Muros de contención Segmentados

GUÍA DE INSTALACIÓN PARA MUROS DE CONTENCIÓN
SEGMENTADOS (MCS)
INTRODUCCIÓN
El objeto de este documento es servir de guía específica para la construcción de Muros de
Contención Segmentados (MCS). En él se detallan los pasos específicos de instalación para este
sistema de muro, y se indica el proceso constructivo general. El lector debería también consultar
la información específica que ofrecen los fabricantes del bloque, geomallas de refuerzo y geotextiles.
Los muros de contención segmentados (MCS), son muros de contención por gravedad que utilizan
principalmente su peso propio para conseguir la estabilidad.
El sistema está constituido por bloques de hormigón que están colocados sin utilización de mortero
(en seco), y que utilizan una combinación de masa y anclaje mecánico para prevenir deslizamientos
y vuelcos. Los bloques pueden ser utilizados en combinación con capas horizontales de geomallas
de refuerzo que se intercalan en el relleno para incrementar la anchura y peso efectivo de la masa
estabilizante gravitatoria.
Los MCS están considerados como estructuras flexibles, por lo tanto, no es necesario cimentarlos
por debajo de la profundidad de la helada; Únicamente es necesario comprobar que existe suficiente
capacidad portante en el terreno de cimentación.
Los requisitos generales para los bloques componentes de los muros son:
Resistencia mínima a compresión del hormigón constituyente 20.7 Mpa.
Absorción para elementos de hormigón ligero, < 14 %
Absorción para elementos de hormigón semiligero, 10 – 12 %
Absorción para elementos de hormigón normal, < 8 %
Tolerancias dimensionales ancho / fondo, + - 3 mm.
Los bloques componentes de los MCS, se fabrican al menos con estas especificaciones, para
garantizar que las unidades suministradas son uniformes en peso, tolerancias dimensionales,
resistencia y condiciones de durabilidad, no necesariamente proporcionadas por los materiales
ejecutados “in situ”.
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TIPOS DE MURO
Los Muros de Contención Segmentados MCS, pueden ser diseñados e instalados tanto para
funcionar como muros de gravedad convencionales, como para funcionar como estructuras de suelo
reforzado. La capacidad estructural del sistema MCS variará con las dimensiones de los bloques,
su forma, resistencia, etc.
Se seguirán las recomendaciones del fabricante en lo que respecta a la capacidad de su sistema
particular para soportar las cargas y condiciones de trabajo solicitadas.
MUROS DE GRAVEDAD CONVENCIONALES
Los MCS convencionales, se pueden construir tanto con una única capa de bloques como con
capas múltiples. Por estabilidad, la estructura de un MCS convencional debe tener la suficiente
masa para prevenir corrimientos y giros.
Como el sistema consiste en bloques individuales colocados en seco, uno encima de otro, la
capacidad de encaje juega un importante papel para asegurar que los bloques actúan juntos como
una masa coherente o sólido rígido. (fig. 1)
La resistencia a corte produce una transferencia de las fuerzas laterales desde cada hilada de
bloques a la siguiente. Esto se produce por la resistencia de fricción entre las unidades MCS y la
forma de “llave” o encaje, que son una parte integral de las unidades; o con la utilización de clips,
pins o columnas compactadas de árido colocadas en los huecos de los bloques. (fig. 2)
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Generalmente, incrementando la pendiente de la cara del muro, se incrementa la estabilidad del
sistema. Esto se consigue por medio del retranqueo entre hiladas de los bloques MCS. En la mayoría
de los casos, esta pendiente viene fijada para cada tipo por la colocación de pasadores o la existencia
de pestañas en la parte posterior de los bloques. Sea como fuere, algunos sistemas permiten algún
ajuste de esta pendiente.
