2015 ZZ
MUROS DE CONTENCION Y TABLESTACAS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA
17/12/2015
MUROS DE CONTENCION Los Muros de Contención son elementos constructivos que cumplen la función de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras. En otros tipos de construcción, se utilizan para contener agua u otros líquidos en el caso de depósitos. Un muro de contención no solo soporta los empujes horizontales trasmitidos por el terreno, el terreno, debe también recibir los esfuerzos verticales trasmitidos a pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. La mayoría de los muros de contención se construyen de hormigón de hormigón armado, cumpliendo armado, cumpliendo la función de soportar el empuje de tierras, generalmente en desmontes en desmontes o terraplenes, terraplenes, evitando el desmoronamiento y sosteniendo el talud. el talud.
CLASIFICACION DE MUROS DE CONTENCION De acuerdo a su Diseño •
Muros con Talón y Puntera: para construir este muro es necesario sobrepasar la línea de edificación, a nivel de los cimientos.
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Muros sin Talón: por lo general al construirlo resulta con un aumento de dimensión en la puntera de la zapata.
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Muros con Talón: ídem el primer caso, necesitan sobrepasar la línea de edificación. El resultado es similar al muro sin talón, pero trabaja de otra manera; esta es la mejor solución ante inestabilidades por posible vuelco.
De acuerdo a su Función •
Contención de tierras: cuando el muro se destina a contener sólidos, éstos por lo general son tierras; la impermeabilización y el drenaje son dos aspectos importantes para controlar el paso de agua del terreno hacia el interior de la edificación.
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Contención de líquidos: para esta función es necesario conseguir la continuidad del hormigón a fin de lograr una buena impermeabilización. Para ello se efectúa un vibrado con un control adecuado, para evitar huecos y juntas.
De acuerdo a su Forma de Trabajo •
Muros de contención por gravedad: soportan los empujes con su peso propio. Los muros construidos con hormigón en masa u hormigón ciclópeo, por ser más pesados, se utilizan habitualmente como muro de gravedad ya que contrarrestan los empujes con su propia masa. Las acciones que reciben, se aplican sobre su centro de gravedad. Este tipo de muro de contención de gran volumen, se realiza de poca altura y con una sección constante; aunque también existen los de tipo ataluzados o escalonados.
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Los muros de gravedad a su vez pueden clasificarse en: o
Muros de hormigón en masa: Cuando es necesario, se arma el pie (punta y/o talón).
o
o
Muros
de mampostería seca:
Se construyen mediante bloques de roca (tallados o no). Muros de escollera: Se construyen mediante bloques de roca de mayor tamaño que los de mampostería.
o
Muros de gaviones: Son muros mucho más fiables y seguros que los de escollera ya que, con estos, se pueden realizar cálculos de estabilidad y, una vez montados, todo el muro funciona de forma monolítica.
o
Muros prefabricados o de elementos prefabricados:
Se pueden realizar mediante bloques de hormigón previamente fabricados. o Muros aligerados: Aquellos en los que los bloques se aligeran (se hacen huecos) por diversos motivos (ahorro de material, reducción de peso...). o Muros jardinera: Si los bloques huecos de un muro aligerado se disponen escalonadamente, y en ellos se introduce tierra y se siembra, se produce el muro jardinera, que resulta mucho más estético, y de menor impacto, ver rocalla. o Muros seco: Constituido por piedra de 8"@10" que van sobre puestos y amarrados entre sí , no lleva ningún tipo de mortero o concreto, conforme se va construyendo se va rellenando con piedras de lugar o cascajo de 3/4" de diámetro en caso que se utilice con drenar el agua. •
Muros de contención ligeros (a flexión): cuando el muro trabaja a flexión podemos construirlo de dimensiones más livianas. Dado que aparecen esfuerzos de flexión, la construcción se efectúa con hormigón armado, y la estabilidad está en relación a la gran resistencia del material empleado. El diseño del muro debe impedir que flexione, ni produzca desplazamientos horizontales o vuelque,
pues debido a los empujes, el muro tiende a deformarse. En la flexión aparecen esfuerzos de tracción y compresión. Por ello existen formas particulares para disponer las armaduras en estos muros. •
Muros estructurales: Son muros de hormigón fuertemente armados. Presentan ligeros movimientos de flexión y dado que el cuerpo trabaja como un voladizo vertical, su espesor requerido aumenta rápidamente con el incremento de la altura del muro. Presentan un saliente o talón sobre el que se apoya parte del terreno, de manera que muro y terreno trabajan en conjunto. Siempre que sea posible, una extensión en el puntal o la punta con una dimensión entre un tercio y un cuarto del ancho de la base suministra una solución más económica. Tipos distintos de muros estructurales son los muros "en L", "en T invertida". En algunos casos, los límites de la propiedad u otras restricciones obligan a colocar el muro en el borde delantero de la losa base, es decir, a omitir el puntal. Es en estas ocasiones cuando se utilizan los muros en L. Como se ha indicado, en ocasiones muros estructurales verticales de gran altura presentan excesivas flexiones. Para evitar este problema surge el 'muro con contrafuertes', en los que se colocan elementos estructurales (contrafuertes) en la parte
interior del muro (donde se localizan las tierras). Suelen estar espaciados entre sí a distancias iguales o ligeramente mayores que la mitad de la altura del muro. También existen muros con contrafuertes en la parte exterior del mismo. En ocasiones, para aligerar el contrafuerte, se colocan elementos con un tirante (cable metálico) para que trabaje a tracción. Surgen así los muros atirantados •
Muros de tierra armada y de suelo reforzado: Los muros de tierra armada son mazacotes de terreno (grava) en los que se introducen armaduras metálicas con el fin de resistir los movimientos. Con ello se consigue que el material trabaje como un todo uno. La importancia de esta armadura consiste en brindarle cohesión al suelo, de modo de actuar disminuyendo el empuje de tierra que tiene que soportar el muro. La fase constructiva es muy importante, ya que se tiene que ir compactando por capas de pequeño espesor, para darle una mayor resistencia al suelo.
