Muros de contención
Debes construir una pendiente o un muro de contención si detectas una diferencia en la inclinación durante el proceso de diseño.
Consideremos una pendiente si hay espacio suficiente para construir una pendiente estable que cumpla con el factor mínimo de seguridad requerido en la práctica de diseño actual.
Utiliza un muro de contención si no hay espacio suficiente para una pendiente estable.
La inclinación máxima de la pendiente está dictada por el análisis global de estabilidad, que requiere factores mínimos de seguridad según se indica en el Manual Geotécnico.
La ladera puede protegerse con escavación para desincentivar la erosión y/o eliminar la necesidad de segar y realizar otros mantenimientos.
Ten en cuenta los siguientes criterios al elegir un muro de contención:
- Determinación de cortar o rellenar.
- Constructibilidad.
- Estética.
- Economía.
- Estabilidad.
Determinación de corte o relleno
El primer paso en la selección de muros es determinar si un muro se construirá en una situación de corte o relleno. Utiliza muros de relleno en situaciones de relleno de terraplenes. Aunque los muros de relleno pueden construirse en situaciones de corte, no ocurre lo contrario en todos los muros cortados.
La construcción de muros de relleno en cortes requiere excavación adicional detrás de la cara del muro y, posiblemente, apuntalamiento temporal. Para muros de relleno construidos en cortes, el coste del muro, la excavación y el apuntalamiento puede superar el coste de un muro cortado más adecuado.
Condición de relleno
Dos condiciones comunes de relleno son:
- Terreno nivelado: Esta condición se representa mejor mediante pasos a nivel que se elevan a separaciones de nivel elevando una calzada sobre la otra. Esto se logra colocando relleno para el acceso a la nueva estructura elevada.
Los muros de contención de acceso son comúnmente necesarios en zonas urbanas debido a la falta de derecho de paso disponible para las laderas laterales. Los muros de relleno más comunes en esta situación son la tierra estabilizada mecánicamente (MSE) o los bloques de hormigón. - Pendientes: Los muros de relleno colocados en las pendientes requieren una consideración especial. Los muros de relleno típicos, como el MSE o los bloques de hormigón construidos en pendientes, se consideran caso por caso y deben analizarse mediante la estabilidad global. Para muros con pendiente frontal, un banco delante del muro puede mejorar la estabilidad global a largo plazo. A menudo se requiere una muesca para la pendiente para la construcción de muros. La cara trasera de la excavación puede necesitar ser sostenida con apuntalamientos temporales. Considera otros tipos de muros si el relleno se extiende al agua.
Considere los costes de otros tipos de muros, como el de paneles, si se requieren cofres o apuntalamientos temporales para la construcción. A continuación se muestra un diagrama del relleno en pendiente.
Condición de corte/relleno
Esta condición consiste en colocar relleno en la parte superior de una pendiente y eliminar la parte inferior de la pendiente. Esta condición suele darse al mejorar las instalaciones de acceso controlado, cuando se ensanchan tanto los carriles principales como las vías laterales. A continuación se muestra un diagrama de una condición de corte/relleno.
Considera los siguientes tipos de muros para esta situación:
- MSE o muros de bloques de hormigón. Estos tipos de muros requieren que haya espacio suficiente para acomodar las tiras o rejillas de refuerzo. Si es necesario excavar en un terraplén, podría ser necesario el uso de apuntalamientos especiales temporales. Otros tipos de muros pueden ser más apropiados si se requiere un apuntalamiento temporal extenso para la construcción de muros de MSE.
- Paredes de pozo perforadas. Dependiendo de la ubicación del muro en la pendiente, este puede construirse en una o dos etapas. Si la parte superior del muro está más cerca de la cima de la pendiente, se puede colocar un relleno temporal, si corresponde, antes de la excavación del pozo perforado para permitir la construcción de los pozos en una sola etapa. Esto evitará los moldes de hormigón para la construcción de pozos perforados. Si no se utiliza relleno temporal, primero se construye la parte del pozo situada bajo la línea de suelo existente, y luego se forma la parte sobre el suelo y se vierte como columna. En suelos o rocas firmes, las paredes perforadas de los pozos pueden ser una alternativa económica.