MUROS DE SUELO REFORZADO
Los muros de suelo reforzado deben usarse cuando se sobrepase la altura máxima para muros de
gravedad o cuando aún siendo bajas las alturas, existan sobrecargas importantes por taludes
superiores, sobrecargas móviles y/o existan terrenos de cimentación de baja calidad. Un MCS de
suelo reforzado está diseñado y construido con múltiples capas de suelo reforzado mediante la
interposición en el terreno de capas de geomalla, colocadas entre las hiladas de los bloques de
hormigón que componen el muro, y extendiéndose detrás del muro en longitudes apropiadas. El
suelo así reforzado, incrementa el tamaño y peso del sistema de muro de gravedad. Los tipos más
comunes de refuerzo son las geomallas y geotextiles. El acero puede usarse también sólo donde
se disponga de un relleno granular seleccionado. (fig. 3)
COMPONENTES DEL SISTEMA
Los elementos básicos de un sistema de muro de contención segmentado MCS, son: el suelo de
cimentación, la cama de asiento, los bloques de muro de contención segmentado, el terreno retenido,
el relleno drenante y para MCS de suelo reforzado, el suelo reforzado. (fig. 4)
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Suelo de cimentación: el suelo que soporta la cama de nivelación y el suelo reforzado.
Cama de asiento: es una capa de grava o material drenante u hormigón en masa, que distribuye
el peso de las unidades de SRW sobre un área mayor y proporciona una superficie de trabajo
durante la construcción.
Bloques del muro de contención segmentado: bloques de hormigón prefabricados, utilizados
para crear la masa necesaria para la estabilidad estructural y para proporcionar estabilidad, durabilidad
y un adecuado aspecto estético en la cara del muro.
Terreno retenido: es la zona de suelo no reforzado compactado detrás del muro, en el caso de
muros en terraplén, o el suelo no perturbado para los muros en desmonte.
Relleno drenante: es una columna de material granular drenaje colocado detrás de los bloques
del muro, para facilitar el drenaje del material de relleno y minimizar la presión hidrostática sobre
el muro. En ocasiones, también se utiliza para llenar los huecos de las unidades MCS para incrementar
el peso y resistencia a corte. La colocación en seco de los bloques del muro, ayuda también a que
el agua se evacúe por la cara del muro, favoreciendo el drenaje del agua del terreno. En algunos
casos, se instala un filtro geotextil entre el relleno drenante y el material de relleno para proteger
a aquél de su colmatación.
Relleno: es el relleno compactado detrás de los bloques MCS y el relleno drenante.
Suelo reforzado: zona de relleno estructural compactado y reforzado detrás del relleno drenante
y de las unidades MCS. Existe una gran variedad de sistemas de refuerzo de suelos, mediante el
empleo de geosintéticos y elementos de acero.
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CONSTRUCCIÓN
El éxito de cualquier muro de contención segmentado depende por completo de un amplio
conocimiento del terreno donde se asienta el muro, de un cuidado proyecto, de una esmerada
ejecución, de la utilización de materiales específicos y procedimientos correctos de construcción
e inspección.
Es una buena práctica la verificación del diseño del muro de contención por el Director de las Obras.
El proyecto final debería ser verificado para garantizar que las alturas proyectadas están de acuerdo
con la información topográfica del proyecto.
El contratista deberá coordinar la entrega y acopio de materiales en la zona para asegurar un acceso
libre de obstáculos a la zona de trabajo y la disponibilidad de materiales. Los materiales suministrados
a la obra deberán ser acompañados por la certificación de los requisitos de calidad por parte del
fabricante. Los bloques y los materiales de refuerzo dañados o defectuosos, deberán ser rechazados
y los proveedores notificados de inmediato.
DOCUMENTACIÓN A ENTREGAR
El contratista deberá entregar el diseño completo de los muros y los procedimientos de ejecución
del fabricante al propietario o representante del propietario con antelación suficiente al comienzo
de la obra.
El contratista deberá facilitar los valores de máxima densidad del Proctor, los informes de ensayos
de densidad in situ del terreno, al técnico responsable del diseño estructural del muro, verificando
que la compactación ha sido conseguida y que el material a emplear en la zona del suelo reforzado
está dentro de los parámetros especificados en el proyecto (peso especifico, ángulo de rozamiento,
cohesión ...)
