Muros de contención
Debe construir un talud o un muro de contención si identifica una diferencia de pendiente durante el proceso de diseño.
Considere un talud si hay espacio adecuado para construir un talud estable que satisfaga el factor mínimo de seguridad requerido en la práctica de diseño actual.
Use un muro de contención si no se dispone de espacio adecuado para una pendiente estable.
La pendiente máxima está dictada por el análisis de estabilidad global, que requiere factores mínimos de seguridad como se indica en el Manual Geotécnico.
El talud se puede proteger con escollera para desalentar la erosión y / o eliminar la necesidad de cortar el césped y otros mantenimientos.
Tenga en cuenta los siguientes criterios al elegir un muro de contención:
- Determinación de corte o terraplén.
- Constructibilidad.
- Estética.
- Economía.
- Estabilidad.
Determinación de desmonte o terraplén
El primer paso en la selección de muros es determinar si un muro se construirá en una situación de desmonte o terraplén. Utilice muros de tipo relleno en situaciones de relleno de terraplenes. Si bien los muros de relleno se pueden construir en situaciones de corte, lo contrario no es cierto para todos los muros de corte.
La construcción de muros de relleno en cortes requiere una excavación adicional detrás de la cara del muro y, posiblemente, un apuntalamiento temporal. En el caso de los muros de relleno construidos en cortes, el costo del muro, la excavación y el apuntalamiento pueden exceder el costo de un muro de corte más adecuado.
Condición de llenado
Dos condiciones de llenado comunes son:
- Terreno nivelado: Esta condición se representa mejor mediante cruces a nivel que se actualizan a separaciones a nivel elevando una carretera por encima de la otra. Esto se logra colocando relleno para el acceso a la nueva estructura elevada.
Los muros de contención de aproximación son comúnmente necesarios en áreas urbanas debido a la falta de derecho de paso disponible para taludes laterales. Los muros de relleno más comunes en esta situación son la tierra estabilizada mecánicamente (MSE) o el bloque de hormigón.
- Taludes: Los muros de relleno colocados en taludes requieren una consideración especial. Los muros de relleno típicos, como el MSE o el bloque de hormigón construido en taludes, se consideran caso por caso y deben analizarse según la estabilidad global. En el caso de los muros con una pendiente frontal, un banco delante del muro puede mejorar la estabilidad global a largo plazo. A menudo se requiere una muesca que se corta en la pendiente para la construcción de muros. Es posible que sea necesario apoyar la cara posterior de la excavación con apuntalamiento temporal. Considere otros tipos de paredes si el relleno se extenderá en el agua.
Considere los costos de otros tipos de muros, como tablestacas, si se requieren ataguías o apuntalamientos temporales para la construcción. A continuación se muestra un diagrama de relleno en pendiente.
Condición de corte/terraplén
Esta condición consiste en colocar relleno en la parte superior de un talud y eliminar la parte inferior del talud. Esta condición se encuentra normalmente cuando se actualizan las instalaciones de acceso controlado cuando se ensanchan tanto los carriles principales como las carreteras de acceso. A continuación se muestra un diagrama de una condición de corte/relleno.
Considere los siguientes tipos de muro para esta situación:
- MSE o muros de bloques de hormigón. Estos tipos de muros requieren que se disponga de un espacio adecuado para acomodar las tiras o rejillas de refuerzo. Si es necesaria la excavación en un terraplén, puede ser necesario el uso de un apuntalamiento especial temporal. Otros tipos de muros pueden ser más apropiados si se necesita un apuntalamiento temporal extenso para la construcción de muros MSE.
- Paredes de pozo perforadas. Dependiendo de la ubicación del muro en la pendiente, el muro puede construirse en una o dos etapas. Si la parte superior del muro está más cerca de la parte superior de la pendiente, se puede colocar un relleno temporal, si corresponde, antes de la excavación del pozo perforado para permitir que los pozos se construyan en una sola etapa. Esto evitará formas de concreto para la construcción de pozos perforados. Si no se utiliza un relleno temporal, primero se construye la parte del pozo por debajo de la línea de tierra existente y, a continuación, se forma la parte por encima del suelo y se vierte como una columna. En suelo firme o roca, las paredes de pozo perforadas pueden ser una alternativa económica.
