Estructuras de Contención de Tierras

Estructuras de Contención

• Las siguientes notas cubren las definiciones y tipologías de estructuras de contención, sus materiales, acciones y criterios de diseño.
• El texto se centra en estructuras de contención de tierras.

Definiciones y Tipologías

• Un talud natural depende de la cohesión interna del terreno.
• Las estructuras de contención se utilizan cuando se modifica la pendiente natural de un terreno para que absorban los empujes de la tierra.

Criterios de Clasificación

• Materiales empleados: Generalmente hormigón en masa o armado, mampostería o fábrica.
• Material a contener: Tierras, líquidos (piscinas, estanques, depósitos), material granuloso (silos).
• Respuesta a acciones externas: Rígidas o flexibles.
• Duración en servicio: Permanentes o temporales.

Tipos de Estructuras según su Rigidez

• Rígidas: Mantienen su forma; movimientos de giro y desplazamiento sin deformación.
• Flexibles: Experimentan deformaciones apreciables para cumplir su función.

Comportamiento Estructural

• Estructuras rígidas incluyen muros de gravedad.
• Estructuras flexibles incluyen muros ménsula o pantallas de contención.

Estructuras Flexibles

• Se introduce un elemento artificial en el terreno debajo de la excavación.
• La reacción en el intradós y el empuje del trasdós son comparables para asegurar el equilibrio general.
• Se pueden usar anclajes o puntales para soportar los empujes y reducir la flexión.

Duración en Servicio

• Las estructuras de contención pueden ser permanentes o temporales (tablestacas y entibaciones).
• Las estructuras temporales funcionan como auxiliares.

Tipos de Muros de Contención

• Muros de gravedad: Hormigón en masa, estabilidad por peso propio; no armados, alturas moderadas (h=5m).
• Muros ménsula: Aligeran el muro de gravedad; el vuelco se absorbe por su base, económico hasta 10-12 m.
• Muros con contrafuertes: Aligeran la pieza a partir de 10-12 m; los contrafuertes pueden estar en el trasdós o intradós
• Muros de bandejas: Reducen el momento flector mediante el relleno sobre las bandejas, conceptualmente diferente a los muros con contrafuertes.
• Muros cribas y prefabricados: Piezas prefabricadas de hormigón rellenadas con suelo.
• Muro de gavión: Permite el paso del agua y tolera grandes deformaciones sin perder resistencia.
• Pantallas de contención continuas: Placas de hormigón armado ancladas al terreno; el muro no se empotra en el terreno.
• Pantallas de pilotes: Pilotes contiguos, tangentes o secantes, según la cohesión del terreno.

Consolidación de Taludes

• Se puede consolidar taludes utilizando mallas frente a desprendimientos, anclajes e inyecciones.
• Para evitar la erosión y arrastre del terreno se pueden usar hidrosiembra y mantas orgánicas.

Muros de Contención

• Obra para contener las tierras que tienden a alcanzar su talud natural.
• El muro de gravedad es el tipo más simple.
• Los muros flexibles, tipo ménsula o sótano, son más frecuentes.

Funcionamiento Estructural del Muro

• El cuerpo del muro trabaja esencialmente a flexión comportándose como un voladizo empotrado en el cimiento.
• También puede transmitir cargas verticales al terreno funcionando como una losa de uno o varios vanos.

Pantallas como Elementos de Contención

• El CTE define las pantallas como elementos de contención de tierras que se emplean para realizar excavaciones verticales.
• Esto ocurre cuando los edificios u otras estructuras cimentadas en las inmediaciones de la excavación no serían estables sin sujeción.
• También se usan para eliminar posibles filtraciones de agua.
• La pantalla cumple una labor estructural.
• No se considera un elemento totalmente terminado ni impermeable.
• Se construyen desde la superficie del terreno previamente a la excavación y trabajan fundamentalmente a flexión.
• Se pueden usar anclajes al terreno, bermas, o puntales metálicos como soportes laterales para limitar la flexión.
• Se debe prever un acabado final de la superficie.

