Los muros de contención son muros relativamente rígidos que se utilizan para soportar el suelo lateralmente de modo que pueda retenerse en diferentes niveles en los dos lados. Los muros de contención son estructuras diseñadas para sujetar el suelo a una pendiente que naturalmente no mantendría (generalmente una pendiente empinada, casi vertical o vertical). Se utilizan para unir suelos entre dos elevaciones diferentes, a menudo en áreas de terreno inconvenientemente empinado 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 tierra en la parte trasera y 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 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; 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 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 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 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 lateral del suelo detrás del muro que depende del ángulo de fricción interna (phi) y la fuerza cohesiva (c) del material retenido, así como de la dirección y magnitud del movimiento que sufre la estructura de retención.
Las presiones laterales del suelo son cero en la parte superior del muro y, en terrenos homogéneos, aumentan proporcionalmente hasta un valor máximo en la profundidad más baja. Las presiones de la tierra empujarán el muro hacia adelante o lo derribarán 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 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 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.
A modo de ejemplo, el Código Internacional de Construcción exige que los muros de contención se diseñen de manera que garanticen 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 deslizamiento lateral y vuelco. [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 retroceso para mejorar la estabilidad al inclinarse hacia el suelo retenido. Para muros paisajísticos cortos, a menudo están 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 agrega concreto para mayor resistencia y estabilidad. [8]
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 geoceldas de confinamiento celular de retención de tierra o con revestimiento prefabricado; gaviones (cestas de alambre de acero apiladas llenas de piedras); paredes de cuna (celdas construidas al estilo de una cabaña de troncos con hormigón prefabricado o madera y rellenas con material granular). [9]
Los muros de contención en voladizo están hechos de un vástago interno de mampostería de hormigón o mortero, moldeado in situ, reforzado con acero (a menudo en forma de T invertida). Estos muros cargan en voladizo (como una viga ) sobre una base estructural grande, convirtiendo las presiones horizontales desde detrás del muro en presiones verticales en el suelo debajo. A veces, los muros en voladizo se refuerzan en la parte frontal, o incluyen un contrafuerte en la parte posterior, para mejorar su resistencia al resistir cargas elevadas. Los contrafuertes son muros de alas cortas en ángulo recto con respecto a la dirección principal del muro. Estos muros requieren zapatas rígidas de hormigón 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. Los muros pantalla son muros costosos, 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. Las paredes de Tablestacas se hunden en el suelo y están compuestas de una variedad de materiales que incluyen tablones de acero, vinilo, aluminio, fibra de vidrio o madera. Para una estimación rápida, el material generalmente se conduce 1/3 por encima del suelo y 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 atado a la pared, generalmente mediante un cable o una varilla. Luego se colocan anclajes detrás del plano de falla potencial en el suelo.
Los muros de contención de pilotes perforados se construyen ensamblando una secuencia de pilotes perforados y luego excavando el exceso de tierra. 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 capa de refuerzo de hormigón proyectado . Esta técnica de construcción tiende a emplearse en escenarios donde Tablestacas es una solución de construcción válida, pero donde los niveles de vibración o ruido generados por un martinete no son aceptables.
Se puede construir un muro de contención anclado en cualquiera de los estilos antes mencionados, pero también incluye resistencia adicional utilizando cables u otros tirantes anclados en la roca o el suelo detrás de él. Los anclajes, que normalmente se introducen en el material con una perforación, se expanden 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. Técnicamente complejo, este método es muy útil cuando se esperan cargas elevadas o cuando la propia pared debe ser delgada y, de lo contrario, sería demasiado débil.
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 generalmente se instalan en un orificio previamente perforado y luego se les aplica lechada en su lugar o se perforan y se les aplica lechada simultáneamente. Por lo general, se instalan 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 clavos aisladas para el suelo.
Existen varios sistemas que no consisten sólo en el muro, sino que reducen la presión del suelo que actúa directamente sobre el muro. Por lo general, se usan en combinación con uno de los otros tipos de paredes, aunque algunos pueden usarlos solo como revestimiento, es decir , con fines visuales.
Este tipo de refuerzo del suelo, que a menudo también se utiliza sin pared exterior, consiste en "cajas" de malla metálica que se rellenan con piedra u otro material toscamente cortado. Las jaulas de malla reducen algunos movimientos y fuerzas internos, y también reducen las fuerzas erosivas. Los muros de gaviones son estructuras de contención de libre drenaje y, como tales, a menudo se construyen en lugares donde hay agua subterránea. Sin embargo, es importante la gestión y el control del agua subterránea dentro y alrededor de todos los muros de contención.
La tierra mecánicamente estabilizada, también llamada MSE, es un suelo construido con refuerzo artificial mediante esteras horizontales estratificadas ( geosintéticos ) fijadas en sus extremos. Estas esteras proporcionan una mayor resistencia al corte interno más allá de la de las simples estructuras de muros de gravedad. Otras opciones incluyen correas de acero, también estratificadas. Este tipo de refuerzo del suelo generalmente necesita muros exteriores (SRW's - Muros de contención segmentarios) para fijar las capas y viceversa. [11]
La cara del muro suele ser de unidades prefabricadas 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 lo suficientemente grande como para retener las presiones del suelo detrás de ella. Los muros de gravedad generalmente deben tener un mínimo de 50 a 60 por ciento de profundidad o espesor como la altura del muro, y pueden tener que ser más grandes si hay una pendiente o sobrecarga en el muro.
También se utilizan sistemas de confinamiento celular (geoceldas) para la estabilización de terrenos empinados en gravedad y muros de contención reforzados con geomallas. Los muros de contención de geoceldas son estructuralmente estables bajo el peso propio y cargas impuestas externamente, mientras que la flexibilidad de la estructura ofrece una resistencia sísmica muy alta. [12] Las células de la fascia exterior de la pared se pueden plantar con vegetación para crear una pared verde .