- Paredes atadas. Utilice estos muros solo en una situación de desmonte/terraplén cuando la línea de suelo existente esté más cerca de la parte superior del muro propuesto que de la parte inferior (ubicada en la mitad superior del muro). Coloque y compacte cualquier relleno antes de instalar el pilote soldado. Por lo general, las paredes atadas son más económicas cuando se utilizan cantidades significativas en un proyecto.
- Muros de tablestacas. Los muros de tablestacas se han utilizado ocasionalmente en situaciones de corte/relleno. El suelo debe estar suelto o lo suficientemente blando a una profundidad por debajo del nivel terminado de una a dos veces la altura de la pared para permitir que se hinque el pilote. Es difícil avanzar secciones de tablestacas en material denso o material más rígido que 12 pulgadas / 100 golpes.
- Zapata extendida en forma de L. Este tipo de pared se usa 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 públicos existentes. La falta de un tacón minimiza la excavación requerida detrás del muro.
Condición de corte
En esta condición, la operación principal es eliminar el suelo con poco o ningún relleno colocado. Las opciones de muro para esta condición son similares a la condición de desmonte/terraplén. Se aplican las mismas consideraciones, excepto 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 tener en cuenta aquí son los muros clavados en tierra o roca.
Los muros clavados en tierra y roca se pueden construir en muchas situaciones de corte y son muy adecuados para situaciones de baja altura debajo de estructuras, incluida la construcción de muros giratorios debajo de puentes. Si es posible, la parte superior de la pared no debe estar a más de dos pies por encima del nivel existente.
Constructibilidad
El pozo perforado y las paredes atadas requieren perforar un orificio vertical en el suelo. Esto dicta que se disponga de un espacio libre superior adecuado para el equipo de perforación. Si no se dispone de espacio libre, se puede utilizar un equipo de perforación de baja altura y se pueden empalmar los miembros de refuerzo del eje o de los pilotes soldados a medida que se insertan en el orificio. Estas operaciones incrementan considerablemente los costos. En una situación de baja altura, una pared clavada suele ser más económica.
El espacio libre horizontal es una consideración para las paredes atadas y clavadas. Los amarres a menudo se instalan con una barrena de vuelo continua algo más larga que la profundidad del orificio, lo que generalmente significa que se requiere un espacio libre horizontal de 50 pies o más. Las barrenas seccionales se pueden usar en áreas de espacio limitado. Los clavos, al ser más cortos, generalmente necesitan alrededor de 20 pies o más de espacio libre para la instalación. Debido al tamaño mínimo del equipo de perforación común utilizado, los espacios libres horizontales de 20 pies y verticales de 6 pies deben considerarse espacios libres mínimos. El espacio libre total requerido 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 ampliamente. Dentro de lo razonable, la mayoría de los tratamientos estéticos se pueden realizar independientemente del tipo de pared.
Algunos muros, como los muros de bloques de hormigón, tienen una apariencia única que no puede ser duplicada por otro tipo de muro. Sin embargo, los elementos de revestimiento de bloques de hormigón se pueden utilizar con otro tipo de pared para lograr el objetivo estético.
El tratamiento estético de los muros de contención puede involucrar elementos como:
- Forme revestimientos para producir varios acabados superficiales.
- Pinturas, tintes o concreto coloreado para colorear superficies.
- Varias geometrías de pared para acomodar el paisajismo.
Dependiendo del tratamiento seleccionado, es posible que el costo no se vea afectado significativamente. El uso de revestimientos de encofrado simples puede ser económico, y el concreto coloreado puede ser costoso. El acabado normal de la superficie de campo del concreto coloreado también puede producir colores variables.
