Los muros de contención son muros relativamente rígidos que se utilizan para sostener el suelo lateralmente de modo que pueda retenerse en diferentes niveles en los dos lados. Los muros de contención son estructuras diseñadas para restringir el suelo a una pendiente a la que no se mantendría naturalmente (normalmente una pendiente pronunciada, casi vertical o vertical). Se utilizan para limitar los suelos entre dos elevaciones diferentes, a menudo en áreas de terrenos inconvenientemente empinados en áreas donde el paisaje necesita ser moldeado severamente y diseñado para fines más específicos, como la 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 malecón o mamparo .
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 está construida para resistir la presión lateral del suelo cuando se desea un cambio en la elevación del terreno que exceda el ángulo de reposo del suelo. [1]
Un muro de sótano es, por tanto, un tipo de muro de contención; sin embargo, el término suele referirse a un muro de contención en voladizo, que es una estructura independiente sin apoyo lateral en su parte superior. [2] Estos muros están en voladizo desde una zapata y se elevan por encima del nivel del suelo en un lado para retener un nivel superior 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 soporta 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 retranqueo del muro, se reduce el tamaño de la cuña deslizante. Esta reducción disminuye 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 lateral de tierra detrás del muro que depende del ángulo de fricción interna (phi) y la resistencia cohesiva (c) del material retenido, así como de la dirección y magnitud del movimiento que experimenta la estructura de contención.
Las presiones laterales de la tierra son cero en la parte superior del muro y, en terrenos homogéneos, aumentan proporcionalmente hasta alcanzar un valor máximo en la profundidad más baja. Las presiones de la tierra empujarán el muro hacia adelante o lo volcarán si no se abordan adecuadamente. Además, cualquier agua subterránea detrás del muro que no se disipe mediante un sistema de drenaje provoca presión hidrostática en el muro. Se puede suponer que la presión o empuje total actúa a un tercio de la profundidad más baja para tramos longitudinales de altura uniforme. [5]
Es importante tener un drenaje adecuado detrás del muro para limitar la presión al valor de diseño del muro. 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 normalmente son autodrenantes.
Por ejemplo, el Código Internacional de Construcción exige que los muros de contención estén diseñados para garantizar la estabilidad contra vuelcos, deslizamientos, presiones excesivas sobre los cimientos y elevación de agua; y que estén diseñados para un factor de seguridad de 1,5 contra deslizamientos laterales y vuelcos. [6]
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 para mejorar la estabilidad inclinándose hacia el suelo retenido. En el caso de los muros de jardinería cortos, suelen estar hechos de piedra sin mortero o unidades de hormigón segmentadas (unidades de mampostería). [7] Los muros de gravedad apilados en seco son algo flexibles y no requieren una base rígida. Se pueden construir a baja altura sin necesidad de insertar materiales adicionales y se les añade hormigón para darles resistencia y estabilidad. [8]
A principios del siglo XX, los muros de contención más altos solían ser 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, como: geosintéticos como geoceldas, contención de tierra con confinamiento celular o con revestimiento prefabricado; gaviones (cestas de alambre de acero apiladas llenas de rocas); muros de contención (celdas construidas al estilo de una cabaña de troncos a partir de hormigón prefabricado o madera y rellenas de material granular). [9]
Los muros de contención en voladizo están hechos de un vástago interno de hormigón armado in situ o mampostería con mortero (a menudo en forma de T invertida). Estos muros transfieren cargas en voladizo (como una viga ) a una gran zapata estructural, convirtiendo las presiones horizontales desde detrás del muro en presiones verticales en el suelo de abajo. A veces, los muros en voladizo están reforzados en el frente o incluyen un contrafuerte en la parte posterior para mejorar su resistencia a cargas elevadas. Los contrafuertes son muros de ala cortos en ángulo recto con la tendencia principal del muro. Estos muros requieren zapatas de hormigón rígidas por debajo de la profundidad de las heladas estacionales. Este tipo de muro utiliza mucho menos material que un muro de gravedad tradicional.