Se le suelen colocar escamas (planchas de piedra u hormigón), sin fin estructural alguno, sino para evitar que se produzcan desprendimientos. Los muros de tierra armada pueden rematarse también con bloques de hormigón huecos, rellenos de tierra, y sembrados, creando muros jardinera. Un 'muro de suelo reforzado' es un muro de tierra armada en que se sustituyen las armaduras metálicas, por geomalla. Es una solución más barata. Análogamente a los muros de tierra armada, se pueden recubrir con escamas, o rematarlos con muros jardinera. Aunque existe otra alternativa, que consiste en colocar un geotextil sobre la ladera del muro, y cubrirlo de tierra y semillas. Surge así un 'muro vegetalizado'.
FUERZAS QUE ACTUAN EN UN MURO DE CONTENCION
Los esfuerzos horizontales tienden a deslizar y volcar; la presión de las tierras está en función de las dimensiones y el peso de la masa de tierra; por otro lado, dichas dimensiones y peso dependen de la naturaleza del terreno y contenido de agua. Para lograr la estabilidad de un muro de contención, deben oponerse un conjunto de fuerzas que contrarresten los empujes horizontales y también los esfuerzos verticales transmitidos por pilares o paredes de carga, incluso las cargas de los forjados que apoyan sobre éstos.
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Deberá evitarse:
o
La caída del muro por efecto de su giro sobre una arista.
o
El deslizamiento paralelo a su asiento sobre el suelo.
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El muro contrarresta el empuje del terreno con:
o
Su peso propio.
o
El peso de la tierra sobre un elemento del muro (talón o puntera).
FASES DE CONSTRUCCION DE UN MURO DE CONTENCION DE HORMIGON ARMADO
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Replanteo
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Excavación y Movimiento de Tierras
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Ejecución del Hormigón de Limpieza
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Colocación de la Armadura de la zapata, dejando esperas. Hormigonado de la zapata. Ejecutar el encofrado de la cara interior del muro (intradós).
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Colocación de la armadura del muro de contención.
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Encofrado de la cara exterior (extradós)
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Puesta en Obra y Vibrado del hormigón.
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Desencofrado.
Es importante tener en cuenta la disposición correcta de las armaduras, de acuerdo al diseño de la zapata en relación al empuje de las tierras. Para mejorar la estabilidad, en lugar de construir un muro macizo y grueso, de sección uniforme, se ejecuta el muro con una sección trapezoidal. Cuando las condiciones de edificación lo permiten, conviene que la parte exterior del muro forme un plano inclinado (escarpa), de esta manera se aumenta el ancho de la base asegurando la estabilidad del conjunto y se baja el centro de gravedad.
SISTEMA DE DRENAJE Un punto importante a considerar es el tenor de agua del terreno, ya que el ángulo de rozamiento interno de las tierras disminuye con el contenido de agua y aumenta el empuje. La existencia de agua en el terreno puede producir reblandecimiento de la masa de tierrra, modificando la estructura e incrementando el empuje. Para controlar y eliminar los riesgos posibles por acumulación de agua en la parte posterior del muro, se instala un sistema de drenaje.
MECHINALES Este sistema de drenaje puede consistir en agujeros llamadosmechinales dejados en el muro cuya función consiste en desagüar. Estos agujeros también son conocidos bajo los nombres de barbacanaso troneras.
MURO GAVION
MURO DE ESCOLLERA
MUROS PREFABRICADOS
MURO DE MAMPOSTERIA
MURO DE CONCRETO ARMADO
TABLESTACAS
Los muros de tablestacas son estructuras que están expuestas habitualmente al empuje de tierras, tanto de forma activa como pasiva. Un tablestacado es un muro de contención con una doble función: impide que el agua avance sobre el terreno y, en los casos que el agua ya avanzó, permite recuperar el terreno permitiendo nivelarlo y posteriormente parquizarlo. El Tablestacado es fundamental para lograr delimitar espacios y funciones en terrenos con desniveles. Los elementos prefabricados que componen las tablestacas se hincan en el terreno mediante vibración o golpeo. En los casos de utilización de tablestacas en muelles, defensa de cauces, creación de islas artificiales,(tablestacas no recuperables) se realiza la hinca de los perfiles hasta las cotas proyectadas mediante vibro hincadores o bien mediante martillos de doble efecto.
