En el ámbito de la construcción, la estabilidad del suelo donde se va a llevar a cabo un proyecto es un factor fundamental a considerar al planificar y ejecutar obras en áreas con desniveles o pendientes pronunciadas. En estas situaciones donde existe la necesidad de retener grandes masas de tierra, las estructuras de contención de suelos se convierten en elementos clave para garantizar la seguridad y la integridad de las estructuras y los terrenos circundantes.
En el mundo de la construcción hay constantes desafíos. Uno de estos son los terrenos en pendiente o inestables sobre los cuales se ejecutará la construcción de una infraestructura o una edificación. La solución a este reto hace necesaria la utilización de estructuras de contención de suelos que se encarguen de retener la masa de terreno que genera dificultades al desarrollo del proyecto.
Estas estructuras son construcciones utilizadas para mantener la tierra en su lugar y evitar su deslizamiento. Son comunes en proyectos en los que se requiere de la excavación de tierras y que se llevan a cabo en terrenos inestables o en pendiente. Según el ingeniero Hugo Egoavil, gerente de Ingeniería & Materiales de Soletanche Bachy, son usuales en la mayoría de proyectos de ingeniería civil, como sótanos de edificaciones, carreteras, viaductos, puertos, protecciones ribereñas, chancadoras primarias para obras mineras, etc.
Asimismo, de acuerdo con el ingeniero José Antonio Sousa, especialista en soluciones geotécnicas, el material más adecuada para la construcción de estas estructuras es el concreto armado, aunque refiere que existen otras alternativas como el uso de tablestacas metálicas, sostenimientos de madera o pantallas de suelo cemento. Sin embargo, explica que estas suelen utilizarse en sostenimientos provisionales.
Sobre este mismo asunto, el gerente de Ingeniería & Materiales de Soletanche Bachy indica que el tipo de material utilizado para la construcción de la estructura de contención dependerá del proyecto, su ubicación, las condiciones de contorno, la disponibilidad de materiales, etc. “Entre los materiales para la construcción de una estructura de contención están el concreto armado, el concreto ciclópeo, los muros anclados, las pantallas prefabricadas, las estructuras de suelo reforzado, la técnica soil mixing, las tablaestacas de acero o de PVC, entre otros”, añade.
Respecto a la función principal de estas estructuras de contención de suelos, el Ing. Sousa es “evitar que una masa de suelo se derrumbe o colapse ante una diferencia de nivel vertical en el terreno, por lo que debe soportar los empujes activos del terreno que sostiene, además de las fuerzas externas (sobrecargas) y su propio peso”.
Por su parte, el Ing. Egoavil señala que una estructura de contención es diseñada para “resistir fuerzas de empuje que tiendan a deformar o mover el sistema” y entre sus funciones está la de “servir de elemento de contención, prevenir erosión, crear desniveles, estabilizar taludes, entre otros”.
Lo más importante es que con esto se logra proteger la vida de las personas que podrían verse afectadas por el derrumbe del suelo sobre el que está erigido una construcción. Por ello es fundamental garantizar la estabilidad de la edificación o la infraestructura que está construida en este lugar.
Tipos de estructuras de contención de suelos
El ingeniero Sousa refiere que existen innumerables tipos de estructuras de contención de suelos, los cuales pueden clasificarse según la naturaleza de los materiales que se utilizan para la construcción y según el procedimiento constructivo aplicado.
Explica que, si nos enfocamos en las estructuras de contención para excavaciones profundas o para la construcción de sótanos, tenemos principalmente las calzaduras (cada vez menos utilizados), los muros anclados encofrados o de shotcrete, los muros de pilotes secantes y los muros diafragma.
Asimismo, señala que existen estructuras de contención que suelen utilizarse de manera provisional, como es el caso de las tablestacas o los muros de soil mixing. Las tablestacas son elementos estructurales prefabricados que se clavan en el suelo para crear un muro de contención resistente. Estos pueden ser de acero o madera. Son ideales para terrenos con agua subterránea y suelos blandos. En tanto, el soil mixing es una técnica que consiste en producir una disgregación del suelo natural, mediante la acción mecánica de una herramienta rotativa especial, al tiempo que se introduce en el suelo una lechada de cemento de características controladas a baja presión, con lo cual se genera una columna de suelo-cemento consolidado e impermeabilizado.
Por otro lado, en el caso de terrenos con presencia de nivel freático superficial, resalta que lo más eficiente para la estabilización de la excavación sería construir muros diafragma. Estos, detalla, “son estructuras de contención estancas de concreto armado construidos antes de realizar la excavación masiva del terreno, encapsulando el agua subterránea dentro del perímetro del proyecto de interés y permitiendo así controlar mejor el bombeo de la napa freática para realizar la excavación masiva en condiciones secas. Conforme se profundiza la excavación se van colocando puntos de anclaje”.
