Diseño y Estabilidad de Muros de Sostenimiento y Estructuras Flexibles

Fundaciones de Muros de Sostenimiento: Requisitos Clave

Las fundaciones de muros de sostenimiento son elementos cruciales que deben cumplir una serie de condiciones rigurosas para asegurar su estabilidad externa y funcionalidad a largo plazo. Estas condiciones incluyen:

• Coeficiente de Seguridad al Deslizamiento Adecuado

  El deslizamiento del muro sobre su base es resistido principalmente por la fricción entre el suelo y la base, así como por el empuje pasivo del suelo en contacto con la cara exterior de la fundación. Es fundamental que el coeficiente de seguridad al deslizamiento (Fs) sea mayor o igual a 1,5 para garantizar la estabilidad. La fórmula para calcularlo es:

  Fs = (f · Rv) / Rh ≥ 1,5

  

  Donde:

  • f: Coeficiente de fricción entre la base y el suelo.
  • Rv: Suma de las fuerzas verticales.
  • Rh: Suma de las fuerzas horizontales.

• Presión en el Borde Exterior de la Base

  La presión en el borde exterior de la base debe ser menor o igual a la tensión admisible del suelo. Si la resultante de todas las fuerzas que actúan por encima de la base del muro pasa por el extremo del núcleo central de su base, la presión del suelo aumenta de cero en el paramento interior al doble de la presión media en el paramento exterior. Cuando se coloca la tierra de relleno, el muro tiende a inclinarse hacia afuera. Por lo tanto, la presión máxima en la base no debe exceder la tensión admisible del suelo para evitar fallas.

• Asentamiento Diferencial No Excesivo

  Es vital que el asentamiento diferencial del muro sea mínimo para prevenir deformaciones estructurales y daños. Un asentamiento diferencial excesivo puede comprometer la integridad del muro y de las estructuras adyacentes.

• Resultante Vertical Dentro del Tercio Medio de la Base

  Para evitar inclinaciones excesivas y asegurar la estabilidad, la resultante vertical de las fuerzas debe pasar dentro del tercio medio de la base de la fundación. Esta condición garantiza que las presiones sobre el terreno sean compresivas y distribuidas de manera uniforme, evitando la tracción en la base.

Estructuras de Contención Flexibles: Tipos y Aplicaciones

Las estructuras de contención flexibles ofrecen soluciones adaptables y eficientes para diversas condiciones del terreno, permitiendo una mayor interacción con el suelo y una mejor respuesta ante deformaciones.

Muro de Gravedad en Gaviones

Los muros de gravedad en gaviones son estructuras de contención cuyo peso y fricción en la base soportan los esfuerzos generados por el suelo y eventuales sobrecargas. Tienen la capacidad de deformarse lo suficiente como para influenciar el estado tensional del suelo y la distribución de presiones, lo que los hace particularmente adecuados para terrenos con cierta inestabilidad.

Características Principales:

• Monolíticas: Aunque compuestas por unidades, actúan como una masa única.
• Resistentes y Durables: Fabricados con materiales robustos que garantizan una larga vida útil.
• Flexibles y Armadas: Permiten adaptarse a pequeños movimientos del terreno sin perder su integridad.
• Permeables: Facilitan el drenaje del agua, reduciendo las presiones hidrostáticas detrás del muro.
• De Bajo Impacto Ambiental: Utilizan materiales naturales y se integran bien en el paisaje.
• Económicos: Generalmente, son una solución rentable, especialmente en zonas con disponibilidad de material pétreo.

Verificaciones Esenciales:

Para asegurar la funcionalidad y seguridad de los muros de gaviones, se deben realizar las siguientes verificaciones:

• Seguridad contra el deslizamiento.
• Seguridad contra el vuelco.
• Verificación de las tensiones transmitidas al terreno de fundación.
• Verificación de las secciones intermedias.
• Verificación de la estabilidad global del conjunto suelo/estructura.

Estos muros consisten en mallas de alambre que forman bolsas o cajas, las cuales se rellenan con material pétreo, como canto rodado o piedra partida, proporcionando la masa necesaria para la contención.

Sistema de Contención de Suelo Mecánicamente Estabilizado (SMES)

El Sistema de Contención de Suelo Mecánicamente Estabilizado (SMES) consiste en un cuerpo de tierra reforzado mecánicamente con bandas y barras de acero, geotextiles o mallas metálicas. Su función principal es conferir al terreno suelto una cierta cohesión mediante la inserción de materiales resistentes a la tracción, de modo que el empuje del terreno contra el paramento del muro sea significativamente reducido o incluso nulo.

Ventajas Respecto al Muro Tradicional:

• Menor Peso: Requieren menos material estructural.
• Menor Sección Transversal: Ocupan menos espacio.
• Rapidez en el Montaje: Su construcción es generalmente más rápida.
• Mayor Deformabilidad: Pueden adaptarse mejor a los movimientos del terreno.
• Económicamente Convenientes: Resultan más rentables a partir de alturas entre 8 y 10 metros.

Verificaciones Cruciales:

Las verificaciones para los sistemas SMES incluyen:

• Estabilidad Externa: Deslizamiento, vuelco y presiones sobre el terreno.
• Estabilidad Interna: Conexión de los refuerzos, arrancamiento y resistencia de la geogrilla.
• Estabilidad Global: Consideración de estructuras complejas, condiciones inusuales de carga y presencia de agua.

Materiales Utilizados:

Los materiales principales en los sistemas SMES son los paramentos (elementos frontales) y los refuerzos (bandas, geotextiles, mallas) que se insertan en el suelo.

Sistema MESA

El Sistema MESA es similar al sistema Terramesh, pero se distingue por utilizar bloques de hormigón (H°) en su paramento frontal en combinación con geogrillas como elementos de refuerzo. Esta configuración proporciona una solución robusta y estéticamente adaptable para la contención de suelos.

(Ver Gráficos 18 y 19 para más detalles visuales sobre estos sistemas de contención.)