PLANNING DE CONSTRUCCIÓN
La buena ejecución de la construcción de un muro MCS depende totalmente de un replanteo preciso,
tanto en planos como sobre el terreno. Las cotas finales existentes y previstas en los planos deberán
ser verificadas “in situ” para asegurarse de que las alturas de diseño planteadas están en consonancia
con la información topográfica de los planos de proyecto. El propietario o representante
del propietario debería dar conformidad al replanteo. Cualquier cambio realizado en la construcción
del muro deberá ser debidamente anotado en el plano de obra realmente ejecutada, y consultado
con el responsable del proyecto antes de realizar la modificación.
Se debe consultar siempre a las autoridades locales para asegurarse de que la excavación no
interfiere o daña líneas o conducciones enterradas.
EXCAVACIÓN
El contratista deberá ejecutar la excavación según las cotas mostradas en los planos aprobados,
igualmente, deberá tomar precauciones para minimizar la sobre-excavación y mantener taludes
apropiados según los requerimientos de los planes de seguridad, o de las autoridades competentes
en materia de seguridad y salud.
Hay dos condiciones topográficas básicas en las que se construyen los MCS; “en desmonte" o "
en terraplén". Las diferencias entre las dos se reflejan en la figura 5.
La organización de la obra, su planificación y coste vendrán determinados por el tipo de muro a
construir. Adicionalmente, en el caso de muros en desmonte, los efectos de la construcción en
estructuras cercanas o áreas de parking deben ser cuidadosamente consideradas en lo que respecta
a la afección de sus cimentaciones o el apoyo de soleras.
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TERRENO DE CIMENTACIÓN Y CONSTRUCCIÓN DE LA CAMA DE ASIENTO
El terreno de cimentación se excavará según las dimensiones necesarias de la cama de asiento y
la zona de suelo reforzado, tal y como debe venir descrito en los planos de construcción o según
las indicaciones del proyectista.
Los suelos de cimentación deberán ser examinados para asegurar que las condiciones reales igualan
o superan las condiciones previstas en el diseño. Los suelos de cimentación que no cumplan con
las condiciones requeridas deberán ser eliminados o sustituidos por un suelo especificado por el
proyectista y deberán compactarse al menos al 95% de la densidad del Proctor Normal, como se
especifica en ASTM D698.
En la cama de asiento se usarán suelos granulares, arenas, gravas o mezclas de ambas, sin finos
como los tipos GP, GW, SP o SW de la clasificación de Casagrande, para conseguir una óptima
distribución de tensiones y drenaje.
La compactación se realizará con una bandeja compactadora, u otros medios hasta conseguir el
95% de la densidad del Proctor Normal (ASTM D698). Se deberá prestar una especial atención a
la nivelación de la cama de asiento para asegurar un contacto apropiado entre los bloques y el
árido. Alternativamente, se puede verter una capa de hormigón pobre encima de la cama de asiento
para facilitar la construcción.
La cama de asiento no deberá ser inferior a 15 cm. de espesor y se debería prolongar al menos
15 cm. a cada lado de los bloques MCS. Existen casos especiales que pueden requerir diferentes
diseños, motivado entre otras causas por suelos de cimentación con baja capacidad portante, zonas
con aguas cercanas a la cimentación, o cimentaciones sumergidas. (Fig. 6)
INSTALACIÓN DEL COLECTOR DE DRENAJE
El colector se deberá instalar para evacuar el agua que eventualmente pudiera acumularse en el
macizo de relleno del trasdós del bloque del muro o en la zona de suelo reforzado.
El colector se puede cubrir si se requiere con una manta geotextil para funcionar como filtro. La
tubería de drenaje debería desembocar en un sistema colector o en un área inclinada más baja que
las tuberías detrás de los muros. La conducción principal de drenaje justo detrás del bloque deberá
tener un mínimo de 80 mm. de diámetro.
