Suelo Reforzado: Fundamentos, Tipologías y Resistencia en Ingeniería Geotécnica

Suelo Reforzado: Conceptos y Aplicaciones

El suelo reforzado consiste en estructuras diseñadas para crear desniveles verticales o con ángulos pronunciados. Se logra mediante el uso de suelos de calidad compactados por tongadas (construidas de abajo hacia arriba) y reforzados con elementos metálicos o geosintéticos que operan principalmente a tracción. Son soluciones económicas y de fácil implementación, válidas tanto en suelos como en rocas fracturadas.

Para optimizar su funcionamiento a tracción, el refuerzo debe colocarse en la dirección de máxima elongación del terreno. Estas técnicas son aplicables tanto en terraplenes como en desmontes.

En terraplenes, los refuerzos se disponen horizontalmente entre tongadas sucesivas, pudiendo ser flejes metálicos (bulones) o geosintéticos. En el caso de construir un muro en desmonte, se realizan banqueos estables y se instalan bulones (a diferencia de los geosintéticos, estos pueden ser clavados). En este tipo de aplicación, los bulones no se insertan horizontalmente, sino con un cierto buzamiento por razones operativas.

Elementos Principales y Tipologías de Suelo Reforzado

Tierra Armada

La Tierra Armada está formada por:

• Refuerzos
• Paramento
• Relleno de calidad
• Zapata de nivelación

La longitud de los refuerzos suele ser, como mínimo, del orden de 0,7H. Dependiendo de las condiciones de estabilidad o de carga, la longitud final del refuerzo puede aumentar significativamente. El empotramiento de la zapata es de al menos 60 a 70 cm. El refuerzo a tracción consiste en flejes de acero galvanizado, nervados, de tan solo 45 a 50 mm de ancho.

Soil Nailing (Suelo Claveteado)

El Soil Nailing (o suelo claveteado) se ejecuta mediante la excavación por banquetas, de arriba hacia abajo.

Principio de Funcionamiento del Suelo Reforzado

Ya sea por la ejecución de nuevas tongadas (en Tierra Armada) o por la excavación de una nueva bancada (en Suelo Claveteado), la reducción del confinamiento lateral provoca que el terreno tienda a desplazarse lateralmente. Sin embargo, si los elementos de refuerzo están bien anclados y ofrecen resistencia, entran en carga.

Las tracciones máximas se producen en el interior del macizo reforzado. El suelo situado junto al paramento también debe ser contenido, por lo que el refuerzo se conecta a este. Las tracciones en esta conexión suelen ser inferiores a las máximas.

Los refuerzos se oponen a ser extraídos gracias a su longitud de anclaje en el terreno estable, situado por detrás de la superficie de deslizamiento (fenómeno de arrancamiento). Los elementos de refuerzo horizontales se ajustan eficazmente a las direcciones de máxima extensión, generando así tracciones en el refuerzo. Por lo tanto, es razonable realizar un diseño basado exclusivamente en el funcionamiento a tracción de los elementos de refuerzo.

Resistencia al Arrancamiento

En taludes clavados, es necesario realizar pruebas in situ en los bulones ya instalados para determinar la resistencia al arrancamiento.

En el caso de una geomalla, se identifican dos componentes principales de resistencia:

• Tensión tangencial entre los nervios del refuerzo (en dirección longitudinal y transversal) y el terreno.
• Tensión normal (capacidad de carga) de los cantos transversales de la geomalla.

No se produce tensión tangencial suelo-suelo, ya que no hay movimiento relativo del terreno entre las caras opuestas de la malla. Cuando la malla es muy cerrada o la superficie es continua (como en el caso de un geotextil), la única componente de resistencia que prevalece es la de rozamiento.

Resistencia al Deslizamiento

La resistencia al deslizamiento se presenta únicamente en refuerzos superficiales, como los geotextiles y las geomallas, que pueden inducir que la superficie de deslizamiento del talud atraviese el plano del refuerzo. Esta resistencia se mide en una caja de corte modificada; una caja de corte convencional no funcionaría correctamente entre el suelo y el geotextil.

Para geotextiles, la resistencia se deriva simplemente de la fricción en el contacto suelo-geotextil.

Con geomallas o refuerzos no continuos, el movimiento relativo es soportado por:

• Tensión tangencial entre los nervios del refuerzo (en la parte superior de los rectángulos).
• Tensión normal de los cantos transversales de la geomalla (entre los rectángulos).
• Tensión tangencial suelo-suelo (entre ellos, pero más fina).