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Muros y Rellenos en Tierra Reforzada-Consideraciones de Diseno y Experiencias de Construccion en Colombia, 1998

El sistema de tierra reforzada tiene que ver con el término en inglés “reinforced earth”, el cual puede ser aplicado para la construcción de terraplenes, muros de contención que trabajan por gar vedad y aproximaciones (“aproches”) para puentes, entre otros empleos. Las situaciones en las cuales estas estructuras pueden ser utilizadas son en general en las mismas en que se emplean muros convencionales de contención como de gravedad (concreto ciclópeo o gaviones), muros en cantiliver, rellenos, etc., siempre y cuando se disponga principalmente, del espacio requerido para su conformación, un ancho de base del orden de 0.8H. Estos muros en casos especiales y necesarios, se pueden construir de manera escalonada con el fin de contirbuir con la estabilización de deslizamientos; también se pueden construir terraplenes con taludes parados y escalonados para vías (Cano, 1992) o para colocación de estructuras varias como canales, conformación de presas, diques y jarillones para crear embalses, estanques o lagunas, en espacios limitados. En este artículo se presentarán las consideraciones básicas de diseño desde el punto de vista geotécnico, generalidades de construcción y experiencias en Colombia desde la década de los 90’s, de manera que el ingeniero geotecnista o de vías involucrado en diseños pueda dar conceptos técnicos y de juicio de ingeniería sobre estos, teniendo en cuenta hoy en día (1998) el acceso rápido a diseños preestablecidos, por al existencia de varios métodos de análisis resumidos y ábacos, los cuales resultan ser algunas veces conservadores, especialmente cuando los taludes son inclinados. Para estudios más sofisticados que lo requieran e involucren situaciones complejas y/o críticas, se recomiendan revisar los documentos desarrollados por B.R. Christopher et al FHWA (1990); Mitchell (1987) y Holtz et al (1997), en donde se presentan casos históricos.

El sistema de tierra reforzada tiene que ver con el término en inglés “reinforced earth”, el cual puede ser aplicado para la construcción de terraplenes, muros de contención que trabajan por gar vedad y aproximaciones (“aproches”) para puentes, entre otros empleos. Las situaciones en las cuales estas estructuras pueden ser utilizadas son en general en las mismas en que se emplean muros convencionales de contención como de gravedad (concreto ciclópeo o gaviones), muros en cantiliver, rellenos, etc., siempre y cuando se disponga principalmente, del espacio requerido para su conformación, un ancho de base del orden de 0.8H. Estos muros en casos especiales y necesarios, se pueden construir de manera escalonada con el fin de contirbuir con la estabilización de deslizamientos; también se pueden construir terraplenes con taludes parados y escalonados para vías (Cano, 1992) o para colocación de estructuras varias como canales, conformación de presas, diques y jarillones para crear embalses, estanques o lagunas, en espacios limitados.

En este artículo se presentarán las consideraciones básicas de diseño desde el punto de vista geotécnico, generalidades de construcción y experiencias en Colombia desde la década de los 90’s, de manera que el ingeniero geotecnista o de vías involucrado en diseños pueda dar conceptos técnicos y de juicio de ingeniería sobre estos, teniendo en cuenta hoy en día (1998) el acceso rápido a
diseños preestablecidos, por al existencia de varios métodos de análisis
resumidos y ábacos, los cuales resultan ser algunas veces conservadores, especialmente cuando los taludes son inclinados. Para estudios más sofisticados que lo requieran e involucren situaciones complejas y/o críticas, se recomiendan revisar los documentos desarrollados por B.R. Christopher et al FHWA (1990); Mitchell (1987) y Holtz et al (1997), en donde se presentan casos históricos.

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C.I.C. Consultores <strong>de</strong> Ing<strong>en</strong>iería y Cim<strong>en</strong>taciones Ltda.<br />

VII Congreso <strong>Colombia</strong>no <strong>de</strong> Geotecnia<br />

Santa Fe <strong>de</strong> Bogotá D.C., Octubre <strong>de</strong> <strong>1998</strong><br />

Determinar el empuje máximo (P) <strong>en</strong> la capa más crítica (inferior) <strong>de</strong> acuerdo<br />

con la fórmula (1).<br />

Evaluar la fuerza <strong>de</strong> fricción <strong>de</strong> trabajo (Ft) requerida para soportar el empuje<br />