Considere también la cantidad de interacción que ocurrirá entre el público automovilista y el tratamiento estético. Un gráfico complicado al lado de una carretera de alta velocidad es borroso para la mayoría de los automovilistas que pasan, que pueden ver el gráfico solo por décimas de segundo. En este caso, un simple moldeador podría ser un tratamiento más apropiado. Si una pared da a un parque u otra área pública, es posible que se justifiquen tratamientos más elaborados.
Las posibles distorsiones de la pared durante la construcción o después de la construcción pueden afectar significativamente la apariencia de la estética. Los muros MSE, por ejemplo, son sistemas de muros flexibles que experimentan algún movimiento a lo largo de la vida útil del muro.
Los tratamientos estéticos con paisajismo en conjunto con muros de contención deben realizarse con cuidado. Si se anticipa un riego extensivo del jardín, es posible que se necesiten medidas de drenaje adicionales para garantizar que no se acumulen presiones excesivas detrás de las paredes.
Paredes alternas
A veces es difícil elegir la pared más adecuada para una condición de corte o corte/relleno. Es posible que el diseñador no pueda evaluar factores que un contratista considera importantes, como la disponibilidad de equipos o el costo de acarreo de la tierra excavada para la construcción de muros MSE en un corte. En tales casos, el diseñador puede optar por incluir un tipo de pared alternativo en los planos para que el contratista pueda determinar la opción más económica.
Cuando se incluyan tipos de muro diferentes en los planos de un solo muro, presente los tipos de muro como alternativos para que se puedan incluir los elementos de oferta apropiados en cada uno de ellos. Un muro alternativo MSE en un corte debe incluir un elemento para apuntalamiento temporal, mientras que el elemento alternativo atado no necesitaría un elemento de apuntalamiento. A continuación se muestra un diagrama de flujo de selección de muros.
Consideraciones sobre el diseño de los muros
Considere cuidadosamente la ubicación de los muros de contención. La ubicación de un muro puede afectar significativamente a la cantidad de muros.
Taludes laterales del terraplén
Considere una separación de grado típica donde un derecho de paso inadecuado requiere que se coloquen muros de contención a lo largo del terraplén de aproximación. En estas situaciones, los muros se pueden colocar 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.
La colocación del muro coincidiendo con el borde del pavimento requiere la colocación de un riel de hormigón en la parte superior del muro y elimina cualquier posibilidad de un futuro ensanchamiento de la calzada superior; sin embargo, mejora la capacidad de servicio a largo plazo de la pared.
Colocar la pared a una distancia del borde del pavimento requiere el uso de una valla de protección o una barrera de concreto en el borde del pavimento. También permite el ensanchamiento futuro de la calzada superior si las disposiciones se realizan en el diseño inicial y el detalle del muro.
Ensanchamiento de secciones de relleno
Las secciones de relleno que se van a ensanchar presentan consideraciones especiales. Por lo general, se debe excavar algo de tierra para permitir la construcción de un muro MSE.
Colocar la cara del muro lo más cerca posible de la punta del talud existente minimiza la excavación y el apuntalamiento temporal. Se debe tener cuidado para garantizar que el talud sea estable y que se cumplan los requisitos de estabilidad global de la pared.
La colocación del muro cerca de la parte superior existente del terraplén requiere el uso de un muro de corte o un muro de relleno con apuntalamiento extenso.
Secciones deprimidas
En secciones deprimidas, considere un ancho adicional para la calzada inferior para permitir futuras adiciones de carriles. Una vez que los muros de contención están en su lugar, no se pueden mover para adaptarse a los requisitos de ancho futuros.
Estribos de puentes
Coloque los muros de contención a una distancia razonable frente a los estribos del puente para permitir un espacio adecuado para la construcción de muros. Para la mayoría de los muros de contención, la cara del muro debe estar al menos 3 pies delante de la cara de la tapa del pilar. En el caso de los muros de amarre, suelo-clavo y MSE, esto es especialmente crítico porque es posible que los anclajes y los refuerzos de los muros deban estar sesgados alrededor de los cimientos de los estribos.