- Paredes atadas. Usa estos muros solo en situaciones de corte o relleno cuando la línea de suelo existente esté más cerca de la parte superior del muro propuesto que de la parte inferior (situada en la mitad superior del muro). Coloca y compacta cualquier relleno antes de instalar pilotes soldados. Normalmente, las paredes ancadas son más económicas cuando se utilizan cantidades significativas en un proyecto.
- Paredes de tablas. Las paredes de pilotes de plancha se han utilizado ocasionalmente en situaciones de corte o relleno. El terreno debe estar lo suficientemente suelto o blando para una profundidad por debajo del nivel acabado de una o dos veces la altura de la pared para permitir que se hunde el pilotaje. Es difícil avanzar las secciones de pilotes de lámina en materiales densos o materiales más rígidos que 12 pulgadas/100 soplados.
- Pie abierto en forma de L. Este tipo de muro se utiliza comúnmente cuando se realiza un pequeño corte en la base de una pendiente o no hay suficiente espacio para acomodar el talón de la cimentación debido a los servicios existentes. La ausencia de un talón minimiza la excavación necesaria detrás del muro.
Condición del corte
En esta condición, la operación principal es retirar la tierra con poco o ningún relleno. Las opciones de pared para esta condición son similares a las de corte/relleno. Se aplican las mismas consideraciones, salvo que las paredes de pozo atadas y perforadas son más fáciles de construir en esta condición. A continuación se muestra un diagrama de una condición de corte. Otros tipos de muros cortados a considerar aquí son los muros clavados en tierra o en roca.
Los muros clavados en tierra y roca pueden construirse en muchas situaciones de corte y son muy adecuados para situaciones de baja altura libre bajo estructuras, incluyendo muros de giro bajo puentes. Si es posible, la parte superior del muro no debe estar a más de dos pies por encima del nivel existente.
Constructibilidad
Las paredes perforadas por pozo y con retal requieren perforar un agujero vertical en el suelo. Esto exige que haya suficiente espacio aéreo para el equipo de perforación. Si no hay espacio disponible, se pueden utilizar equipos de perforación con baja altura y se pueden empalmar elementos de refuerzo de pozo o pilotes soldados a medida que se insertan en el pozo. Estas operaciones aumentan considerablemente los costes. En una situación de baja altura para la altura, una pared clavada suele ser más económica.
La altura horizontal es un factor a tener en cuenta para paredes atadas y clavadas. Los amarres a menudo se instalan con un sinfín de vuelo continuo algo mayor que la profundidad del pozo, lo que normalmente requiere un espacio horizontal de 50 pies o más. Los sinfín seccionales pueden usarse en áreas de espacio libre limitado. Los clavos, al ser más cortos, suelen necesitar alrededor de 6 metros o más espacio libre para su instalación. Debido al tamaño mínimo del equipo de perforación común, las holguras horizontales de 20 pies y las de 6 pies verticales deben considerarse espacios mínimos. La holgura total necesaria dependerá de la longitud y el ángulo de instalación de los clavos.
Estética
El criterio final es la estética, un área difícil porque las opiniones varían mucho. Dentro de lo razonable, la mayoría de los tratamientos estéticos pueden realizarse independientemente del tipo de pared.
Algunos muros, como los de bloques de hormigón, tienen un aspecto único que no puede ser replicado por otro tipo de muro. Sin embargo, los elementos de revestimiento de bloques de hormigón pueden usarse con otro tipo de pared para lograr el objetivo estético.
El tratamiento estético de los muros de contención puede incluir elementos como:
- Molde los forros para producir varios acabados superficiales.
- Pinta, tiñe o colorea el hormigón para colorear superficies.
- Diversas geometrías de muros para acomodar el paisajismo.
Dependiendo del tratamiento elegido, el coste puede no verse significativamente afectado. El uso de revestimientos de molde sencillos puede ser económico, y el hormigón coloreado puede resultar caro. El acabado superficial normal en campo de hormigón coloreado también puede dar lugar a colores variables.
Considera también la cantidad de interacción que se producirá entre el público conductor y el tratamiento estético. Un gráfico complicado junto a una carretera de alta velocidad es un desenfoque para la mayoría de los conductores que pasan y que podrían ver el gráfico solo durante décimas de segundo. En este caso, un forro de forma sencilla podría ser un tratamiento más adecuado. Si un muro da a un parque u otra zona pública, puede ser necesario un tratamiento más elaborado.
