Prefabricados para contención
Jaime Gomezjurado Sarria IC MBA. /Manufacturas de cemento S.A.
Los prefabricados de concreto son una muy buena alternativa para ejecutar las obras de contención de taludes, en razón a: la velocidad de construcción, la posibilidad de entrar en servicio inmediatamente son instalados, la homogeneidad en la calidad y la regularidad en su apariencia. Aunque existen muchas opciones de muros de contención con prefabricados, los que se utilizan frecuentemente en las obras en donde se requieren cortes y rellenos son los muros de tierra reforzada, los muros con contrafuerte y los muros de criba; por tratarse de sistemas prácticos, sencillos y económicos, tal y como a continuación se describen.
Al momento de seleccionar la mejor opción de prefabricados para muros de contención, conviene revisar: la altura del muro, el tipo de suelo, las pendientes deseadas, el acabado requerido, los equipos de manipulación disponibles y las cargas encima y debajo del muro. Y aunque en principio los tres sistemas que se presentan son adecuados, alguno de ellos podría ser la opción con mayores ventajas, de acuerdo con las condiciones particulares de cada proyecto.
Los muros de contención de concreto prefabricado son una solución durable por cuanto el desempeño de los elementos prefabricados es muy bueno cuando está expuesto de manera constante a ciclos de humedecimiento y secado, son simples de construir y mantener, además utilizan el suelo como mayor parte de su volumen y por ser producidos en planta se asegura buena calidad.
Muro de tierra reforzada
El principio de los muros de tierra reforzada fue descubierto y patentado por el ingeniero francés Henri Vidal en la década de os 60, cuando se empezó a utilizar este tipo de muros para la construcción de numerosas carreteras en Europa y en Norteamérica. Actualmente los muros de tierra reforzada se construyen por todo el mundo y constituyen en una buena alternativa para la estabilización de taludes y la construcción de rellenos.
Los muros de tierra reforzada se conforman con un relleno de material granular reforzado con tensores, los cuales se disponen en tiras o capas durante el proceso de compactación del material y se conectan a losas de concreto que conforman el exterior del muro. El material se compacta a una densidad tal, que se alcance la resistencia y la compresibilidad que asegure en conjunto con los tensores la estabilidad del terreno. Generalmente se especifica compactación mínima del 95% del proctor modificado.
Los tensores, que pueden ser metálicos o plásticos, se adhieren al suelo por fricción y desarrollan la tensión necesaria para mantener la estabilidad del suelo. Los materiales más utilizados para los tensores son acero galvanizado en caliente y mallas flexibles, las cuales se han desarrollado para trabajar en dos direcciones, de manera que además de la fricción desarrollan su tensión a partir del agarre dentro del suelo. Estas mallas pueden ser tejidas, extruidas o soldadas en diversos materiales, tales como, poliéster revestido con PVC y polietileno de alta densidad.
El material de relleno debe ser capaz de desarrollar fricción y debe estar libre de materia orgánica, por lo que normalmente se utiliza grava o arena y eventualmente se puede utilizar material arcilloso. Durante la compactación se debe tener especial cuidado para que no romper o deteriorar los elementos de refuerzo, por lo que se debe verificar que vehículos que transportan y colocan el material no circulen directamente por encima de los tensores, especialmente cuando se utiliza material triturado en que los ángulos del agregado podrían dañar los tensores.
La información requerida para diseñar los muros, consiste en a) un estudio de suelos, que incluya: la capacidad portante, el ángulo de fricción, la gradación y la masa unitaria del suelo; b) las hipótesis de carga, en las que se definan y estimen las cargas dinámicas, vivas y muertas de servicio, y c) la planta del perfil del terreno. El diseño consiste en verificar la estabilidad interna del muro, en la que se analiza: la posibilidad de rotura de los tensores; el arrancamiento de los mismos y la conexión con la losa exterior; así como la estabilidad externa del muro, en términos de la capacidad portante del suelo, la posibilidad de volteo o deslizamiento.
Las losas de concreto se producen con diferentes geometrías, generalmente con un sistema macho – hembra en los bordes, el cual permite que al ensamblarlas queden alineadas para conformar el plano exterior del muro. En general, se utiliza concreto con resistencia a compresión normal entre 28 y 35 MPa, reforzado con una cuantía mínima de acero o con fibras de macrorefuerzo para absorber los esfuerzos de flexión que inducen la reacción de los tensores y se busca que la geometría de las losas cubra grandes áreas con el menor volumen de concreto. La superficie exterior de estos muros puede hacerse de cualquier color, textura y acabado. En algunos casos pueden hacerse piezas únicas, que al ensamblarse con las otras se genere en bajo y alto relieve representaciones de paisajes, de contenidos institucionales y obras de arte con valor paisajístico y arquitectónico.
La base se hace con secciones prefabricadas que tienen el mismo ancho de las losas y sobre la cual se apoya la primera fila de losas. Dependiendo de la sección de las losas, se fabrican secciones medias, cuartos y esquinas que permiten ensamblar a manera de mecano cualquier geometría de muro. En la parte superior se coloca otro prefabricado de coronación que permite rematar de manera recta este tipo de muros.
La ventaja de los muros de tierra reforzada con losas de concreto es que se pueden construir grandes áreas en poco tiempo y que su instalación puede hacerse con pequeñas grúas telescópicas instaladas en los camiones en que son transportadas o utilizando equipos normalmente utilizados en la construcción de puentes y movimiento de tierra.