Para mejorar el aspecto de los muros, control de la parte superior del perfil del muro con curvas verticales en lugar de elevaciones discretas en puntos específicos. Esto da como resultado una parte superior de la pared mucho más lisa.
Estructuras detrás de los muros
Considere la proximidad de un muro de contención a las estructuras detrás del muro. Las paredes MSE generalmente se colocan al menos de uno a tres pies frente a los cimientos para permitir espacio para la fijación de los refuerzos a los paneles de revestimiento y el sesgo de los refuerzos.
Consideraciones de estabilidad
Investigue a fondo la estabilidad del muro de contención. El análisis de estabilidad debe realizarse tanto a corto como a largo plazo.
A diferencia de las fallas de los cimientos, que pueden ocurrir lentamente durante un período de años, los muros de contención pueden fallar rápidamente con resultados catastróficos. Las fallas de los muros de contención pueden cerrar una instalación de transporte tan rápido como las fallas de un puente.
Deslizamiento y vuelco
El deslizamiento implica la traslación lateral de una pared debido a una resistencia inadecuada al movimiento en la base de la pared. Las fallas de deslizamiento anteriores han involucrado suelo marginal en la base de las paredes.
El vuelco depende de la masa del muro para resistir las fuerzas impulsoras del suelo detrás del muro. Debido a que las fuerzas motrices se aplican a la pared a aproximadamente dos tercios de la altura de la pared por encima de la base, la pared tiende a volcarse si la masa o la geometría de la pared son inadecuadas.
Consulte la norma vigente para conocer los factores mínimos de seguridad para estos dos modos de fallo.
Excentricidad
La combinación de cargas verticales y horizontales en un muro se combinan para producir una fuerza resultante en la base de un muro, 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 se limita al tercio medio de la zapata en el diseño para garantizar que la parte trasera de la zapata no se levante del suelo.
Presión de los rodamientos
El peso de la masa del muro y las fuerzas motrices activas detrás del muro ejercen presión sobre el suelo de la cimentación a lo largo de la base del muro. La presión es mayor en la punta de la pared. Si se excede la capacidad portante final del suelo debajo de la punta de la pared, la punta de la pared puede hundirse en el suelo de cimentación. El resultado es una distorsión local de la cara del muro.
Un factor de seguridad de 2.0 en la capacidad de carga generalmente se considera adecuado.
Estabilidad mundial
Las fallas globales de los muros abarcan todo el muro, así como una parte del suelo retenido. Este tipo de falla no siempre depende específicamente del diseño de la pared, sino más bien de la resistencia de la cimentación y del suelo retenido. Los programas informáticos pueden evaluar la estabilidad global.
Consulte el Manual Geotécnico de TxDOT para conocer el factor mínimo de seguridad para la estabilidad global.
Asentamiento
El asentamiento puede ser significativo cuando las paredes se construyen en un suelo más blando que aproximadamente 5 golpes/12 pulgadas TCP. El asentamiento es principalmente un problema en las áreas costeras del estado, donde el suelo es más blando que dos golpes por pulgada a profundidades de 20 a 50 pies.
Si se construye un terraplén de acceso a un puente sobre un suelo sujeto a un asentamiento significativo, hay varias opciones para acelerar la consolidación o para instalar mejoras en los cimientos.
El asentamiento se puede acelerar mediante la instalación de 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.
Cuando encuentre capas significativas de suelo blando, obtenga muestras para pruebas de consolidación para determinar el posible asentamiento. Tenga en cuenta que los datos obtenidos de las pruebas de consolidación son solo aproximados.
Modere los valores calculados para la liquidación con experiencia previa en el área. Cuando se prevé un asentamiento significativo, la mejor solución puede ser alargar el puente y, por lo tanto, reducir la altura de la aproximación. 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 persona deba diseñar todos los aspectos de un muro de contención. Las cargas de diseño y las presiones permitidas recomendadas por un ingeniero geotécnico a menudo son 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 la tierra
Determine la presión aplicada por el suelo sobre una estructura de contención mediante diferentes métodos según el tipo de muro.