Las posibles deformaciones de las paredes durante la construcción o después pueden afectar significativamente la apariencia de la estética. Los muros MSE, por ejemplo, son sistemas flexibles que experimentan cierto movimiento a lo largo de la vida útil del muro.
Los tratamientos estéticos con jardinería junto con muros de contención deben realizarse con cuidado. Si se prevé un riego extenso del jardín, pueden ser necesarias medidas adicionales de drenaje para evitar que se acumulen presiones excesivas tras los muros.
Muros alternativos
A veces es difícil elegir la pared más adecuada para una condición de corte o corte/relleno. El diseñador puede no ser capaz de evaluar factores que un contratista considere importantes, como la disponibilidad de equipos o el coste de transporte para el suelo excavado para la construcción de muros MSE en un corte. En tales casos, el diseñador puede optar por incluir un tipo alternativo de pared en los planos para que el contratista pueda determinar la opción más económica.
Cuando se incluyan tipos de muros diferentes en los planos de un solo muro, presenta los tipos de muros como alternativas para que los elementos de puja apropiados puedan incluirse en cada alternativa. Un sustituto de pared MSE en un corte debe incluir un elemento para apuntalamiento temporal, mientras que el alternativo atado no necesitaría un elemento de apuntalamiento. A continuación hay un diagrama de flujo de selección en la pared.
Consideraciones sobre la disposición de los muros
Considera cuidadosamente la ubicación de los muros de contención. La ubicación de un muro puede afectar significativamente a la cantidad del muro.
Laderas laterales del terraplén
Consideremos una separación típica de niveles donde un derecho de paso inadecuado requiere colocar muros de contención a lo largo del terraplén de acceso. En estas situaciones, los muros pueden situarse en el borde de la calzada superior con la parte superior del muro coincidiendo con la parte superior del terraplén o a cierta distancia del borde del pavimento con la pendiente que se extiende desde el borde del pavimento hasta la parte superior del muro.
Colocar el muro coincidiendo con el borde del pavimento requiere colocar un raíl de hormigón sobre el muro y elimina cualquier posibilidad de ensanchamiento futuro de la calzada superior; sin embargo, mejora la disponibilidad a largo plazo del muro.
Colocar el muro a una distancia del borde del pavimento requiere el uso de una valla de protección o barrera de hormigón en el borde del pavimento. También permite una futura ampliación de la calzada superior si se prevé el diseño y detallado inicial del muro.
Ampliación de secciones de relleno
Las secciones de relleno que se están ensanchando presentan consideraciones especiales. Normalmente, hay que excavar algo de tierra para permitir la construcción de un muro MSE.
Colocar la cara del muro lo más cerca posible de la base de la pendiente existente minimiza la excavación y el apuntalamiento temporal. Debe prestarse atención para asegurar que la pendiente sea estable y se cumplan los requisitos globales de estabilidad de la pared.
Colocar el muro cerca de la parte superior existente del terraplén requiere el uso de un muro tipo corte o un muro de relleno con amplio apuntalamiento.
Secciones deprimidas
En tramos deprimidos, considera un ancho adicional para la calzada inferior para permitir futuras ampliaciones de carriles. Una vez instalados los muros de contención, no pueden moverse para adaptarse a los requisitos futuros de ancho.
Estribos de puente
Coloca muros de contención a una distancia razonable delante de los estribos de puentes para permitir un espacio libre adecuado para la construcción de muros. Para la mayoría de los muros de contención, la cara del muro debe estar al menos a 3 pies delante de la cara de la tapa del estribo. Para muros de amarración, clavos de tierra y MSE, esto es especialmente crítico porque los anclajes y refuerzos de las paredes pueden necesitar inclinarse alrededor de los cimientos del estribo.
Para mejorar la apariencia de las paredes, se controla el perfil superior de la pared con curvas verticales en lugar de elevaciones discretas en puntos específicos. Esto da como resultado una parte superior mucho más suave.
Estructuras detrás de muros
Considera la proximidad de un muro de contención a las estructuras que hay detrás del muro. Las paredes de MSE suelen colocarse al menos entre uno y tres pies delante de la cimentación para permitir espacio para la fijación de los refuerzos a los paneles de revestimiento y la inclinación de los refuerzos.