Las tablestacas tiene gran utilización en cimentaciones, muros deflectores, protecciones fluviales, diques, estabilización de terrenos, protección de riveras de ríos, lagos y mares, muros de contención, etc.
El éxito de cualquier instalación de tablestacas depende del uso del equipo adecuado a las condiciones del suelo en el sitio. Generalmente los métodos vibratorios son más adecuados en suelos arenosos o granulosos, mientras que la colocación de impacto funciona mejor en condiciones de suelos de cohesión o arcilla. En ocasiones es mejor cavar una zanja, colocar las tablestacas y rellenar con tierra o con un relleno fluido.
Están formadas por elementos prefabricados. Estos elementos prefabricados suelen ser de acero, aunque también las hay de hormigón, vinilo, aluminio o FRP Composite. No se deben confundir las tablestacas de hormigón, con las pantallas de paneles prefabricados de hormigón, que suelen ser de dimensiones mayores.
Tiene juntas entre sí, con dos misiones: •
Impermeabilizar el contorno, y evitar que se produzcan filtraciones.
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Guiar las tablestacas contiguas.
Dado que los elementos se colocan mediante hinca, han de tener unas dimensiones (entre ellas el espesor) lo suficientemente pequeñas para que se facilite la hinca. Pero también ha de tener una resistencia mínima. Es por esto por lo que, salvo raras excepciones, se emplea el acero. Los pequeños espesores pueden dar lugar a que los paneles o planchas metálicas que conforman las tablestacas pandeeno flecten. Para evitarlo, se alabea la sección, dotándoles de una mayor inercia. Secciones típicas son 'en Z' o 'en U'.
SISTEMAS PARA EL TABLESTACADO •
EL SISTEMA MÓVIL-RAM: Se compone de una máquina autopropulsada dotada de un mástil telescópico al que se le acoplan varios accesorios. El hincado del Tablestacado se realiza por alta vibración, introduciendo la plancha hasta la profundidad deseada. Este sistema favorece el hincado direccional pues el vibrador se desplaza por el mástil que puede ser regulado en los tres ejes dimensionales.
En el punto de acopio de las planchas, se levanta unos 30 cm la plancha, se inserta la cadena de seguridad y una vez insertada se levanta el mástil principal, quedando la tablestaca en posición vertical.
Una vez en posición vertical se procede a prensarla con la mordaza y a continuación la máquina se desplaza hasta la línea de hinca, ensamblando la tablestaca con la que se encuentra ya insertada en el terreno.
Mediante vibración, se va introduciendo la tablestaca hasta quedar a la misma altura que las anteriores y finalmente se abren las mordazas, se desengancha la cadena y se procede a repetir el ciclo.
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SISTEMA POWER PACK:
Este método se utiliza
cuando la zona a tablestacar se encuentra a una distancia considerable o se trata de una zona de difícil acceso. El sistema consta de una central hidráulica y de u vibrador que se coloca suspendido de una grúa.
PROCEDIMIENTO: Se dispondrá de una auto-grúa de tonelaje suficiente para poder levantar el vibrohincador (aprox. 7500 kg) más el peso de la tablestaca. Una vez suspendido el vibrador, la auto-grúa inicia el movimiento de aproximación a la zona de acopio, eleva unos 30 cm la plancha y se procede a insertar la cadena de seguridad. Una vez insertada se empieza a suspender el vibrohincador hasta quedar la vibroestaca en posición vertical. A continuación se prensa la tablestaca con la mordaza y una vez prensada se desplaza el vibrohincador hasta la línea de hinca y se procede a ensamblar esa tablestaca con la que se encuentra insertada en el terreno, para posteriormente comenzar a vibrar hasta dejar la tablestaca a la misma altura que las anteriores. Una vez conseguido, se abren las mordazas y se desengancha la cadena de seguridad. A continuación se procede a la excavación hasta una cota de 0.6 metros por debajo de la línea de arriostramiento.
Para colocar el arriostramiento se suspenden los perfiles longitudinales mediante 3 cadenas a la cota indicada en cálculo. Seguidamente se procede a colocar los puntales transversales. Finalmente se continúa con la excavación hasta cota final.
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SISTEMA HAMMER: El sistema Hammer utiliza la elevación de una masa por medio de un sistema hidráulico, dejándola libre y posteriormente golpeando a la tablestaca en su parte superior. Se utiliza en terrenos muy duros o arcillosos. El martillo (hammer) se puede suspender de una grúa o instalarse en la máquina utilizada en el sistema “Movil-Ram”. La elevación de la masa y la velocidad del golpe dependen del tipo de terreno.
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SISTEMA HYDRO PRESS: Es un sistema de hincado de tablestacas sin vibración. Se realiza mediante unos pistones de grandes dimensiones y a extremada presión.
El hincado se puede realizar en grupos de 3 o 4 tablestacas y el propio rozamiento de estas favorece el hincado de la tablestaca que se está presionando. Es un sistema idóneo para zonas con edificación eslindantes frágiles al no producirse vibraciones.