También se pueden hacer muros de tierra reforzada utilizando bloques de mampostería de gran formato con geometría especial, los cuales se ensamblan sin mortero en las juntas y se traban entre sí para evitar deslizamientos, estos se amarran al terreno mediante un retenedor conectado con mallas muy flexibles de alta resistencia a la tracción y se instalan con material granular conectado con tuberías de drenaje y salidas de alivio para asegurar que la evacuación del agua del muro. Los bloques, que pueden tener textura lisa o abujardada y gran diversidad de colores, se nivelan y colocan por hiladas, teniendo especial cuidado en dejar libre de tierra y material contaminante las juntas de los bloques, y por cada capa de terreno e hilada de bloque se extiende una malla de refuerzo, la cual puede ser monodireccional o bidireccional, que sirve como tensor para mantener estable el muro. La principal ventaja de los muros de tierra reforzada construidos con bloques es que estos son manipulados a mano para su traslado y colocación sin necesidad de equipos especializados para su izaje e instalación. Otras ventajas son su flexibilidad para hacer muros con curvas de pequeño diámetro de curvatura y la adaptabilidad a diferentes condiciones paisajísticas porque se pueden hacer terrazas con varios niveles.
Muro con contrafuerte
Estos muros consisten en un sistema de pantalla prefabricada que puede ser vertical o inclinada a la cual se le dejan unos contrafuertes, para aumentar la rigidez de la sección y soportar los empujes del suelo; con la consecuente disminución de volumen de concreto. Las pantallas prefabricadas se unen con una zapata vaciada en segunda etapa en la obra para generar un conjunto monolítico. Estos muros trabajan de manera similar a un muro de contención vaciado en obra y se utilizan para la protección y estabilización de taludes, así como en los estribos para puentes y en las vías deprimidas.
El proceso constructivo es bastante simple, en obra se hace la excavación de la zapata y se dispone el acero de refuerzo, para inmediatamente colocar y apuntalar cada uno de los elementos prefabricados. Estando todos estos colocados, se vierte concreto para unir el prefabricado a la zapata, generando así la estructura monolítica equivalente al muro tradicional hecho en obra. Cuando el conjunto formado por la zapata y los paneles prefabricados alcanza las resistencias requeridas, se puede empezar con el vuelco y compactación de las tierras.
En el diseño de estos muros se debe considerar el manejo de aguas en la parte posterior del muro; por ello, generalmente se construyen filtros conectados con tubería que puede pasar a través de las pantallas para permitir la salida del agua y reducir la presión. Así mismo, como si se tratara de un muro de cimentación vaciado en obra, se debe verificar la estabilidad intrínseca del muro para evitar volcamiento o deslizamiento sobre el suelo de cimentación, la posibilidad de fallas por debajo de la cimentación del muro y la capacidad de soporte de la fundación.
Estos muros se fabrican con anchos variables de hasta 2.40 m y alturas de hasta 13 metros, utilizando concreto normal con resistencia a compresión entre 28 y 35 MPa. Para su manejo se dispone de elementos de izaje que permiten que se pase de la posición horizontal en que son transportados a la posición vertical de instalación. Son de bajo peso debido al poco espesor de las pantallas y los contrafuertes. Normalmente el espesor de la pantalla varía entre 12 y 30 cm y el de los contrafuertes, oscila entre 20 y 35 cm, según la altura del muro.
Se recomienda que la pendiente de la superficie de fachada se instale con una muy pequeña inclinación para evitar la ilusión óptica de que están inclinados hacia la carretera y por lo tanto evitar la sensación de inseguridad que se genera cuando estos se instalan con alineación totalmente vertical.
Los muros con contrafuerte no requieren de mucha excavación, ya que se puede disminuir la profundidad y las dimensiones de la zapata si se compara con la diseñada para un muro hecho en obra y pueden diseñarse casi de cualquier altura y ancho, siendo la capacidad y la facilidad de transporte el condicionante principal para tener restricciones por geometría. Adicionalmente, cuando se usan muros con contrafuerte se disminuye considerablemente el volumen de concreto debido al aligeramiento que proporciona el sistema de contrafuertes y también se disminuyen los metros cúbicos a verter en obra, con lo cual se consiguen obras más limpias y seguras.
De la misma manera, que los muros de tierra reforzada la ventaja de los muros prefabricados con contrafuerte estriba en que se pueden construir grandes áreas en poco tiempo y que su instalación puede hacerse con pequeñas grúas telescópicas instaladas en los camiones en que son transportadas o utilizando equipos normalmente utilizados en la construcción de puentes y en movimiento de tierra.
Muro Criba
El muro criba es una estructura compuesta por travesaños prefabricados de concreto entrelazados que conforman un cajón, el cual en su interior se rellena con suelo granular permeable para darle resistencia y masa. El conjunto de suelo- prefabricados se comporta como un muro de gravedad, de manera que para su diseño se deben tener las misma consideraciones que para este tipo de muros, con la ventaja que permite una tolerancia de asentamientos diferenciales apreciables. Los prefabricados se interconectan de manera perpendicular y paralela a la superficie del talud, para conformar una red capaz de resistir los empujes de tierra.
El espacio entre prefabricados se rellena con material granular de manera que el agua fluye libremente entre los travesaños, los cuales se pueden hacer con diferentes texturas y colores, dependiendo del diseño del paisajismo. También se puede plantar vegetación entre los prefabricados, de manera que cuando crece se tapa el concreto y se aprecia un talud verde.
Estos muros se fabrican con travesaños de longitud y sección variable con concreto normal de resistencia entre 35 MPa y 42 MPa y son apropiados para alturas hasta de 7 metros.