Los muros pantalla son un tipo de muros de contención muy rígidos y generalmente impermeables. Son muros caros, pero ahorran tiempo y espacio, por lo que se utilizan en construcciones urbanas. [10]
Los muros de contención de tablestacas se utilizan generalmente en suelos blandos y espacios reducidos. Los muros de tablestacas se hincan en el suelo y están compuestos de una variedad de materiales que incluyen acero, vinilo, aluminio, fibra de vidrio o tablones de madera. Para una estimación rápida, el material generalmente se hinca 1/3 por encima del suelo, 2/3 por debajo del suelo, pero esto puede modificarse según el entorno. Los muros de tablestacas más altos necesitarán un anclaje de amarre , o "hombre muerto" colocado en el suelo a una distancia detrás de la cara del muro, que se ata al muro, generalmente mediante un cable o una varilla. Luego, los anclajes se colocan detrás del plano de falla potencial en el suelo.
Los muros de contención con pilotes perforados se construyen ensamblando una secuencia de pilotes perforados , seguido de la excavación del exceso de tierra. Dependiendo del proyecto, el muro de contención con 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 pilotaje de tablestacas es una solución de construcción válida, pero donde los niveles de vibración o ruido generados por un hincado de pilotes no son aceptables.
Un muro de contención anclado se puede construir en cualquiera de los estilos antes mencionados, pero también incluye una resistencia adicional mediante cables u otros soportes anclados en la roca o el suelo detrás de él. Por lo general, se introducen en el material con perforaciones y luego se expanden los anclajes en el extremo del cable, ya sea por medios mecánicos o, a menudo, inyectando hormigón presurizado , que se expande para formar un bulbo en el suelo. Este método, técnicamente complejo, es muy útil cuando se esperan cargas elevadas o cuando el muro en sí tiene que ser delgado y, de lo contrario, sería demasiado débil.
El clavado de suelo es una técnica en la que se refuerzan taludes, excavaciones o muros de contención mediante la inserción de elementos relativamente delgados, normalmente barras de refuerzo de acero. Las barras se instalan normalmente en un orificio previamente perforado y luego se fijan con lechada o se perforan y se lechada simultáneamente. Por lo general, se instalan sin tensar y con una ligera inclinación hacia abajo. Se puede utilizar un revestimiento rígido o flexible (a menudo hormigón proyectado) o cabezas de clavos de suelo aisladas en la superficie.
Existen varios sistemas que no consisten únicamente en el muro, sino que reducen la presión de tierra que actúa directamente sobre el muro. Estos se suelen utilizar en combinación con alguno de los otros tipos de muro, aunque algunos pueden utilizarlo únicamente como revestimiento, es decir , con fines visuales.
Este tipo de refuerzo del suelo, que a menudo también se utiliza sin un muro exterior, consiste en "cajas" de malla de alambre , que se rellenan con piedra cortada toscamente 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 dentro y alrededor de todos los muros de contención es importante.
La tierra mecánicamente estabilizada, también llamada MSE, es un suelo construido con refuerzo artificial a través de esteras horizontales en capas ( geosintéticos ) fijadas en sus extremos. Estas esteras proporcionan una resistencia interna al corte adicional más allá de la de las estructuras de muros de gravedad simples. Otras opciones incluyen correas de acero, también en capas. Este tipo de fortalecimiento del suelo generalmente necesita muros de revestimiento exterior (SRW, por sus siglas en inglés, Segmental Retaining Walls) para fijar las capas y viceversa. [11]
La cara del muro suele estar formada por unidades de hormigón prefabricado [7] que pueden tolerar algún movimiento diferencial. La masa de suelo reforzado, junto con el paramento, actúa entonces como un muro de gravedad mejorado. La masa reforzada debe construirse lo suficientemente grande como para retener las presiones del suelo detrás de ella. Los muros de gravedad normalmente deben tener un mínimo de 50 a 60 por ciento de profundidad o espesor que la altura del muro, y pueden tener que ser más grandes si hay una pendiente o sobrecarga en el muro.
Los sistemas de confinamiento celular (geoceldas) también se utilizan para la estabilización de terrenos empinados por gravedad y para muros de contención reforzados con geomallas. Los muros de contención con 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. [12] Las celdas de la fascia exterior del muro se pueden plantar con vegetación para crear un muro verde .