Consideraciones de estabilidad
Investiga detenidamente la estabilidad del muro de contención. Se debe realizar un análisis de estabilidad tanto para condiciones a corto como a largo plazo.
A diferencia de las fallas de cimentación, que pueden ocurrir lentamente durante años, los muros de contención pueden fallar rápidamente con resultados catastróficos. Las fallas en muros de contención pueden cerrar una instalación de transporte tan rápido como una falla de puente.
Deslizamiento y volcado
El deslizamiento implica la traslación lateral de un muro debido a una resistencia insuficiente al movimiento en la base del muro. Fallos deslizantes anteriores han implicado suelo marginal en la base de los muros.
El volcamiento depende de la masa del muro para resistir las fuerzas que impulsan el suelo detrás del muro. Debido a que las fuerzas motrices se aplican a la pared aproximadamente a dos tercios de la altura de la pared sobre la base, la pared tiende a volcarse si la masa o la geometría de la pared es insuficiente.
Consulte la norma que rige los factores mínimos de seguridad para estos dos modos de fallo.
Excentricidad
La combinación de cargas verticales y horizontales sobre una pared se combina para producir una fuerza resultante en la base de la pared, que no está en el centro de la zapata. La distancia entre el centro de la zapata y la ubicación de la fuerza resultante es la excentricidad. La ubicación de la fuerza resultante está limitada al tercio medio de la zapata en el diseño para asegurar que la parte trasera de la zapata no se levante del suelo.
Presión de apoyo
El peso de la masa del muro y las fuerzas motrices activas detrás del muro ejercen presión sobre el suelo de los cimientos a lo largo de la base del muro. La presión es mayor en la punta del muro. Si se supera la capacidad portante final del suelo bajo la punta del muro, el dedo puede hundirse en el suelo de los cimientos. El resultado es una distorsión local de la cara de la pared.
Un factor de seguridad de 2,0 en capacidad de carga se considera generalmente adecuado.
Estabilidad global
Las fallas globales de los muros abarcan todo el muro, así como una parte del suelo retenido. Este tipo de fallo no siempre depende específicamente del diseño del muro, sino más bien de la resistencia de los cimientos y del suelo retenido. Los programas informáticos pueden evaluar la estabilidad global.
Consulta el Manual Geotécnico de TxDOT para el factor mínimo de seguridad para la estabilidad global.
Asentamiento
El asentamiento puede ser significativo cuando los muros se construyen sobre suelos más blandos que aproximadamente 5 blows/12 pulgadas de TCP. El asentamiento es principalmente un problema en las zonas costeras del estado, donde el suelo más blando que dos soplados/12 pulgadas se encuentra a profundidades de 20 a 50 pies.
Si se construye un terraplén de acceso a puente sobre un suelo sujeto a un asentamiento significativo, existen varias opciones para acelerar la consolidación o instalar mejoras en los cimientos.
El asentamiento puede acelerarse instalando drenajes verticales a través del subsuelo compresible. La construcción de terraplenes en suelos muy blandos también es más probable que provoque fallos de estabilidad rotacional durante la construcción si no se toman precauciones.
Al encontrarse con capas significativas de suelo blando, obtén muestras para pruebas de consolidación y así determinar el posible asentamiento. Ten en cuenta que los datos obtenidos de las pruebas de consolidación son solo aproximados.
Modera cualquier valor calculado para el asentamiento con experiencia previa en la zona. Cuando se prevé un asentamiento significativo, la mejor solución puede ser alargar el puente y, así, reducir la altura del acceso. Esta suele ser la solución más económica y práctica.
Procedimientos de diseño
El diseño de muros de contención requiere un conocimiento profundo de la ingeniería estructural y geotécnica. Esto no significa que una sola persona deba diseñar todos los aspectos de un muro de contención. Las cargas de diseño y las presiones permitidas recomendadas por un ingeniero geotécnico suelen ser utilizadas por un ingeniero estructural para diseñar el muro.
Los siguientes procedimientos de diseño transmiten métodos generales y no abordan todas las situaciones de diseño.
Distribución de la presión de tierra
Determina la presión que ejerce el suelo sobre una estructura de contención mediante diferentes métodos dependiendo del tipo de muro.