El suelo detrás de las paredes, que son libres de desviarse o moverse en respuesta a las cargas aplicadas, se considera en estado activo. Para esta condición, calcule la presión de la tierra basándose en los métodos de Rankine o Coulomb. La distribución de la presión es de forma triangular y la presión máxima se produce en la parte inferior de la pared. Este es el caso de las zapatas extendidas, MSE, pozos perforados y muros de tablestacas. Por lo general, se supone que la presión del suelo aumenta hacia abajo a una tasa de 40 psf por foo de profundidad.
Las estructuras como los muros amarrados o los apuntalamientos de excavación arriostrados son más o menos fijas y, por lo tanto, no pueden alcanzar el estado activo. Para esta condición, utilice una distribución de presión de tierra como la propuesta por Terzaghi y Peck. La distribución de la 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 la 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 de forma que se logre un factor de seguridad adecuado.
- Muros de tierra estabilizados mecánicamente: El diseño interno de los muros MSE implica la verificación de los refuerzos de tierra para detectar tensiones admisibles y anclaje en la masa de relleno seleccionado detrás de la cara.
Tenga en cuenta la pérdida de sección metálica en los refuerzos al calcular las tensiones de tracción. Modifique la densidad y el tamaño del refuerzo para lograr las tensiones y el anclaje adecuados.
La dimensión total de la masa reforzada suele estar gobernada por la estabilidad externa.
- Muros amarrados: El diseño interno de los muros atados implica el análisis de una viga continua (pilote soldado) para determinar las reacciones del soporte (cargas atadas) para un diagrama de carga aplicado (presiones de tierra).
Corrija las cargas inmovilizadas determinadas por el análisis de vigas continuas para tener en cuenta la inclinación del anclaje. Seleccione un pilote soldado que resista adecuadamente los momentos de flexión máximos del análisis de viga continua. A continuación, diseñe el revestimiento de la pared que se extiende entre los pilotes de los soldados. Analice esto como una simple viga para soportar la presión máxima del suelo. A continuación, diseñe la conexión de la pila enfrente-soldado.
- Muros de fuste perforados: El diseño de estos muros implica el análisis de una viga continua sobre apoyos no lineales.
Los soportes no lineales modelan el suelo en el que se incrusta la viga. Este enfoque tiene en cuenta la rigidez a la flexión de la cimentación del eje perforado, a diferencia de otros métodos, que consideran que la cimentación es infinitamente rígida.
Utilice el programa informático COM624 o LPILE para realizar el análisis. Utilice el programa para determinar la respuesta de la cimentación a la carga aplicada para un rango de profundidades de empotramiento. Determine la longitud de una cimentación examinando la relación empotramiento-deflexión para una deflexión adecuada, ya sea en la línea del suelo o en la parte superior del muro.
Análisis externo
El análisis externo de los muros examina si los muros permanecerán donde se construyeron. Una serie de fallas en muros y terraplenes demuestran que la estabilidad externa es tan importante como el diseño interno. La estabilidad externa se evalúa de forma rutinaria para muros de tipo relleno. La estabilidad externa de las paredes cortadas no se comprueba de forma rutinaria debido a los diferentes enfoques de su diseño. Sin embargo, si hay un suelo excepcionalmente blando, verifique los diversos aspectos de la estabilidad externa para las paredes de tipo cortado. Como siempre, debe prevalecer el buen juicio de ingeniería.
- Deslizamiento y vuelco: El deslizamiento de un muro de contención ocurre cuando las fuerzas impulsoras activas del suelo detrás del muro exceden las fuerzas de fricción o cohesivas a lo largo de la base del muro y la fuerza de resistencia pasiva frente al muro. La inclusión de fuerzas pasivas frente a un muro depende de si ese suelo estará presente durante la construcción o en alguna fecha futura.