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COLOCACIÓN, NIVELACIÓN Y TRASDOSADO DE LA PRIMERA FILA DE UNIDADES
MCS
Todos los bloques MCS deberán ser instalados a la cota correspondiente y orientados como se
describa en los planos de construcción o como indique el técnico responsable de la ejecución. Las
unidades MCS deberán ser instaladas, en general, en concordancia con las recomendaciones del
fabricante. El alzado del muro tendrá una tolerancia de +/- 3,5 cm., medida sobre una distancia
de 3,0 m. tanto en la dirección horizontal como vertical, comparado con el diseño.
La primera hilada de bloques MCS se colocará sobre la cama de asiento. Se revisará la colocación
de ésta primera hilada en nivel y alineación. La primera hilada es la más importante para asegurar
unos resultados aceptables. El instalador se asegurará que los bloques están en total contacto con
la base. Los bloques se colocan en contacto en la totalidad de la alineación recta del muro.
El alineamiento puede hacerse con un cordel desde la línea base, o mediante distancias a aquella
de los bloques, y siempre referida a una cara moldeada (no esplitada). La separación entre bloques
para alineaciones curvas deberá ajustarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante.
(fig. 7)
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Utilice árido drenante para rellenar cualquier abertura en y entre bloques MCS. El relleno de drenaje
deberá tener un tamaño máximo de 25 mm. o menor, deberá estar limpio y presentar la siguiente
granulometría:
Tamaño apertura (Serie UNE)
25 mm
20 mm
2,5 mm
250 micras
% que pasa
100
100-90
0-10
0-5
El relleno de drenaje deberá ser colocado con un espesor mínimo de 30 cm. medido desde la parte
posterior de los bloques MCS, o de cualquier otra forma mostrada en los planos y especificaciones
del fabricante. Coloque cuidadosamente el relleno de drenaje detrás y hasta la altura de la unidad
MCS para crear el filtro. Instale un geotextil si se requiere. El geotextil de drenaje podrá ser tejido
o no tejido, con un tamaño aparente de aberturas de 70 -100 µ, resistencia mínima de 0,5 KN, y
un peso mínimo de 150 gr./m2 o como serecomiende por el diseñador.
El Terreno de relleno deberá colocarse detrás del relleno de drenaje como se muestre en los planos
de construcción en alturas comprendidas entre de 15 y 20 cm. y compactada a un mínimo del 95%
de la densidad del Proctor normal. En los primeros 90 cm. desde la cara del muro deben utilizarse
sólo una compactadores manuales.
MONTAJE DE HILADAS SUCESIVAS DE MCS
Asegúrese de que el árido de drenaje está nivelado o ligeramente por debajo de la parte superior
del bloque.
Limpie la parte superior del bloque para asegurar un buen contacto entre hiladas consecutivas.
Coloque y mueva la unidad MCS para encajar los conectores y/o encajes y establezca el retranqueo
apropiado de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. Examine el nivel y la alineación de
las unidades y ajuste si es necesario. (fig. 9)
Coloque el árido de drenaje y el material de relleno como se indicó anteriormente, o según las
instrucciones del proyecto y/o del fabricante. (fig. 10)
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COLOCACIÓN DEL REFUERZO Y DEL RELLENO
Cuando un muro MCS necesita refuerzo, normalmente se dispone en múltiples niveles, extendiéndose
desde el trasdós del muro hacia dentro de la masa de suelo reforzado.
El refuerzo geosintético, debe ser instalado a una cota y orientación correcta, de acuerdo con los
planos de construcción aprobados o como disponga el técnico responsable de la ejecución. El
refuerzo geosintético deberá ser instalado en total concordancia con las recomendaciones del
fabricante. Cualquier conflicto entre los dos requerimientos deberá ser resuelto por el técnico
responsable de la ejecución.
Corte el refuerzo geosintético a la longitud “L” mostrada en los planos de construcción e instálelo
con la dirección resistente principal perpendicular a la cara del muro, sin empalme de malla en esa
dirección. Están expresamente prohibidos las costuras o solapes del refuerzo paralelos al muro.
