Proceso Constructivo del Alzado de un Muro de Contención
- Replanteo del alzado del muro.
- Colocación de la armadura del alzado del muro.
- Encofrado del alzado del muro (a una o dos caras, según si el hormigonado es contra el terreno o no).
- Hormigonado del alzado del muro.
- Desencofrado del alzado del muro.
- Curado del hormigón del alzado.
También se deben tener en cuenta:
- Las juntas de hormigonado.
- Las juntas de dilatación.
- Las juntas de retracción y temperatura.
Empujes del Terreno
La presión del terreno sobre un muro depende de su deformabilidad. Esta deformación del muro es tanto la que experimenta como elemento de hormigón como la inducida por la deformación del terreno de cimentación.
Los empujes exteriores se originan por:
- El peso propio del elemento de contención.
- El peso propio del terreno (en función de su naturaleza, grado de compactación, humedad, etc.) en el trasdós y a pie de muro.
- La componente horizontal de las cargas de los edificios colindantes, si los hubiera.
- El nivel freático.
- Los efectos sísmicos.
Los efectos de las acciones en las partes del muro son:
- Horizontales en la puntera y el tacón.
- Triangulares en la base.
- Mayores en la puntera que en el talón.
- En la puntera actúa la reacción del terreno que colabora en impedir el deslizamiento junto con el rozamiento de la base de la zapata.
Empuje Activo
- Cuando el muro puede girar y deformarse, se desplaza, permitiendo la expansión lateral del suelo; se produce un fallo por corte del suelo y la cuña de rotura avanza hacia el muro y desciende.
- Tiende a mover el muro en todo momento.
- Es el ejercido por la cuña de tierras contenidas por encima del ángulo de talud natural y por la presión hidrostática; esta última puede ser aminorada mediante la inclusión de un sistema de drenaje del subsuelo detrás y/o a través del muro.
- Es el mínimo valor posible del empuje.
Empuje Pasivo
- Se produce cuando el elemento de contención se desplaza o rota hacia el interior del terreno, empujándolo y comprimiéndolo.
- Se aplican fuerzas al muro de forma que este empuje al terreno. El fallo se produce mediante una cuña que experimenta un ascenso.
- Es el mayor valor que alcanza el empuje.
- Contrarresta la acción del empuje activo y el producido por un terreno que absorbe la acción producida por la estructura.
- Tiene un valor hasta 9 veces mayor que el activo.
- Se utiliza en muros anclados y tesados contra el terreno.
Empuje al Reposo
- Se produce cuando el muro y el terreno sobre el que se cimenta son tales que las deformaciones son prácticamente nulas.
- Se aplica a un muro rígido e indeformable.
- Valor intermedio del empuje.
- Se emplea en muros de sótano donde la estructura no se desplaza.
Criterios a Tener en Cuenta
- Geometría y deformabilidad del elemento de contención.
- Características geotécnicas.
- Compactación del relleno y terreno de cimentación.
- Movimientos admisibles en la cabeza y el pie del elemento, así como en el terreno circundante.
- Situación del nivel freático y su afección al elemento de contención y al sistema de drenaje del entorno.
- Uso y durabilidad.
Fallos de los Muros de Contención
- Giro Excesivo del Muro o Vuelco: Solución: Aumento de la superficie de asiento de la puntera. Esto implica un aumento de la superficie de la puntera y una disminución de la presión sobre el terreno.
- Deslizamiento del Muro: Solución: Aumento del tacón o del grosor de la puntera, es decir, aumentar la base del muro.
- Deslizamiento Profundo del Muro: Solución: Resolver mediante la mecánica de suelos. Implica un cambio de estrato de apoyo a otro adecuado para las tensiones o el refuerzo del terreno.
- Deformación Excesiva del Alzado: Solución: Cambiar el diseño del muro, optando por muros con contrafuertes, muros bandeja, etc.
- Fisuración Excesiva: Se produce por la retracción del hormigón. Suelen aparecer en el trasdós, tacón, puntera y talón del muro, es decir, en las zonas de tracción. Solución: Para evitar la fisuración, es necesario disponer de juntas verticales de retracción cada 8-12 metros aproximadamente. Estas pueden coincidir con otros tipos de juntas, como las de hormigonado.
- Rotura del Alzado por Fallo de Solape: Solución: Colocar la armadura necesaria.
- Rotura por Esfuerzo Cortante: Solución: Colocar la armadura necesaria.
Clasificación de los Muros
Muros en Ménsula o Ligeros
Son muros de hormigón armado que trabajan de manera opuesta a los de gravedad, utilizando el empuje de las tierras para asegurar la estabilidad del conjunto.
- Alturas de 3-6 metros: Trabajo normal.
- Alturas de 6 a 10 metros: Con escalones.
- Alturas > 10 metros: Con contrafuertes.
La base del muro está constituida por losa o zapata, sobre la que se levanta el alzado, absorbiendo las flexiones de la ménsula mediante armadura sencilla o doble. Para mejorar la resistencia al deslizamiento se le coloca una zarpa central o en el talón.