El vuelco se produce 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 el suelo por encima del talón para un muro de zapata extendido. El factor de seguridad se determina añadiendo 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 de la pared.
- Presión de carga: Las fallas de capacidad de carga debajo de las paredes implican el desplazamiento del suelo desde debajo de la pared. Utilice ecuaciones de capacidad portante para determinar la capacidad final del suelo de cimentación. Estas ecuaciones requieren valores de cohesión y fricción determinados por ensayos triaxiales. Si estos datos no están disponibles, utilice los datos de penetración del cono de Texas para obtener las presiones de rodamiento permitidas del eje perforado y la tabla de diseño de zapatas extendidas.
La ecuación clásica de la capacidad portante para la presión máxima del suelo se encuentra a continuación.
Nc, Nq, Ng son factores teóricos basados en la geometría de la masa fallante del suelo debajo de una zapata, c es la cohesión del suelo y g es la densidad del suelo. Por lo general, se requiere un factor de seguridad de dos para la capacidad de carga.
En la siguiente figura se indican estos factores.
- Estabilidad global: La estabilidad global de los muros es un caso especial de estabilidad de taludes. Los límites de la pared afectan dónde puede desarrollarse una superficie de falla potencial.
La superficie de falla para una falla rotacional puede ser circular o no circular dependiendo de la estratificación del suelo de cimentación. Para las paredes sobre arcilla blanda uniforme, las superficies de falla tienden a ser circulares. Si la zona blanda es bastante delgada, la superficie de falla tiende a ser no circular después de la zona blanda.
TxDOT utiliza el programa informático GSTABL 7 para analizar la estabilidad. Si bien el subsuelo se puede probar con anticipación para obtener datos de resistencia para el análisis, se desconocen las futuras propiedades del material del terraplén. Es difícil obtener una respuesta precisa porque normalmente aproximadamente la mitad de la superficie de falla pasa a través del terraplén detrás de un muro de relleno.
La experiencia local puede proporcionar una idea de la resistencia del relleno propuesto. Si bien se utilizan programas informáticos para evaluar la estabilidad de la pared, se puede realizar una verificación 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 muro de contención seleccionado para una ubicación determinada sea apropiado. Los proveedores de paredes MSE solo son responsables de la estabilidad interna y externa de sus paredes. La estabilidad general (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 (Design Data) es una hoja estándar de 2013 en la sección de muros de contención patentados. Esta hoja estándar debe utilizarse junto con la norma RW (MSE). Se requiere que el diseñador del muro de contención registrado en el momento de la preparación del plan llene esta hoja con suposiciones fundamentales para el diseño del muro, y firme y selle esta hoja. Consulte el documento, Guía RW(MSE)DD, para obtener más información sobre el uso de esta norma.
Geometría
La geometría de la ubicación dicta con mayor frecuencia la selección de un sistema de muro de contención. El Manual Geotécnico ofrece información sobre la evaluación de la geometría y la selección de varios tipos de muros.
Los muros MSE se usan comúnmente en proyectos de TxDOT; sin embargo, en muchas situaciones, especialmente en los cortes, las paredes MSE pueden no ser el tipo de pared más apropiado. A menudo, la excavación y el apuntalamiento adicionales necesarios para la instalación de muros MSE en situaciones de corte los hacen antieconómicos y difíciles de construir. Aunque los muros amarrados, clavados en tierra, perforados y con zapatas extendidas requieren mucho más esfuerzo y tiempo de diseño, son preferibles en muchas situaciones de corte.
Se debe evaluar la viabilidad de cada instalación de muro de contención propuesta. Por lo general, esto implica una revisión simple de la altura de la pared, la geometría del sitio y las perforaciones del suelo.
En general, no se recomienda colocar paredes en pendientes superiores a 4:1. Esta condición debe revisarse cuidadosamente para la estabilidad a corto y largo plazo. De particular interés son los muros colocados en taludes recién cortados, donde los datos del suelo pueden indicar altas resistencias a nivel de excavación. El material recién expuesto se ablandará con el tiempo, y se debe hacer una evaluación de las resistencias a largo plazo al analizar las paredes en esta situación.
