Muros de Contención.

Los muros de contención son estructuras que proporcionan soporte lateral a una masa de suelo y deben su estabilidad principalmente a su propio peso y al peso del suelo que esté situado directamente arriba de su base. Los muros de contención constituyen partes propias de muchas cimentaciones y su proyecto es una de las funciones del ingeniero especialista en cimentaciones.

Figura 14.1. Pilas de subestructura típica para puentes de ferrocarril y de carretera a) Pila llena b) y c) De dos Cuerpos d) En forma de T

Antes de 1900, los muros se construían de mampostería de piedra. Desde esa época, el concreto con y sin refuerzo, ha sido el material dominante. Los tipos mas comunes en uso son el de gravedad, el de semigravedad, el voladizo, el de contrafuertes y los muros criba.

El muro de gravedad, (fig. 14.2a), depende para su estabilidad completamente del peso de la mampostería o concreto y del suelo que se apoye en ellos. Sólo llevan refuerzo los muros de concreto, en los que se coloca una cantidad nominal de acero cerca de los paramentos expuestos para evitar el agrietamiento con los cambios de temperatura.

El muro desemigravedad, (fig. 14.2b), es algo más esbelto que el de gravedad y requiere refuerzo, consistente en varillas verticales colocadas a lo largo del paramento interior y otras que se continúan dentro de las zapatas. También lleva acero para temperatura cerca del paramento expuesto.

El muro en voladizo, (fig. 14.2c) es un tablero y una base formada por una losa de concreto; ambos son relativamente delgados y están completamente reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están sujetos.

El muro de contrafuertes, (fig. 14.2d), consiste en una delgada losa exterior, usualmente vertical, apoyada a intervalos en la cara interior, en losas verticales o contrafuertes que cortan en ángulo recto la losa exterior. Tanto la losa exterior como los contrafuertes están conectados a la losa de la base y el espacio que queda arriba de la base y entre los contrafuertes se rellena de suelo. Todas las losas están completamente reforzadas.

Los cuatro tipos anteriores se conocen como muros monolíticos, en contraste con los muros de criba (fig. 14.2e), que están formados por unidades estructurales individuales, unidas en el lugar formando una serie de cajas huecas, conocidas como cribas. Estas se llenan de suelo y su estabilidad depende no solamente del peso de las unidades y su relleno, sino también de la resistencia del suelo usado para el mismo. Las unidades mismas pueden estar construidas de concreto reforzado, metal estructural, o madera.

Figura 14.2 Tipos de muros de contención a) Sección de gravedad b) De semigravedad. C) El voladizo d) de contrafuertes d) De criba.

De los tipos monolíticos, los que se construyen más comúnmente en la actualidad, son el de voladizo y el de semigravedad. Los de voladizo, generalmente tienen la ventaja del bajo costo inicial y se usan mucho en conexión con edificios y caminos. Sin embargo, debido al espesor relativamente pequeno de las secciones de concreto, son vulnerables a los efectos de la congelación y deshielo, a la expansión y a la contracción, y al deterioro del concreto. Por lo tanto, cuando lo más importante son la permanencia y los bajos costos de mantenimiento, como en las estructuras para el ferrocarril, se consideran preferibles los muros de semigravedad que son más gruesos.

Se supone que todos los muros deben soportar la presión de la tierra que contienen, pero usualmente no están proyectados para resistir la presión del agua, además de la presión de la tierra. Por lo tanto, los muros de contención bien proyectados están provistos de sistemas para drenar el agua, que de otra manera se acumularía en el relleno. Los drenes consisten comúnmente en tubos conocidos como barbacanas, (fig. 14.2a), tienen un diámetro de 15 6 20 cm, se extienden a través del muro y están protegidos contra la obstrucción en el relleno por capas de grava. Los drenes deben separarse aproximadamente 3 m, tanto horizontal como verticalmente; en los muros de contrafuertes debe haber cuando menos un dren en cada uno de los espacios entre contrafuertes.

Las barbacanas no son muy eficientes para drenar los rellenos semi-permeables. A menos que las capas de grava satisfagan los requisitos de un filtro (art. 2.5), es probable que se obstruyan. En invierno pueden taparse las salidas con hielo. Por estas razones, se considera preferible, un dren continuo de respaldo, (fig. 14.2c), cuando las condiciones materiales del lugar permiten su uso. El dren consiste en un tubo perforado de diámetro no menor de 15 cm.

El tubo, que debe estar rodeado por un filtro, usualmente termina en una zanja que debe ser accesible para su limpieza.

El material usado como relleno tiene una influencia importante en las fuerzas que actúan contra el paramento interior de un muro de contención. Se considera que las arenas limpias y las gravas son superiores a los otros suelos porque drenan fácilmente, no son susceptibles al efecto de la helada y no pierden estabilidad con el paso del tiempo. Las arenas limosas, los limos, o los suelos granulares con un pequeño porcentaje de arcilla son menos convenientes, porque no pueden drenarse fácilmente, es probable que los afecte la helada y pueden experimentar una disminución de su resistencia al esfuerzo cortante cuando aumenta su contenido de agua. Las arcillas son malas como relleno porque se drenan con dificultad, sufren con las estaciones cambios alternativos de expansión y contracción, y pueden perder gran parte de su resistencia cuando acumulan humedad. Si las grietas de contracción en un relleno de arcilla se llenan con agua de lluvia, el muro puede quedar sujeto a toda la presión hidrostática, as como también a la presión de la tierra, aunque se hayan instalado drenes. Siempre que sea posible, se considera una buena técnica insertar una cuña de material que drene con facilidad entre el muro y el relleno de arcilla, como se muestra en la fig. 14.2a.