de Mampostería de Hormigón . Archivado del original el 4 de marzo de 2008. Recuperado el 24 de marzo de 2008 .
  8. ↑ "Muros de contención de piedra seca" . Suministros para paisajismo australianos . Consultado el 12 de agosto de 2023 .
  9. ↑ Terzaghi, K. (1943). Mecánica teórica de suelos . Nueva York: John Wiley and Sons.
  10. ↑ Bahrami, M.; Khodakarami, MI; Haddad, A. (junio de 2018). "Investigación numérica 3D del efecto de la profundidad de penetración de la pared en el comportamiento de las excavaciones en arena". Computers and Geotechnics . 98 : 82–92 . doi : 10.1016/j.compgeo.2018.02.009 . S2CID 125625145 . 
  11. ↑ Imagen JPG archivada el 13/02/2010 en Wayback Machine . geostone.com
  12. ↑ Leshchinsky, D. (2009). "Investigación e innovación: rendimiento sísmico de varios sistemas de retención de tierra con geoceldas" . Geosynthetics . 27 (4): 46– 52.

Lecturas adicionales

  • Bowles, Joseph E (1998). Análisis y diseño de cimientos (5.ª  ed.). Nueva York: The McGraw-Hill Companies.
  • Ching, Francis DK; Winkel, Steven R. (2006). Códigos de construcción ilustrados: Guía para comprender el Código Internacional de Construcción de 2006 (2.ª  ed.). Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-74189-3.
  • Ambrose, James (1991). Diseño simplificado de estructuras de mampostería . Nueva York: John Wiley and Sons. págs. 70–75 . ISBN  0-471-17988-4.