Es posible que los distritos locales deseen modificar estas pautas en función de su experiencia con proyectos específicos y las condiciones locales.
Características del suelo
El penetrómetro de cono de Texas está mal correlacionado para resistencias de suelo muy bajas y puede producir resultados demasiado conservadores. Al evaluar la estabilidad de los muros en suelos más débiles que 20 golpes por pie, puede ser apropiado realizar pruebas de laboratorio o in situ además del TCP. Las pruebas de laboratorio triaxiales o de cizallamiento directo generalmente producirán resistencias del suelo más precisas para este tipo de análisis.
Prácticas de construcción recomendadas
Condiciones reales del suelo
Debido a que las perforaciones del suelo se realizan en lugares discretos, es difícil determinar qué condiciones del suelo se experimentarán en un área 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 los posibles problemas.
Entre los posibles problemas de estabilidad se incluyen los siguientes:
- Suelos blandos o húmedos.
- Áreas que están produciendo agua subterránea.
- Áreas que exhiben fallas de taludes durante la excavación.
Cada una de estas condiciones debe ser puesta en conocimiento del diseñador de la pared. Puede ser necesario mejorar la base del suelo.
Cumplimiento de planos y especificaciones
Asegurar el cumplimiento de los planos y especificaciones durante la construcción, especialmente con respecto al ancho del volumen reforzado, la longitud de las correas y el tipo de relleno utilizado. Una serie de problemas de rendimiento de los muros de contención a corto y largo plazo son el resultado del incumplimiento por parte del contratista de las especificaciones y los requisitos del plan.
Aplomar
Los muros MSE requieren una atención especial a la colocación y compactación del relleno seleccionado. Supervise la verticalidad de los paneles de pared al finalizar el relleno de cada panel. La masa del panel inicial debe modificarse según sea necesario para lograr un muro de contención a plomo. En muchos casos, la falta de evaluación de la plomada del panel durante la construcción da como resultado paredes que están significativamente fuera de tolerancia.
Tiempo
Observe de cerca el muro de contención y el relleno después de fuertes lluvias, particularmente en áreas 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. Revise las cubiertas de superficie existentes en busca de grietas y selle rápidamente para evitar filtraciones en el relleno.
Relleno de la base
Rellene el área excavada en la base de los muros de contención lo más rápido posible. La acumulación de agua subterránea o superficial en esta área 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, carretera u otra estructura no debe continuar sin una determinación de la estabilidad del muro en la condición excavada.
Tela filtrante
El relleno selecto sin cohesión está sujeto a erosión y tuberías si se somete a grandes cantidades de agua que fluyen hacia la pared. Se requiere tela de filtro en cada junta del panel y está diseñada para retener el relleno de la pared y permitir el paso del agua. Los huecos o huecos en la tela del filtro permiten que el relleno escape por detrás de la pared.
Sellamiento
El sellado de las juntas de coronación evita que entren cantidades excesivas de agua en la parte superior de la pared. La hoja estándar actual de RW (TRF) requiere que todas las juntas de coronación estén selladas. Este elemento de trabajo debe ser requerido en el campo y supervisado para su cumplimiento.
Mantenimiento recomendado
Inspeccione periódicamente las paredes en busca de evidencia de pérdida de relleno, pérdida de sellos de juntas o movimiento.
Vuelva a sellar las juntas, particularmente aquellas que pueden permitir que el agua superficial ingrese al relleno de la pared. Si se observa evidencia de pérdida de relleno, rellene el área afectada con un relleno selecto si el área es accesible, o use un relleno fluido si el acceso está restringido.