El suelo detrás de los muros, que puede desviarse o moverse libremente en respuesta a las cargas aplicadas, se considera en estado activo. Para esta condición, calcular la presión de tierra basándose en los métodos de Rankine o Coulomb. La distribución de presión es triangular, con la máxima presión situada en la parte inferior de la pared. Esto ocurre con las zapatas abiertas, MSE, pozos perforados y paredes de pilotes de plancha. Normalmente se asume que la presión del suelo aumenta hacia abajo a una tasa de 40 psf por foo de profundidad.
Estructuras como muros atados o apuntalamientos de excavación reforzados están más o menos fijos y, por tanto, no pueden alcanzar el estado activo. Para esta condición, se utiliza una distribución de presión terrestre como propuesta por Terzaghi y Peck. La distribución de presión tiene forma de trapecio.
Análisis interno
El análisis interno se refiere al diseño de la estructura de la pared para resistir las tensiones inducidas por la presión de tierra aplicada a la pared. Este aspecto del diseño comprende principalmente la ingeniería estructural. Los distintos elementos del muro deben diseñarse para soportar las tensiones generadas y así alcanzar un factor de seguridad adecuado.
- Muros de tierra estabilizados mecánicamente: El diseño interno de los muros MSE consiste en revisar los refuerzos de tierra para detectar tensiones y anclaje permitidos en la masa de relleno seleccionado detrás de la cara.
Tenga en cuenta la pérdida por secciones metálicas en los refuerzos al calcular las tensiones de tracción. Modifica la densidad y el tamaño del refuerzo para lograr los esfuerzos y el anclaje adecuados.
La dimensión total de la masa reforzada suele estar gobernada por la estabilidad externa.
- Muros amarrados: El diseño interno de muros con retención implica el análisis de una viga continua (pilote soldado) para determinar las reacciones de soporte (cargas retenidas) para un diagrama de carga aplicado (presiones de tierra).
Corregir las cargas de anclaje determinadas por el análisis continuo de vigas para tener en cuenta la inclinación del ancla. Selecciona un montón de soldados que resista adecuadamente los máximos momentos de flexión del análisis continuo de vigas. Luego diseña el revestimiento de pared que se extiende entre los pilotes de soldados. Analízalo como una viga sencilla para soportar la máxima presión del suelo. Luego diseña la conexión de pilotes con soldado enfrente.
- Pared de pozo perforadas: El diseño de estos muros implica el análisis de una viga continua sobre soportes no lineales.
Los soportes no lineales modelan el suelo en el que está incrustada la viga. Este enfoque explica la rigidez a la flexión de la cimentación del eje perforado, a diferencia de otros métodos, que consideran la cimentación infinitamente rígida.
Utiliza el programa informático COM624 o LPILE para realizar el análisis. Utiliza el programa para determinar la respuesta de cimentación a la carga aplicada para un rango de profundidades de incrustación. Determina la longitud de la cimentación examinando la relación de incrustación-deflexión para encontrar una deflexión adecuada, ya sea en la línea de tierra o en la parte superior de la pared.
Análisis externo
El análisis externo de los muros examina si los muros permanecerán donde se construyen. Varias fallas en muros y terraplenes demuestran que la estabilidad exterior es tan importante como el diseño interior. La estabilidad exterior se evalúa rutinariamente en paredes de tipo relleno. Las paredes de tipo corte no se revisan rutinariamente para comprobar la estabilidad exterior debido a los diferentes enfoques de su diseño. Sin embargo, si hay suelo excepcionalmente blando, revisa los distintos aspectos de la estabilidad exterior para paredes de tipo corte. Como siempre, debe prevalecer un juicio ingeniero sólido.
- Deslizamiento y volcamiento: El deslizamiento de un muro de contención ocurre cuando las fuerzas motrices activas del suelo detrás del muro superan las fuerzas de fricción o cohesiva a lo largo de la base del muro y la fuerza de resistencia pasiva delante del muro. Si incluir fuerzas pasivas delante de un muro depende de si ese suelo estará presente durante la construcción o en algún momento futuro.
El volcamiento ocurre cuando las fuerzas motrices activas superan las fuerzas de resistencia gravitacional de la masa de la pared. La masa del muro se considera el volumen reforzado para un muro MSE o el peso del hormigón y la tierra por encima del talón para un muro de zapata extendida. El factor de seguridad se determina sumando momentos alrededor de la punta de la pared.