Tipos de Pantallas

• Pantallas continuas de hormigón
• Pantallas de pilotes
• Tablestacas

Proceso Constructivo de Pantallas

• La excavación del terreno se realizará una vez terminada la construcción de la pantalla y que se hayan realizado los anclajes.
• También se podrá ir realizando la excavación a medida que se realiza la construcción de la estructura de los sótanos para que los propios forjados colaboren con la estabilidad de las pantallas.

Acciones a Considerar en el Cálculo de Muros de Contención

• Peso propio del elemento de contención
• Empuje y peso del terreno circundante.
• Empujes debidos al agua (presión intersticial, subpresión o presión de filtración).
• Sobrecargas sobre la estructura de contención o sobre el terreno de trasdós.
• Efectos sísmicos.
• Excepcionalmente, los empujes de terrenos expansivos.

Estados de Empuje

• Empuje activo: El elemento de contención gira o se desplaza hacia el exterior.
• Empuje pasivo: El elemento de contención es comprimido contra el terreno.
• Empuje en reposo: Estado intermedio correspondiente al estado tensional inicial en el terreno.

Criterios Básicos de Diseño

• Información para el proyecto (características fijas y seleccionables)
• Fallos estructurales a prevenir en muros de contención

Información Fija en el Proyecto

• Suelo de cimentación
• Cota de coronación del muro
• Profundidad mínima de cimentación

Información Seleccionable en el Proyecto

• Dimensiones del muro
• Material de relleno
• Características resistentes de los materiales del muro

Fases del Diseño

• Decidir el tipo de muro o pantalla a emplear.
• Disponer elementos de sujeción, su número, tipo y situación.
• Planificar las fases de excavación y ejecución del edificio.

Dimensionamiento

• Profundidad
• Dimensiones
• Características de su sección transversal
• Elementos de sujeción

Proceso de Proyecto

• Situación
• Altura necesaria
• Material a contener y altura
• Características geotécnicas del terreno
• Cargas adicionales o fijas

Fallos Estructurales a Prevenir

• Giro excesivo del muro
• Deslizamiento del muro, profundo del muro
• Deformación excesiva del fuste

Construcción de Muros de Contención

• Proceso constructivo típico: replanteo, excavación, vertido del hormigón de limpieza, colocación de la armadura, hormigonado de la zapata, realización del encofrado, colocación de la armadura del muro, hormigonado del muro y desencofrado
• Verificar superficies de deslizamiento
• Contener el terreno durante la excavación
• Controlar el agua mediante pozos filtrantes
• Control de calidad de materiales y mano de obra
• Usar cemento sulforresistente si la cantidad de SO3 es alta
• Considerar juntas de retracción y dilatación
• Proteger las armaduras contra la corrosión
• Asegurar cimentación homogénea
• Rellenar el trasdós cuidadosamente con material granular y buen drenaje

Juntas en Muros de Contención

• Necesarias para reducir las tensiones por retracción y movimientos térmicos.

Tipos de Juntas:

• Retracción: Relacionadas con el volumen de hormigón, tanto en zapata como en alzado.
• Dilatación: En alzados, necesarias en cambios de altura, profundidad del plano de cimentación y dirección en planta.
• Construcción: Coinciden con juntas de retracción o dilatación en cambios de sección y discontinuidad.

Juntas de Retracción

• La distancia máxima depende del clima y la época del año (10-18 m).

Recomendaciones Constructivas en Juntas de Retracción

• Con berenjeno: cuña de PVC o madera previa al hormigonado.
• Con pintura asfáltica: con juntas machihembradas.
• Con banda elastomérica o PVC de tapajunta: mejora la estanqueidad
• Con banda elastomérica o PVC en la zona intermedia: más costosa.

Juntas de Dilatación

• Se realizan en alzados del muro.
• Se disponen en cambios de altura, profundidad y dirección en planta.

Distancia de las Juntas

• Depende de las condiciones climáticas (20-30 m máx).

Materialización

• Separación de 2-3 cm con banda de poliestireno expandido.

Recomendaciones Constructivas en Juntas de Dilatación

• Con sellado cuando la estanquidad es escasa.
• Con bandas de estanquidad: si hay presencia de agua.