Las secciones adyacentes se colocarán a tope, de manera que se asegure el contacto en el 100%
de la longitud tras la colocación.
El refuerzo geosintético se instalará con una tensión mínima, que deberá mantenerse mediante
grapas, estacas o sujetando el refuerzo a mano. La tensión aplicada se puede relajar después de
que el refuerzo sea cubierto y se mantenga en posición por el relleno. (fig. 11).
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Coloque el material de drenaje tras los bloques MCS y en su caso, rellene los huecos internos de
los bloques MCS.
La zona de suelo reforzado se colocará como se muestra en los planos de construcción, en tongadas
de 15 a 20 cm. de espesor y compactada a un mínimo del 95% de la densidad del Proctor normal
(ASTM D698). La extensión y la compactación se ejecutarán de manera que no se formen arrugas
en el geosintético ni se mueva de su posición. Sólo se permitirá el uso de compactadores manuales
dentro del metro posterior a la cara de la pared de bloques. El material de drenaje se compactará
después de la compactación del terreno de relleno. (fig. 12)
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Los vehículos sobre orugas no deben circular directamente sobre el refuerzo geosintético,
requiriéndose una cobertura de terreno sobre el refuerzo de al menos 15 cm. Se deben minimizar
los giros de dichos vehículos para evitar desplazamientos y daños a las geomallas. Los vehículos
con neumáticos pueden circular sobre las geomallas, cumpliendo en cualquier caso las
recomendaciones del fabricante, y a velocidades menores de 15 Km./h. Se deben evitar los frenazos
y cambios de dirección bruscos.Ver las figuras 13 y 14 para observar indicaciones sobre la
colocación del refuerzo geosintético en esquinas y curvas.
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TERMINACIÓN DEL MURO Y LAS RASANTES
Las piezas de coronación o remate de los alzados, se instalarán en su caso, siguiendo las
instrucciones del fabricante.
El constructor terminará las rasantes superior e inferior del terreno, tras la construcción del muro,
de acuerdo a los planos de construcción, y asegurará el drenaje de las aguas fuera del MCS.
Cuando el relleno sobre el muro tenga talud hacia éste, el constructor ejecutará un caz superior
para evitar que las aguas discurran por el paramento del muro.
El constructor colocará al menos 30 cm. de suelo de baja permeabilidad en la coronación del muro
para minimizar la filtración a la zona de suelo reforzado; en su caso, se dará el tratamiento adecuado
a la coronación y entorno del muro, según proyecto. (fig. 15)
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MEDICIÓN Y ABONO
La medición se realizará por metros cuadrados de alzado de muro, e incluirá la superficie enterrada
por debajo del terreno.
La medición final puede diferir de la prevista en proyecto, dependiendo de las condiciones de la
obra, y deberían ser determinadas por el propietario o su representante, bien mediante medición
“in situ” o por la cantidad de materiales empleada, que puede ser obtenida como la diferencia entre
la cantidad de bloques recepcionada en obra y la cantidad sobrante tras la ejecución completa
del muro.
GLOSARIO DE TÉRMINOS COMÚNMENTE USADOS
Pendiente del muro: El ángulo de la cara vista del muro debido al retranqueo de los bloques,
medido desde la vertical por el pie del muro. Los ángulos varían normalmente entre 3º y 15º, con
pendiente hacia el terreno contenido.
Drenaje: Relleno drenante situado dentro e inmediatamente detrás de la columna de bloques MCS,
y en su caso en otras áreas de drenaje.
Compuesto de drenaje: Sistema, compuesto normalmente de un geotextil que envuelve el relleno
de drenaje para evitar la colmatación del mismo. Se usa, normalmente, para drenar detrás del
relleno, debajo de la zona de suelo reforzado, o inmediatamente debajo del muro MCS.
Suelo de cimentación: El suelo que soporta la cama de nivelación y el suelo reforzado de un muro
MCS.
Geomalla: Material sintético con forma de malla usado en refuerzo de suelos:
Normalmente compuesto de polipropileno, poliéster o polietileno.