De acuerdo con el Ing. Sousa, al ser este un sistema de contención estanco, se evitan filtraciones de agua hacia el interior del proyecto durante su funcionamiento. Además, recalca que el diseño de este tipo de estructuras debe asegurar la estabilidad estructural, geotécnica e hidráulica del sistema de contención.
Por su parte, el Ing. Egoavil anota que los más adecuados para construir muros de contención con presencia de nivel freático son los muros pantalla pre excavados, como los muros diafragma ya sea vaciado in situ, prefabricados o pantallas de soil mixing. “Estos tipos de muros pre existen a la excavación y son construidos de forma continua y entre paneles se colocan juntas waterstop para evitar infiltraciones en sus juntas. De esta forma se construyen pantallas estancas que permitan excavar el interior de manera segura y evitando problemas a estructura vecinas”, puntualiza.
Entre los diversos tipos de estructuras de contención de suelos existentes los más comunes son los muros de contención, los anclajes y los pilotes. La utilización de cada uno de estos depende del tipo específico del terreno y los requerimientos del proyecto.
Muros de contención. – estructuras lineales y verticales construidas a modo de pared utilizadas principalmente en terrenos inclinados, con el fin de actuar como soporte de taludes escarpados de masas de suelo y rocas en macizos fracturados. Estos pueden ser hechos de diferentes materiales, como piedra, ladrillo, concreto o madera; incluso pueden ser prefabricados o construidos in situ.
Algunas aplicaciones prácticas de este tipo de estructuras de contención de suelos son los proyectos de construcción de ferrocarriles y carreteras en los que existen diferencias de cota en el terreno, estribos de puentes, sitios de construcción de terrenos inclinados en los que es necesario confirmar una superficie horizontal, estructuras marinas que sirven para el atraque de buques en muelles y puertos, entre otros.
Anclajes. – se utilizan para mantener la estabilidad de una estructura de grandes dimensiones. Estos elementos estructuras se anclan en el suelo y se fijan a la estructura para evitar su deslizamiento. Son utilizados normalmente en paredes de mampostería y muros de contención.
Pilotes. – utilizados para soportar el peso de una estructura y transferirlo al terreno. Estos pueden ser de concreto, acero y madera. Son muy requeridos en proyectos de edificación de varios pisos y en la construcción de puentes.
Diseño
La investigación geotécnica del suelo es uno de los factores más importantes a tomar en cuenta para un correcto diseño de la estructura. Según el Ing. Sousa, es fundamental realizar una buena investigación geotécnica del terreno para la adecuada determinación de los parámetros de diseño. “Una investigación geotécnica deficiente suele llevar a tomar parámetros conservadores que resultan en el diseño de una estructura sobredimensionada”, advierte.
De igual manera, el Ing. Egoavil destaca la importancia de la realización de la investigación geotécnica, pues permite realizar un correcto diseño de la estructura. Esta investigación implica el correcto dimensionamiento de la geometría de la estructura de contención, las fuerzas estabilizantes como por ejemplo la fuerza de tensados de los anclajes (si es que el proyecto lo amerita), empotramiento, etc. “El estudio geotécnico es uno de los principales inputs de diseño de una estructura de contención”, agrega.
Aparte de este, el Ing. Egoavil anota que para un correcto diseño se necesita conocer las sobrecargas a las cuales serán sometidos los muros. “Además, es importante conocer las condiciones de contorno del proyecto, por ejemplo, si existen estructuras cercanas, espacio disponible para el acceso a la obra, vida útil de la estructura. En muchos casos se diseñan estructuras de contención sin tener en cuenta el acceso de los equipos que construirán la estructura o las afectaciones a los vecinos”, subraya.
Retos
El gerente de Ingeniería & Materiales de Soletanche Bachy indica que el reto más importante relacionado a este tipo de soluciones es el poder asegurar la correcta construcción del sistema de contención sin afectar a las estructuras vecinas o la construcción de proyectos con condiciones especiales, como la presencia de nivel freático, suelos blandos, taludes con problemas de falla global, etc.
Seguridad y durabilidad
A decir del Ing. Egoavil, el tema de seguridad y durabilidad de la estructura de contención va a depender del sistema que se utilice. “Cada uno tiene características diferentes, está claro que el diseño debe de contemplar las condiciones finales en la que la estructura trabajará durante su vida útil”, anota. “Durante la etapa de servicio se deberá de evitar realizar excavaciones que afecten el empotramiento del muro, realizar perforaciones, o de existir anclajes permanentes o sistemas de suelo reforzado evitar las excavaciones y cortes de los refuerzos que dan la estabilidad a la estructura”, añade.