Muro en ‘L’ sin Talón
Su empleo es obligado cuando las tierras colindantes son de propiedad ajena. Debido a la falta de talón, el muro puede desestabilizarse, por lo que es crucial considerar la seguridad al deslizamiento y prever en el cálculo que el drenaje puede ser muy difícil.
Muro en ‘L’ sin Puntera
Poco frecuente en edificación, ya que producen altas presiones sobre el suelo y exigen una excavación considerable.
Muro en ‘T’ de Talón Grande
Es el más habitual y también más económico.
Muro en ‘T’ con Talón Pequeño
Muro en Ménsula con Contrafuertes
Son muros para alturas superiores a los 10 metros. Aunque aumentan la altura y los espesores de hormigón, la adición de contrafuertes o nervios permite reducir el volumen total de hormigón. Los contrafuertes pueden estar en el trasdós (más conveniente) o en el intradós del muro. La separación entre contrafuertes es de 1/3 a ½ de H, comportándose como placas o vigas continuas. El espesor del alzado del muro no debe ser inferior a 25-30 cm y está en función de los empujes y de la separación elegida para los contrafuertes.
Inconvenientes:
- Mayor volumen de encofrado.
- Mayor dificultad de hormigonado.
- Mayor superficie expuesta (lo que implica mayor posibilidad de pérdida de durabilidad del hormigón).
Muros de Bandeja
Están formados por la cimentación, el cuerpo o alzado del muro y las bandejas, cuya misión es estabilizar el muro (establecen un momento flector contrario al de las tierras). En estos casos, el esfuerzo del terreno se transmite no solo al talón, sino también a las bandejas, creando momentos que compensan los producidos por el empuje de tierras. Permite tener muros sin talón o con talón reducido. Se utiliza para grandes alturas, siendo una alternativa al muro de contrafuertes.
Ejecución
- Se ejecuta el alzado del muro hasta la cota de las bandejas.
- Se realiza el relleno y compactado del material del trasdós del muro.
- Se ejecuta el elemento ‘bandeja’ sobre el material de relleno en la cota inferior.
- El ciclo se repite sucesivamente.
Muros de Sótano
Recibe como única carga vertical, aparte de su propio peso, la reacción del apoyo del forjado del techo.
Tipos de Patologías en el Muro
- Deslizamiento de la base.
- Fallo del elemento estructural.
- Asentamiento de la cimentación por cargas verticales.
Muros por Bataches
Se realizan a medida que se ejecuta la excavación. Generalmente están constituidos por placas de hormigón armado de unos 3 x 3 metros, con un espesor entre 40 y 80 mm, hormigonadas contra el terreno. Si es preciso, el muro se ancla al terreno una vez endurecido el hormigón. Los bataches se ejecutan a medida que se efectúa la excavación, sin iniciar la apertura de un batache hasta que la placa superior no se encuentre anclada. Se solapan para dar continuidad a las armaduras. Se formarán módulos con al menos 3 anclajes. Los anclajes sirven para dar estabilidad.
Muros Pantalla
Consisten en ejecutar una pared de hormigón sin necesidad de entibación. La pared se mantiene por sí sola mediante lodos bentoníticos. Las pantallas funcionan también como elementos de cimentación.
Proceso de Ejecución de Muros Pantalla
- Muretes guía: Su función es evitar cualquier desprendimiento del terreno de la zanja y servir de soporte a las jaulas de armaduras. Son de hormigón armado ‘in situ’.
- Excavación de la zanja: Las paredes se mantienen mediante bentonita, que actúa sobre las paredes de la excavación y, al tratar de filtrarse, crea una película en el terreno. Si existe capa freática, la bentonita, al tener una densidad superior, impide la entrada de agua. La excavación, dependiendo del terreno, se realizará con cucharas bivalvas.
- Evacuación de los materiales.
- Colocación de armaduras.
- Hormigonado: Se utiliza hormigón de consistencia plástica a fluida para que recubra las armaduras. Debe poseer las siguientes cualidades: alta capacidad de resistencia a la segregación.
Muros Prefabricados de Hormigón
Están formados por elementos verticales de hormigón prefabricados (alzado) que, una vez colocados en su posición correcta, se hormigona la cimentación correspondiente.
Pozos de Cimentación
Cimentación semiprofunda, utilizada para profundidades de firme entre 3 y 6 m desde la cota de cimentación. Se emplea en obras pequeñas, donde no es posible el acceso de maquinaria de pilotajes o los accesos son reducidos. Prácticamente, consiste en construir la zapata en el pozo y continuar con su sección hasta la cota de cimentación, o se utiliza el denominado ‘enano’ o ‘plinto’. Pueden tener planta circular, cuadrada o rectangular, y en sección pueden ser troncocónicas o tronco piramidales. Durante la excavación, puede ser necesario utilizar entibaciones de madera a medida que se alcanza mayor profundidad.