La infiltración de agua en los huecos de las paredes puede causar presiones excesivas dentro de la pared y provocar el desplazamiento de los paneles y la rotura de las mismas. Trate las áreas vacías 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 de TxDOT durante las últimas dos décadas. Las ventajas de las paredes MSE incluyen su bajo costo, bajo esfuerzo de diseño, velocidad de construcción y apariencia atractiva. Los muros MSE continuarán siendo utilizados en grandes cantidades en los proyectos de TxDOT en los próximos años. Con esto en mente, la División de Puentes recomienda que se considere lo siguiente en los próximos proyectos que utilicen muros MSE:
- Selección de relleno para muros MSE: La Especificación Estándar de Muros de Contención 2014 (Artículo 423) enumera cuatro tipos de relleno seleccionados para muros MSE:
- El tipo "BS" es el relleno predeterminado para los muros MSE permanentes. Es un relleno de buena calidad y dará como resultado un rendimiento aceptable de la pared.
- El tipo "AS" es un material más grueso y de mayor calidad, que exhibe una constructibilidad y un rendimiento mejorados. Por lo general, es un material de relleno más caro, pero debe considerarse para proyectos en los que sería deseable un rendimiento mejorado.
- El relleno tipo "CS" se usa solo en muros MSE temporales y no es apropiado para muros permanentes.
- El relleno tipo "DS" es un relleno de roca de drenaje libre. El tipo "DS" está diseñado para su uso en muros MSE que están sujetos a inundaciones.
Los muros de contención sujetos a inundaciones deben indicar claramente que se requerirá un relleno tipo "DS" por debajo de la elevación del agua de 100 años indicada en los planos. Alternativamente, todo el volumen de la pared puede especificarse como Tipo "DS". Para los proyectos que requieren relleno de tipo "AS" o "DS" en los muros MSE, las notas generales o los diseños de los muros mismos deben designar claramente el tipo de relleno requerido. Si no se especifica ningún tipo de reposición, la especificación vuelve al tipo "BS".
- Aumentar el empotramiento mínimo: Considere aumentar el empotramiento mínimo de los muros MSE de 1 pie a 2 pies por debajo del nivel terminado. En proyectos en los que se va a colocar una pequeña cantidad de relleno debajo de la pared, el diseñador puede querer especificar una incrustación mínima de 2 pies por debajo del nivel terminado o del suelo natural, lo que sea más bajo.
Actualmente se requiere que la incrustación estándar de las paredes MSE sea de 1 pie, a menos que se muestre lo contrario en los planos. Varios distritos de TxDOT requieren una incrustación mínima de 2 pies. Dos pies proporcionan un mayor margen de error contra estudios o clasificaciones inexactas, y proporcionan una medida adicional de estabilidad en suelos blandos. Los proyectos sobre terreno duro o que requieran excavación en la roca pueden querer conservar la incrustación de 1 pie.
- Pendientes pronunciadas: Desaliente la colocación de muros en pendientes más pronunciadas que 4:1. Muchos suelos en Texas exhiben una estabilidad de pendiente marginal de 3:1 o incluso 4:1. La carga adicional de un muro en estos taludes reduce su estabilidad y puede resultar en una falla. Si los requisitos del proyecto dictan muros en taludes (muros encaramados), se debe realizar un análisis detallado de la estabilidad del taludes y se deben tomar medidas para asegurar la estabilidad del muro.
- Evite el uso de relleno estabilizado con cemento: Aunque el relleno estabilizado con cemento es una opción permitida en nuestras especificaciones estándar y es una solución fácil a corto plazo, afecta el rendimiento a largo plazo de la pared porque reduce la flexibilidad de la pared y no permite el drenaje a través de la pared. En los proyectos en los que se prevé un asentamiento debido a suelos blandos, se debe agregar una nota general a los planes para eliminar el relleno estabilizado con cemento como una opción.
Los muros de contención sirven bien, pero hay algunos puntos clave para un rendimiento exitoso del muro: se debe elegir el sistema correcto para cada ubicación y se deben emplear las prácticas de construcción adecuadas. Además, como se ha descrito anteriormente, hay una serie de cuestiones de diseño y mantenimiento que son igualmente importantes.