Geosintético: Término genérico usado para describir materiales plásticos o sintéticos usados en
suelos, como tejidos, geomallas, compuestos de drenaje y esteras para control de la erosión.
Geotextil: Material tipo textil usado en drenaje y refuerzo de suelos; se fabrica normalmente en
polipropileno o poliéster, y puede ser o no tejido.
Estabilidad global: resistencia al movimiento en masa del sistema MCS (círculos de deslizamiento).
Se debe estudiar especialmente en muros aterrazados, muros con terrenos de cimentación deficientes
y muros con taludes en pie o coronación.
HDPE: “High Density Polyetylene”: polietileno de alta densidad. Se refiere normalmente al material
empleado para la fabricación de la geomalla o tubos de drenaje.
Relleno: Suelo localizado detrás de la columna de bloques y del drenaje. Puede estar reforzado.
Cama de nivelación: Superficie nivelada (de grava u hormigón) empleada para distribuir el peso
de la columna de bloques sobre una superficie más amplia y proveer de una superficie de trabajo
para la construcción. La cama se construye normalmente con suelo granular para facilitar la
compactación y el drenaje.
Resistencia de diseño a largo plazo: Tensión admisible en el refuerzo al final de la vida útil del
muro segmentado. Es la máxima tensión a la que se puede solicitar al refuerzo y es la tenida en
cuenta en el diseño.
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MSE: “Mechanical stabilized earth”: Terreno reforzado mecánicamente. Los MCS se consideran
estructuras de suelo reforzado (MSE).
Vuelco: Mecanismo de fallo por estabilidad externa en el cual las fuerzas externas provocan la
rotación sobre la base del conjunto del suelo reforzado.
Permeable: La propiedad de un material de dejar pasar el agua a su través.
Angulo Fi (ö): Describe el ángulo de rozamiento interno o resistencia de un suelo granular.
Normalmente se expresa en grados sexagesimales.
Proctor (Densidad Proctor): Método usado para determinar la compactación o densidad de un
suelo.
PVC: cloruro de polivinilo. Normalmente se refiere al material empleado para la fabricación de
tubería de drenaje.
Zona de suelo reforzado: La zona de un sistema MCS que contiene el refuerzo.
Suelo retenido: El suelo original inalterado tras un muro MCS en desmonte o el relleno compactado
de suelo normal tras la zona de suelo reforzado del MCS.
Deslizamiento: Mecanismo de fallo por estabilidad externa en el cual las fuerzas horizontales
externas provocan que el conjunto del sistema MCS deslice hacia delante a lo largo de su base, o
bien internamente, a lo largo de cualquier capa de refuerzo.
Suelo reforzado: Un muro MCS que usa el refuerzo del suelo para incrementar el peso del sistema
y, por ende, aumentar la estabilidad.
Sobrecarga: Carga externa, normalmente aplicada en la coronación de un muro MCS. Una carretera
o la cimentación de un edificio son ejemplos de sobrecargas.
Caz: Un pequeño canal o depresión formado junto a la coronación de un muro MCS para recoger
el agua y drenarla fuera del muro.
ESPECIFICACIONES BÁSICAS
La forma normal de especificar productos o métodos constructivos, designando los requisitos de
instalación y de materiales, estipula que el proyectista realice un diseño específico para la obra.
El diseño debe ser tal que las especificaciones para los bloques y el refuerzo geotextil sean
especificaciones mínimas, y de éste modo puedan ser satisfechas por diversos proveedores,
debiendo establecerse asimismo las características del terreno en la ubicación de la obra. Se
exigirá entonces a cada proveedor que presente un proyecto específico para su sistema particular.
Este tipo de especificaciones básicas requiere un proyectista,experimentado en el diseño y
construcción de muros MCS, que sea el responsable del muro y asegure su construcción económica
en competencia.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Segmental Retaining Wall (Installation Guide) NCMA
Design Manual for Segmental Retaining Wall NCMA
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