Cimentación por Cajones
El cajón (estructura de cimentación) se hunde en el terreno o agua hasta alcanzar su apoyo en el firme a mayor profundidad.
Tipos de Cajones
- Cajones Abiertos o Cajones Indios: Abiertos por la cara superior y sin fondo. Las paredes del cajón se van hincando en el terreno mientras se excava en su interior, hasta alcanzar la profundidad deseada. Posteriormente, se hormigona el fondo, convirtiéndose en la cimentación. Se debe tener precaución con los niveles freáticos que pueden afectarlos.
- Cajones Neumáticos: Abiertos por el fondo, con la cámara de trabajo sometida a una presión superior a la atmosférica para evitar la entrada de agua durante la excavación. El cajón se hinca con su borde inferior biselado o en forma de cuchilla, hundiéndose a medida que progresa la excavación del material de su interior. Una vez finalizada la excavación, se rellena de hormigón su interior y se convierte en la cimentación.
- Cajones Flotantes: Estructuras de grandes dimensiones que pueden flotar una vez finalizadas. Son de hormigón armado o pretensado. Se utilizan en obras marítimas. Son muy versátiles, ya que se conducen flotando hasta su lugar de uso.
Pilotes Hormigonados ‘In Situ’
Pilotes de Extracción con Entubación Recuperable
Fases
- Posicionamiento de la tubería mediante entubadora.
- Excavación con cazo o hélice, sujetando a la vez las paredes de la perforación con la tubería.
- Colocación de las armaduras.
- Hormigonado mediante tubo Tremie y sustracción simultánea de la camisa.
- Pilote terminado.
Pilotes de Extracción con Camisa Perdida
Fases
- Excavación con cazo o hélice, sujetando la perforación con camisa.
- Colocación de las armaduras.
- Hormigonado mediante tubo Tremie sin extracción de la camisa.
- Pilote terminado.
Pilotes Perforados sin Entubación con Fluidos Estabilizadores
Se perfora el terreno y se ejecuta el pilote sin entubación, introduciendo al mismo tiempo fluidos estabilizadores para las paredes de la perforación. Los fluidos tienen propiedades expansivas y tixotrópicas, como las bentonitas (mezcla de arcilla de sílice y aluminio) que se hinchan con la humedad, adhiriéndose a las paredes de la perforación y formando una película impermeable. Se utilizan en terrenos inestables o con nivel freático alto, así como en terrenos finos sin estratos granulares libres de la matriz fina o grandes bloques. Es una técnica rápida y más económica que la entubación recuperable, sin los problemas de extracción y el condicionante del diámetro máximo a perforar.
Proceso de Ejecución de Pilotes Perforados con Fluidos Estabilizadores
- Excavación con cuchara y vertido del fluido estabilizador en la excavación para la extracción de tierra.
- Cambio del fluido estabilizador y limpieza del fondo del pilote.
- Introducción de armaduras.
- Hormigonado desde el fondo mediante tubo Tremie y recuperación del fluido estabilizador del interior de la perforación.
- Pilote terminado.
Pilotes de Extracción con Barrena sin Entubación
Fases
- Perforación mediante barrena hasta la cota deseada, sin ningún sistema de sostenimiento.
- Extracción de la barrena y limpieza del fondo del pilote.
- Colocación de la armadura en el interior de la excavación.
- Hormigonado con tubo Tremie.
- Terminación del pilote.
Pilotes de Extracción con Barrena Continua Hueca
Es un pilote de extracción sin entubación que se ejecuta mediante una hélice continua que se introduce por rotación hasta la profundidad prevista. Una vez introducida en el terreno, se extrae el material alojado en los álabes de la barrena sin darle vueltas, y simultáneamente se hormigona a través del interior de la propia barrena. La armadura se introduce con el hormigón fresco, posteriormente a la retirada de la hélice.
Ventajas
- No es necesaria la entubación o utilización de lodos.
- Puede ejecutarse en cualquier suelo blando, incluso bajo nivel freático.
- Permite el control de la presión y volumen del hormigón.
- Permite empotrar el pilote en estratos consistentes.
- Elevado rendimiento y cortos plazos de ejecución.
Pilotes de Extracción en Seco con Barrena
Es un pilote cuya perforación se realiza en seco, mediante barrena en rotación, debido a las características del terreno. Después de introducir las armaduras, se hormigona. Es rápido de ejecutar y económico, e idóneo cuando el terreno está seco y es estable. La idoneidad de este método depende directamente de las características del terreno.
Micropilotes
Fases
- Perforación con maquinaria adecuada en espacios accesibles.
- Colocación de la armadura inmediatamente después de terminar la perforación, e instalación de centradores. Es crucial cuidar los espacios entre la armadura y la perforación para asegurar que el mortero de inyección penetre correctamente.
- Inyección (antes de 24 horas) con lechada o mortero de cemento, con la finalidad de rellenar tanto el interior de la armadura como la sección exterior, protegiéndola de la corrosión y conformando el fuste y la punta del micropilote.
- Pilote terminado.