ESTRUCTURAS RÍGIDAS: Detalles constructivos.

Además de las comprobaciones ya señaladas, es necesario tener en cuenta una serie de detalles que puedan hacer posible todo lo anterior. Enumeraremos sólo los más imortantes, remitiendo al lector —para mayor información— a la mencionada norma NTE-CCM 79.

— El hormigonado seguirá las normas de buena práctica propias de este material, debiendo proscribirse los hormigones ciclópeos y el empleo de piedras, dejadas caer sobre el hormigón fresco,para asegurar lá adherencia entre juntas de trabajo.

— Los recubrimientos deberán ser menores de 3 cm., a fin de no dar lugar —en zonas traccionadas— a fisuración que suponga un paso fácil a la corrosión.

— Se dispondrán juntas de diseño adecuadas, que no deberán estar distanciadas más de 12-15 m Estas juntas pueden ser a tope, machihembradas o selladas con elementos especiales estancos.

— La armadura se dispondrá adecuadamente según proyecto, con los doblados y anclajes que resulten convenientes.

— Se comprobará que no aparecen blandones o bloques rocosos aislados en la cimentación del muro, debiendo ser eliminados si apareciesen.

— El relleno del trasdós debe ser adecuado y con un comportamiento como el supuesto en proyecto. Debe evitarse utilizar materiales arcillosos, expansivos, con restos orgánicos o elementos agresivos. Son aconsejables materiales granulares con poco contenido de finos (<20%). 

— Se dispondrán mechinales, drenes de trasdós, etc., que permitan asegurar que los empujes del agua no superan los valores adopta dos en el cálculo.

Estos dos últimos puntos son muy importantes, puesto que gran parte de los muros que se construyen se trasdosan con un relleno y se calculan sin empujes del agua. Piénsese que el empuje del agua es netamente superior al terreno seco, por lo que su presencia inesperada puede originar el fallo de la estructura. Por eso, es muy corriente disponer rellenos granulares relativamente permeables, cori elementos de drenaje que permitan asegurar que lo previsto en proyecto se cumplirá en la práctica. En la fig. 7.20 pueden verse diversos tipos de drenajes, debiendo señalarse que los mechinales o tubos de salida no suponen ninguna garantía si no se disponen verdaderos drenes en el trasdós. 

FIG.  7.20  Tipos de drenaje de tradós de muros.

Muros: Técnica de Tierra armada.

Esta técnica es muy adecuada para muros altos en zonas con problemas de cimentación, en espacios abiertos y cuando se puede ocupar el terreno de trasdós. Consiste, en esencia, en reforzar un terraplén con bandas de acero, generalmente en planos horizontales, que se unen a las escamas prefabricadas que constituyen el paramento continuo de un muro de poco espesor.

Las bandas —o armaduras— suelen ser de chapa metálica de varios metros de longitud (del orden del 80% de la altura de la estructura), de 2 a 12 cm de anchura y 3 a 5 mm de espesor. Suelen realizarse en acero dulce, galvanizado para obras permanentes y sin galvanizar para obras temporales. A veces llevan resaltes para aumentar el rozamiento con el relleno que les rodea. 

El relleno es granular, para que su rozamiento con la armadura sea grande y no haya problemas de drenaje interior. Generalmente se exige que el contenido de finos sea inferior al 15%. En caso contrario, el rozamiento interno ha de ser superior a 22° y no contener más de un 2007o de partículas inferiores a 15 micras.

En la fig. 7.19 se da una idea básica de proporciones necesarias para asegurar la estabilidad de un muro de tierra armada.

Las posibilidades de variación que presenta la realización de su paramento, confieren a esta solución muchas ventajas de tipo estético para obras permanentes. 

                                     Fig. 7.19  Proporciones orientativas en muros de tierra armada.

ESTRUCTURA RIGIDAS: Muros en L y T.

Antiguamente, los muros eran de gravedad, de mampostería u hormigón en masa, de sección prácticamente constante, con anchuras del orden del 30% de su altura, Hoy día, se sustituyen en muchas ocasiones por muros de hormigón armado, disminuyendo su espesor, con lo que también lo hacen las tensiones de la cimentación. En estos casos es muy frecuente acudir a formas de L y T invertida, en las que se disminuye el volumen de la fábrica a cambio de una conveniente armadura.

Estos muros pueden normalizarse con gran facilidad y, de hecho, en la literatura especializada se encuentran diversos casos de colecciones de muros en L y T normalizados. Por ejemplo, el libro de M. Newman (<Standard cantilever retaining walls» (Mac. Graw Hill, 1976) contiene una detallada colección de estos tipos. 

