ESTUDIO E INSTRUMENTACIÓN DE MUROS APUNTILLADOS

ESTUDIO E INSTRUMENTACIÓN DE MUROS APUNTILLADOS.

Título original: ÉTUDE ET INSTRUMENTATION DE PAROIS CLOUÉES AVEC PAREMENT EN ÉLÉMENTS PRÉFABRIQUÉS ET EN BÉTON PROJETÉ.

AVENDAÑO ROMERO Laura Lorena*. Ingeniera Civil 2013. Universidad Nacional de Colombia

*llavendanor@unal.edu.co

La investigación se desarrolló en el campo de la estabilización mecánica de suelos que es una técnica de reforzamiento de suelos, con elementos metálicos o de fibras resistentes, cada vez más utilizada y tecnificada para mejorar la competencia de las estructuras de suelo, tanto desde el punto de vista de su resistencia como de su deformabilidad. Este trabajo se realizó en el marco de la pasantía con el INSA de Lyon, en Francia, en colaboración con la empresa GTS.

Dado que para la fabricación de una obra de contención en concreto lanzado, la cantidad de concreto producida es significativa, costosa y dañina para el medio ambiente, la empresa Géotechnique et Travaux Spéciaux (GTS), con la colaboración del Laboratorio de Ingeniería Civil y Ambiental (LGCIE) del INSA de Lyon, ensayó un procedimiento alternativo al concreto lanzado en muros apuntillados. Este procedimiento está basado en la utilización de un paramento hecho de placas de concreto adosadas, mucho más fáciles de instalar, más económicas y con un aspecto estético más llamativo, respecto a un paramento convencional, como el de concreto lanzado.

Para validar la nueva técnica y contrastar las predicciones teóricas con el comportamiento real del prototipo, se realizaron observaciones y seguimiento en campo de un prototipo de muro de contención en suelo apuntillado con placas de concreto adosadas, comparado con un muro convencional en concreto lanzado, acompañado de ensayos de laboratorio y simulaciones computacionales de la estructura. En la Ilustración 1 se puede observar el prototipo construido.

Ilustración 1. Prototipo después de construcción – Proyecto GTS

Fuente: Propia, 2013

El prototipo era un relleno de suelo sostenido en su frente por placas de concreto adosadas a barras de acero, o puntillas, que quedan embebidas en el material del relleno. Paralelamente, se construyó un muro convencional de sostenimiento para poder comparar los efectos del paramento en el comportamiento de los prototipos construidos, bajo las mismas condiciones de reforzamiento. Estas obras se construyeron en Rives, localidad cercana a Lyon.

Entre las labores de campo más

significativas se pueden señalar las siguientes: el seguimiento de las deformaciones laterales de los muros, la medición de esfuerzos en los elementos metálicos de reforzamiento, o puntillas, y las pruebas de arranque de esas puntillas con el objeto de evaluar los esfuerzos friccionales que se desarrollan entre ellas y el suelo y, en consecuencia, el incremento que le aportan a la rigidez lateral de la estructura.

Las pruebas de laboratorio se diseñaron para evaluar las propiedades mecánicas del suelo, dependientes de los niveles de esfuerzos, del estado de densidad y de la humedad del suelo de relleno.

Con base en los resultados de las etapas anteriores se realizó un análisis de estabilidad en el software Geostab que permitió definir la superficie de ruptura y la conveniencia de reforzar la masa de suelo con barras de acero para garantizar la estabilidad. Así mismo, se concibió un modelo constitutivo del suelo reforzado que se incluyó en una formulación numérica, para poder evaluar las deformaciones del relleno reforzado. Cabe añadir que estos métodos de cálculo evalúan la sensibilidad de los resultados ante diferentes parámetros numéricos, mecánicos y geométricos, y permiten concluir sobre su utilización frente a un análisis de estado límite de servicio (ELS), sabiendo que el reforzamiento de suelos compresibles por medio de anclajes rígidos verticales es un problema con gran complejidad que involucra fenómenos de interacción suelo-estructura.

La comparación de estos resultados con las mediciones de campo resultó muy alentadora demostrando la potencialidad del método de análisis empleado.

DETALLES DE LA TÉCNICA

Para el reforzamiento de suelo se utilizaron barras de acero, en las que los fenómenos de interacción suelo-inclusión se desarrollan uniformemente a lo largo de su longitud. Estos elementos tienen la extremidad fija al paramento y, trabajan esencialmente a tracción debido a la descompresión horizontal del suelo en el curso de las excavaciones sucesivas, aunque pueden trabajar parcialmente a flexión y a cizallamiento. Cabe añadir que en esta técnica de reforzamiento, se trabaja desde la superficie hacia la profundidad.

El principio de ejecución de este tipo de obras con refuerzo tipo clavo, consiste en que para cada fase de terraceo se refuerza el suelo con las barras, dispuestas en filas algo inclinadas con respecto a la horizontal. Enseguida se realiza un paramento, ya sea constituido de un revestimiento en concreto lanzado sobre una malla metálica, ya sea constituido de un revestimiento en placas de concreto, para luego realizar una nueva excavación de 1 a 2 m de alto. (Recommandations Clouterre, 1991).

Por otra parte, el principio de comportamiento de la barra de refuerzo, consiste en la transferencia en el suelo de fuerzas de tracción axiales, por intermedio del bulbo de esfuerzos del mortero, detrás de la línea de deslizamiento. Este refuerzo está compuesto de una armadura que recibe las cargas y de un mortero de cemento, inyectado mientras se está haciendo la perforación, que genera

rozamiento con el terreno.

Respecto al detalle de la técnica en este proyecto, de acuerdo a un cronograma y plan de obra para trabajo en campo, se hicieron cinco excavaciones de 1.5 m de profundidad, con las que se alcanzó un volumen teórico excavado de 2200 m3. Cada fase de excavación incluyó la instalación de barras, selladas con mortero, dispuestas cada 2 m en sentido horizontal, constituyéndose así, una malla rectangular, con un anclaje por cada placa de concreto (Se prestó especial atención a la disposición de refuerzos para evitar efecto de grupo). Este paramento está constituido de cinco placas por cada franja. Es importante resaltar que detrás del muro apuntillado con frente en placas de concreto se instaló una capa vertical de material drenante, con espesor de 20 cm, que sirve de clivaje entre el terreno y las placas y, de capa de drenaje del terreno.

Las placas son elementos prefabricados de

1.5 toneladas, área de 3 m2, longitud

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