- Excentricidad: La excentricidad es la suma de los momentos de las fuerzas que actúan en la base del muro dividida por la suma de las fuerzas verticales. Los momentos se calculan normalmente en la parte trasera de la base del muro.
- Presión de rodamiento: Las fallas de capacidad portante bajo muros implican el desplazamiento de tierra desde debajo del muro. Utiliza ecuaciones de capacidad portante para determinar la capacidad final del suelo de cimentación. Estas ecuaciones requieren valores de cohesión y fricción determinados mediante ensayos triaxiales. Si estos datos no están disponibles, utiliza datos de penetración de conos de Texas para obtener las presiones de cojinete permitidas del eje perforado y del cuadro de diseño de zapatas extendidas.
La ecuación clásica de capacidad portante para la presión última del suelo es la siguiente.
Nc, Nq, Ng son factores teóricos basados en la geometría de la masa de suelo que falla bajo una cimentación, c es la cohesión del suelo y g es la densidad del suelo. Normalmente se requiere un factor de seguridad de dos para la capacidad de carga.
La figura siguiente muestra estos factores.
- Estabilidad global: La estabilidad global de los muros es un caso especial de estabilidad en taludes. Los límites del muro afectan dónde puede desarrollarse una posible superficie de fallo.
La superficie de fallo para una falla rotacional puede ser circular o no circular dependiendo de la estratificación del suelo de cimentación. Para paredes sobre arcilla blanda uniforme, las superficies de fallo tienden a ser circulares. Si la zona blanda es bastante delgada, la superficie de fallo tiende a ser no circular siguiendo la zona blanda.
TxDOT utiliza el programa informático GSTABL 7 para analizar la estabilidad. Aunque el subsuelo puede analizarse previamente para obtener datos de resistencia para su análisis, las propiedades futuras del material del terraplén son desconocidas. Es difícil obtener una respuesta precisa porque normalmente aproximadamente la mitad de la superficie de fallo pasa por el terraplén detrás de un muro de relleno.
La experiencia local puede aportar una idea sobre la solidez del relleno propuesto. Aunque se utilizan programas informáticos para evaluar la estabilidad de las paredes, se puede realizar una comprobación manual aproximada de los resultados mediante el método de cortes.
Selección recomendada de sistemas de construcción y mantenimiento
Responsabilidad
El ingeniero del proyecto debe asegurarse de que el sistema de muros de contención seleccionado para una ubicación determinada sea apropiado. Los proveedores de muros MSE solo son responsables de la estabilidad interna y externa de sus muros. La estabilidad global (global) de un sistema de muros MSE es responsabilidad del ingeniero que selecciona este tipo de muro para su inclusión en los planos.
El RW(MSE)DD (Datos de Diseño) es una hoja estándar de 2013 en la sección de muros de contención propietarios. Esta hoja de estándares debe utilizarse junto con el estándar RW(MSE). Se requiere que el diseñador del muro de contención responsable en el momento de la preparación del plano llene esta hoja con supuestos fundamentales para el diseño del muro, y firme y selle esta hoja. Consulte el documento RW(MSE)DD Guidance para más información sobre el uso de esta norma.
Geometría
La geometría de la ubicación suele dictar la selección de un sistema de muros de contención. El Manual Geotécnico ofrece información sobre la evaluación de la geometría y la selección de varios tipos de muros.
Las paredes MSE se usan comúnmente en proyectos TxDOT; sin embargo, en muchas situaciones —especialmente en cortes— las paredes MSE pueden no ser el tipo de pared más adecuado. A menudo, la excavación y apuntalamiento adicionales necesarios para la instalación de muros MSE en situaciones de corte hacen que sean poco rentables y difíciles de construir. Aunque las paredes de cimentación con clavos, clavadas en tierra, perforadas y zapatas abiertas requieren mucho más esfuerzo de diseño y tiempo, son preferibles en muchas situaciones de corte.
Debe evaluarse la viabilidad de cada instalación propuesta de muro de contención. Normalmente esto implica una simple revisión de la altura de la pared, la geometría del emplazamiento y los sondeos del suelo.