También existe una colección de muros normalizada oficialmente en España (Norma NTE-CCM, 1979), que considera únicamente los muros de hormigón armado del tipo que se esquematiza en la fig. 7.17. Este caso de muros en T invertida tiene la ventaja de que las tierras del trasdós del muro actúan como peso compensador sobre la propia zapata del muro, con lo que se consigue un efecto muy favorable. 

                       Fig. 7.17—Muro tipo de la NTE-CCM 1979 (con base inclinada u horizontal).

El cálculo de este tipo de muros se basa, en general, en suponer un estado Rankine en el terreno, añadiendo diversas consideraciones simplificativas de tipo empírico. Entrar en el detalle de estos métodos sería muy largo. En el libro de J. A. Jiménez Salas y otros «Geotécnia y Cimientos 11» (Ed. Rueda, 1976) puede verse el método de Hairsine para el proyecto de estos murosy una idea 

                                        Fig. Proporciones orientativas en muros en T invetida.

EL PROYECTO Y CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS RIGIDAS: MUROS

Condiciones generales para el proyecto

Para proyectar una estructura de este tipo se han de conocer, en primer lugar, las características geotécnicas del terreno que rodea el muro, tanto para determinar empujes en el trasdós como reacciones en el resto de su superficie. Concretamente se necesita conocer el peso específico aparente del suelo, γ (o el sumergido, γ ‘, en su caso), la cohesión, c, y el ángulo de rozamiento, p. Si existen varias capas de terreno, o un terreno natural y un relleno, será necesario conocer estos datos para cada tipo de material.
Con dichós datos y los condicionantes de estructuras próximas (sobrecargas de tráfico, cimentaciones próximas, etc) se determinarán los empujes debidos a:
— El propio terreno del trasdós
— El terreno del pie del muro
El agua
— Las sobrecargas próximas
Con este conjunto de acciones, fijadas en magnitud y posición y un predimensionamiento del muro se ha de comprobar la seguridad del muro según diferentes causas de fallo (fig. 7.15): 

 Fig. 7.15 Criterios de proyectos de muros.

                          Fig. 7.16.—Comprobación de la seguridad frente al desLizamiento general.

En general, aunque resulta conveniente que la cota de apoyo del muro esté 1-1,5 m por debajo del nivel de excavación, no suele contarse con la resistencia pasiva en el pie, salvo casos especiales en que puede garantizarse la continuidad del terreno en esa zona.

Además de estas comprobaciones de tipo geotécnico, es necesario proceder al diseño estructural del muro, comprobando si las tensiones a que se ve sometido son admisibles, diseñando adecuadamente la armadura, anclajes, armando contra fisuración, etc.

ESTRUCTURAS DE RETENCION: Desplazamientos - Muros y tablones.

La causa más severa de desplazamiento es la pérdida de material por superficie  y nivel freático o por flujo contínuo de material que se desliza, como limos o arenas arcillosas saturadas.

Las fuentes adicionales de desplazamiento son deflexión de los tablones, sobreexcavado y relleno inapropiado en la parte posterior de los tablones, o procedimientos inapropiados durante la pre-excavación de las soleras.

En base a casos publicados en la literatura, puede concluirse que para muros con soleras y tablones bien construídos e instalados en condiciones apropiadas del suelo, los desplazamientos son mínimos. Es más, estos desplazamientos no son muy distintos de los desplazamientos que se esperarían en muros más rígidos, como pantallas de concreto.

ESTRUCTURAS DE RETENCION: Aplicabilidad - Muros y tablones.

El sistema de muros con soleras y tablones se aplica a todo tipo de suelo, a excepción de arcillas muy blandas y suelos sueltos o dilatantes de baja plasticidad bajo el nivel freático. El requisito de efectuar depresión del nivel freático y la posibilidad de pérdida de terreno, puede eliminar la practicabilidad de este sistema en muchos casos, especialmente cuando existen estructuras adyacentes a la excavación. La alternativa de
bombeo contínuo, o método impermeable como tablestacado metálico o pantallas de concreto también influenciarán la decisión de utilizar el sistema de muros con soleras y tablones.

Si no existen requerimientos especiales en el método constructivo debido a las condiciones imperantes en el sitio, el método de muros con soleras y tablones es el más económico.

ESTRUCTURAS DE RETENCION: Construcción de Muros y tablones.

1 Agua

Cuando existe preocupación sobre desplazamientos del terreno circundante a  la  excavación, es crítico tener un control adecuado sobre el nivel freático y el agua superficial. Debe asegurarse que el agua de escorrentía no entra a la excavación, sinó existe el peligro serio de producirse un lavado del suelo detrás de los tablones.