Juntas Horizontales de Trabajo

• Disponer tensor para evitar deformación en el encofrado.

Disposición General de Armaduras

• El armado de los muros tendrá armadura principal y armadura de trabajo

Armadura Principal

• Se colocará en las caras traccionadas cuando el muro deforma
• Estas caras varían según sea un muro en voladizo o un muro sótano

Hormigón de Limpieza

• En la excavación tendrá un hormigón de limpieza 10 cm de espesor.

Colocación de la Armadura

• Apoyada sobre separadores, dejando las armaduras necesarias en espera
• Cubrimientos del alzado distintos según exista o no encofrado en su trasdós, siendo el mínimo de 7cm si el trasdós se hormigona contra el terreno

Hormigonado de la Zapata

• A excavación llena, no admitiéndose encofrados perdidos. Vertido de hormigón desde 1m máximo con tongadas de 50 cm para evitar la disgregación.

Colocación de la Armadura del Alzado

• Tener en cuenta los elementos estructurales que acometan en el muro.

Colocación del Encofrado y Hormigonado del Muro

• En general, se realizará el hormigonado del muro o del tramo en una jornada
• De producirse juntas de hormigonado, se dejarán adarajas que se limpiarán y humedecerán

Desencofrado y Curado

• Se realizará manteniendo húmedas las superficies del muro
• Impermeabilización y drenaje

Pintura Asfáltica

• La pintura asfáltica o similar tela asfáltica mejoran la superficie
• Se drenará el trasdós del muro cuando sea posible

Relleno y Drenaje

• Se deben materiales granulares para el relleno
• Se debe evitar que se utilicen materiales arcillosos.
• Materiales o pavimentos poco permeables, con fácil drenaje por gravedad

Sistema de Drenaje

• El sistema de drenaje se encarga de recoger y canalizar el agua, evitando el arrastre superficial y la saturación de los terrenos.

Elementos para la Evacuación del Agua

• Mechinales: El diámetro mínimo es de 10 cm, separados 3 m horizontalmente y el CTE aconseja 1 mechinal por cada 4 m² de muro

Elementos Drenantes Lineales

• Tubos porosos con pendiente mínima de 1%
• Superficies drenantes

Patologías en Muros

• Excesiva fisuración distribuida en el alzado
• Fisuración en la cabeza del alzado
• Fisuración vertical localizada en el alzado

Causas más Probables en las Patologías

• Diseño deficiente del hormigón
• Ausencia/insuficiente armadura de retracción
• Exceso de agua
• Curado defectuoso

Actuaciones Recomendadas en las Patologías

• Bajar la relación agua/cemento, reducir finos, mejorar el curado inicial, investigar el cemento y disponer la armadura mínima

Construcción de Pantallas

• La pantalla de contención se diferencia del muro tradicional
• Se construye antes de realizar la excavación
• La estabilidad se consigue absorbiendo mediante un empotramiento adecuado en lugar de zapata de cimentación
• Tiene un espesor constante
• La entibación de madera o metálica se sustituye por su propia resistencia o su resistencia con ayuda del lodo tixotrópico

Construcción In Situ

• La construcción in situ se hace con perforación.
• En el lugar sin la entibación del área de construcción se realiza una zanja.
• Se realizan muretes guía para estabilizar el terreno y ser guía en excavación.

Características de los Bataches

• La perforación de cada panel o batache (de 2.5 a 6 m y 0.45 a 1.20 m ancho) se realiza mecánicamente
• Simultaneando este vertido de lodos debe ser garantizado la armadura
• Para la excavación se usarán dos muretes guía con una separación superior al espesos previst

Profundidad de las Pantallas

• Superior a las de la armadura para un mejor procedimiento
• El molde guía garantiza la continuidad de la pantalla

Hormigonado

• El hormigonado se realiza mediante tubería, el cual se introduce a través del todo hasta el fondo
• El lodo se recupera y ese último cemento será eliminado debido a que está contaminado

Actividades Realizadas

• Drenaje en pantallas que se realizan con un procedimiento de ejecución (se hormigona contra el terreno)
• No permite operaciones.
• No se puede hacer impermeabilización.