En general, no se recomienda colocar paredes en pendientes más pronunciadas de 4:1. Esta condición debe revisarse cuidadosamente para garantizar la estabilidad tanto a corto como a largo plazo. De particular preocupación son los muros colocados en laderas recién cortadas, donde los datos del suelo pueden indicar altas resistencias a nivel de excavación. El material recién expuesto se ablandará con el tiempo, y es necesario evaluar las resistencias a largo plazo al analizar paredes en esta situación.
Los distritos locales pueden querer modificar estas directrices en función de su experiencia con proyectos específicos y condiciones locales.
Características del suelo
El penetrómetro de cono de Texas está poco correlacionado para suelos muy bajos y puede dar resultados excesivamente conservadores. Al evaluar la estabilidad de los muros en suelos inferiores a 20 soplados por pie, puede ser apropiado realizar pruebas de laboratorio o in situ además del TCP. Las pruebas de laboratorio triaxiales o de cizalladura directa generalmente proporcionan resistencias de suelo más precisas para este tipo de análisis.
Prácticas recomendadas de construcción
Condiciones reales del suelo
Como las perforaciones del suelo se realizan en ubicaciones concretas, es difícil determinar qué condiciones del suelo se experimentarán en una zona más amplia.
Durante la construcción de muros de contención, evalúe la ubicación propuesta del muro de contención y notifique a los diseñadores del proyecto sobre posibles problemas.
Los posibles problemas de estabilidad incluyen los siguientes:
- Suelo blando o húmedo.
- Zonas que producen agua subterránea.
- Áreas que presentan fallos de pendientes durante la excavación.
Cada una de estas condiciones debe ser puesta en conocimiento del diseñador de muros. Puede ser necesario mejorar la base del suelo.
Cumplimiento de planes y especificaciones
Asegurar el cumplimiento de los planos y especificaciones durante la construcción, especialmente en cuanto al ancho del volumen reforzado, la longitud de las correas y el tipo de relleno utilizado. Varios problemas de rendimiento de muros de contención a corto y largo plazo son consecuencia del incumplimiento por parte del contratista de los requisitos de especificaciones y planos.
Plomo
Las paredes MSE requieren una atención especial a la colocación y compactación de rellenos seleccionados. Monitoriza los paneles de pared para comprobar la verticalidad al completar el relleno de cada panel. La masa inicial del panel debe modificarse según sea necesario para conseguir un muro de contención plomado. En muchos casos, no evaluar la plomería de los paneles durante la construcción resulta en paredes significativamente fuera de tolerancia.
Clima
Observa detenidamente el muro de contención y el relleno tras lluvias intensas, especialmente en zonas con mayores volúmenes de lluvia. La lluvia puede ablandar o aflojar el relleno compactado, y cualquier lluvia que se filtre en el relleno puede aumentar la presión sobre los paneles de la pared. Revisa cualquier cubierta existente en busca de grietas y sella rápidamente para evitar filtraciones en el relleno.
Relleno de base
Rellena la zona excavada en la base de los muros de contención lo antes posible. La acumulación de agua subterránea o superficial en esta zona ablandará los suelos y reducirá la estabilidad de las paredes. La excavación en la base de un muro existente para la instalación de alcantarillado pluvial, calzada u otra estructura no debe proceder sin determinar la estabilidad del muro en el estado excavado.
Tejido del filtro
El relleno selectivo sin cohesión está sujeto a erosión y tuberías si se expone a grandes cantidades de agua que fluyen hacia la pared. Se requiere tela filtrante en cada junta de panel, diseñada para retener el relleno de pared mientras permite el paso del agua. Los huecos o huecos en la tela del filtro permiten que el relleno escape por detrás de la pared.
Sellado
El sellado de las juntas de recubrimiento evita que cantidades excesivas de agua entren por la parte superior de la pared. La hoja estándar RW(TRF) actual exige que todas las juntas de revestimiento estén selladas. Este trabajo debe ser necesario en el terreno y supervisado para garantizar su cumplimiento.
Mantenimiento recomendado
Inspecciona periódicamente las paredes en busca de evidencias de pérdida de relleno, pérdida de sellos de juntas o movimientos.
Vuelve a sellar las juntas, especialmente aquellas que puedan permitir la entrada de agua superficial en el relleno de la pared. Si se observa evidencia de pérdida de relleno, rellenar la zona afectada con relleno selecto si el área es accesible, o usar relleno fluido si el acceso está restringido.