En material granular con nivel freático, un corte vertical por debajo del nivel freático conducirá a que el material se deslice conforme el agua fluye hacia la excavación. Se necesitan medidas de prevención apropiadas para deprimir el nivel freático antes de ejecutar la excavación apropiadas para deprimir el nivel
freático antes de ejecutar la excavación, o ejecutar la obra de manera de prevenir que el agua salga por la cara de la excavación. Las medidas incluyen la instalación de sumideros dentro de la excavación y mantener una berma con pendiente (Figura 12). El bombeo al pie de la berma deprime el nivel freático por
debajo del agua donde se colocan los tablones. Otras técnicas de estabilización como congelamiento e inyecciones también pueden se empleadas.

Algunas situaciones difíciles son:

1) Suelos ligeramente cohesivos (arenas arcillosas y limos) que drenan lentamente y tienden a correrse al ser expuestos.

2) Justamente sobre la parte superior de una capa impermeable infrayacente dentro de la profundidad de excavación. En esta zona existe una pequeña carga, de modo que el agua tiende a fluir por un período de tiempo largo.

2 Zona Sobrecortada

El espacio sobreexcavado detrás de los tablones de madera debe ser adecuadamente rellenado con material de relleno. Usualmente este material es suelo, pero si existe preocupación sobre infiltración, el suelo puede mezclarse con cemento y ser colocado seco. También se ha utilizado concreto poroso en esta zona, actuando como relleno y como filtro.

3 Respiraderos

En cortes por debajo del nivel freático, es común dejar espacios verticales de 2 cms. entre los tablones. Esto permite en el futuro introducir materiales de relleno de ser necesario, después de la instalación de los tablones. El espacio disponible permite también colocar paquetes de filtros para prevenir la pérdida de suelo por infiltración. Se considera que la instalación de respiraderos es una buena práctica cuando existe el potencial de infiltración de agua freática en la excavación.

ESTRUCTURAS DE RETENCION: Diseño de Muros y tablones.

Es un principio bien establecido que las fuerzas laterales del terreno se concentran en los pilotes-solera, descargando los tablones. Esta redistribución de la presión lateral resulta de los siguientes factores:

1) En el proceso constructivo el suelo se remueve antes de colocar el tablón, por lo que se permite deformación lateral en las soleras, concentrando carga.

2) Las soleras son más rígidas que los tablones. Al continuar la excavación las soleras atraen carga y los tablones relevan carga al deflectarse.

La Figura 11 presenta la redistribución de presión debido a la acción de arco.

Debido a la acción de arco desarrollada, el diseño de los tablones se basa en la experiencia y en reglas empíricas, en lugar del cálculo de esfuerzos de flexión del diagrama de presiones. La tabla siguiente presenta el rango usual de espesores de tablones.

Espesores Típicos de Tablones

El espesor mayor para la luz libre de 2.4 mts. está asociado con cortes más profundos de 10 mts. o en suelos que tienen características menos favorables al efecto de arco, tal como arenas saturadas con cohesión.

Los pilotes-solera deben diseñarse para la carga lateral total actuando sobre la distancia entre pilotes-solera adyacentes. Es importante proporcionar al pilote-solera con la  capacidad adecuada para soportar la componente vertical de la carga transmitida por  los anclajes; sino fuera así, existe riesgo de ocurrir asentamiento y desplazamiento lateral. Una consideración de diseño asociada es la adecuada resistencia proporcionada por la presión de tierra pasiva en el lado interior de la solera por debajo de la excavación.

Un procedimiento para mejorar la capacidad portante y la resistencia lateral es empotrar la porción inferior de una solera pre-excavada en concreto.

ESTRUCTURAS DE RETENCION: Muros con Soleras y Tablones - Definición y tipos.

Los muros con soleras y tablones tienen dos componentes básicos: los pilotes-soleras que se instalan a una distancia de 2 a 3 metros con tablones de madera entre las soleras.

Las vigas de acero de ala ancha se utilizan como pilote-soleras, también se utiliza tuberías de acero, canales de acero y miembros de concreto prefabricado.

La Figura 10 ilustra pilotes de acero tipo solera con tablones de madera en el lado posterior o lado anterior del ala frontal. Alguna de las ventajas de colocar los tablones al frente del ala es su facilidad de instalación.

Muros.

Construcción.

Aplicabilidad.

Desplazamientos.

Figura 10.  Pilote Solera de Ala Ancha