La infiltración de agua en huecos de las paredes puede causar presiones excesivas dentro de la pared y provocar paneles desplazados y fallos de paredes. Trata las zonas vacinadas cuando sean pequeñas y manejables, ya que siempre aumentarán de tamaño con el tiempo.
Recomendaciones de diseño
Los muros MSE han sido el tipo de muro de contención más común en los proyectos TxDOT durante las últimas dos décadas. Las ventajas de los muros MSE incluyen su bajo coste, bajo esfuerzo de diseño, rapidez de construcción y atractivo aspecto. Los muros MSE seguirán utilizándose en grandes cantidades en proyectos TxDOT en los próximos años. Con esto en mente, la División de Puentes recomienda que se consideren lo siguiente en los próximos proyectos que utilicen muros MSE:
- Selección de relleno para muros MSE: La Especificación Estándar de Muros de Contención de 2014 (Ítem 423) enumera cuatro tipos de relleno seleccionado para muros MSE:
- El tipo "BS" es el relleno predeterminado para muros permanentes de MSE. Es un relleno de buena calidad y resultará en un rendimiento aceptable de las paredes.
- El tipo "AS" es un material más grueso y de mayor calidad, que presenta una mejor constructibilidad y rendimiento. Generalmente es un material de relleno más caro, pero debería considerarse para proyectos donde el rendimiento mejorado sea deseable.
- El relleno tipo "CS" se usa solo en paredes MSE temporales y no es apropiado para paredes permanentes.
- El relleno tipo "DS" es un relleno de roca con drenaje libre. El tipo "DS" está destinado a su uso en muros de MSE que están expuestos a inundaciones.
Los muros de contención sujetos a inundación deben indicar claramente que se requerirá relleno tipo "DS" por debajo de la elevación de 100 años indicada en los planos. Alternativamente, todo el volumen de la pared puede especificarse como Tipo "DS". Para proyectos que requieren relleno tipo "AS" o "DS" en las paredes del MSE, ya sea las notas generales o la disposición de las paredes deben designar claramente el tipo de relleno requerido. Si no se especifica ningún tipo de relleno, la especificación vuelve al Tipo "BS". - Aumentar el embebido mínimo: Considera aumentar el empotrado mínimo de muros MSE de 1 pie a 2 pies por debajo del nivel del suelo terminado. En proyectos donde se debe colocar una pequeña cantidad de relleno bajo la pared, el diseñador puede querer especificar un emprendimiento mínimo de 2 pies bajo el suelo terminado o natural, lo que sea más bajo.
Actualmente, el empotramiento estándar de los muros MSE debe ser de 1 pie, salvo que se indique lo contrario en los planos. Varios distritos de TxDOT requieren un mínimo de 2 pies de incrustación. Dos pies ofrecen un mayor margen de error frente a estudios o nivelaciones inexactas, y proporcionan una medida adicional de estabilidad en suelos blandos. Los proyectos sobre terrenos duros o que requieran excavación en roca pueden querer mantener el embederamiento de 1 pie. - Pendientes pronunciadas: Desaconsejar la colocación de paredes en pendientes más pronunciadas que 4:1. Muchos suelos en Texas presentan una estabilidad marginal de la pendiente en 3:1 o incluso 4:1. La carga adicional de un muro en estas pendientes reduce su estabilidad y puede provocar una falla. Si los requisitos del proyecto dictan muros en pendientes (muros encaramados), debe realizarse un análisis detallado de la estabilidad de la pendiente y tomar medidas para asegurar la estabilidad de los muros.
- Evita usar relleno estabilizado con cemento: Aunque el relleno estabilizado con cemento es una opción permitida en nuestras especificaciones estándar y es una solución sencilla a corto plazo, afecta al rendimiento a largo plazo del muro porque reduce su flexibilidad y no permite el drenaje a través del muro. En proyectos donde se prevé asentamiento debido a suelos blandos, debe añadirse una nota general a los planes eliminando el relleno estabilizado con cemento como opción.
Los muros de contención funcionan bien, pero hay algunos puntos clave para un buen desempeño de muros: debe elegirse el sistema correcto para cada ubicación y emplear prácticas constructivas adecuadas. Además, como se ha descrito anteriormente, existen varios problemas de diseño y mantenimiento que son igualmente importantes.