(P) t<strong>en</strong>i<strong>en</strong>do <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta los F.S. y <strong>de</strong> reducción, con base <strong>en</strong> la fórmula (5a).<br />

Chequeo <strong>de</strong> las fuerzas <strong>de</strong> fricción calculadas con las que se <strong>de</strong>terminan<br />

mediante las ecuaciones (3) ó (4) para la <strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> la longitud mínima<br />

<strong>de</strong> anclaje. Los valores <strong>de</strong> (fricción rell<strong>en</strong>o - geosintético) varían <strong>en</strong>tre 0.6 y<br />

0.9 para un promedio recom<strong>en</strong>dado por tradicción <strong>de</strong> 0.75; <strong>en</strong> la<br />

investigación realizada por L.E. Escobar et al (1996), se pudo comprobar que<br />

el valor <strong>de</strong> <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do <strong>de</strong>l tipo <strong>de</strong> material, <strong>en</strong> este caso consist<strong>en</strong>te <strong>de</strong><br />

ar<strong>en</strong>as con difer<strong>en</strong>tes porc<strong>en</strong>tajes <strong>de</strong> limos, varió <strong>en</strong>tre 0.63 y 0.91 , para un<br />

promedio <strong>de</strong> 0.81; resultados similares obtuvo Cal<strong>de</strong>rón (1996). En otro<br />

trabajo reci<strong>en</strong>te <strong>de</strong>sarrollado por J.G. Zornberg et al (<strong>1998</strong>b) se <strong>en</strong>contró para<br />

ar<strong>en</strong>as clasificadas SP (USCS) y tamaño <strong>de</strong>l ord<strong>en</strong> <strong>de</strong> 0.4mm, un valor<br />

promedio <strong>de</strong> equival<strong>en</strong>te a 0.9. Con base <strong>en</strong> lo anterior, se recomi<strong>en</strong>da <strong>en</strong> lo<br />

posible realizar <strong>en</strong>sayos <strong>de</strong> corte directo para evaluar el valor <strong>de</strong> , aplicable<br />

<strong>en</strong> cada situación.<br />

Evaluar la longitud mínima <strong>de</strong> anclaje empleando la ecuación (6), verificar que<br />

sea superior a 1m.<br />

Dibujar la geometría final <strong>de</strong>l muro incluy<strong>en</strong>do la superficie <strong>de</strong> falla Rankine con<br />

una inclinación () <strong>de</strong> (45 0 + /2), a partir <strong>de</strong> la cual se exti<strong>en</strong><strong>de</strong> la sábana <strong>de</strong><br />

geotextil <strong>en</strong> la longitud mínima (Lms). Para facilitar y optimizar la construcción<br />

se pued<strong>en</strong> adoptar longitu<strong>de</strong>s totales <strong>de</strong> sábanas iguales para tramos<br />

verticales <strong>de</strong> muro, siempre conservando como mínimo el criterio <strong>de</strong> la (Lm),<br />

Sowers 1979.<br />

El concepto g<strong>en</strong>eral para el diseño <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> tierra reforzada con bandas o<br />

elem<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> acero, es similar al pres<strong>en</strong>tado, con la difer<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> que hay que<br />

diseñar una cara estructural al talud, consist<strong>en</strong>te por lo g<strong>en</strong>eral <strong>de</strong> paneles <strong>de</strong><br />

concreto (ver Figura 2), que <strong>de</strong>b<strong>en</strong> soportar el empuje (P) a la altura <strong>en</strong> que se<br />

localic<strong>en</strong> (Sowers, 1979).<br />

El complem<strong>en</strong>to al diseño pres<strong>en</strong>tado, son <strong>en</strong> primera instancia los sistemas <strong>de</strong><br />

dr<strong>en</strong>aje, los cuales son muy importantes e imprescindibles y por otra parte, el tipo<br />

<strong>de</strong> revestimi<strong>en</strong>to; estos aspectos se tratarán <strong>en</strong> <strong>de</strong>talle las Secciones 4.4 y 4.5.<br />

4.2.2 <strong>Muros</strong> o <strong>Rell<strong>en</strong>os</strong> Inclinados<br />

La filosofía g<strong>en</strong>eral para el diseño <strong>de</strong> muros o terrapl<strong>en</strong>es <strong>en</strong> tierra reforzada con<br />

talu<strong>de</strong>s inclinados g<strong>en</strong>eralm<strong>en</strong>te <strong>de</strong> 0.5H:1V o mayores, es la misma que se<br />

pres<strong>en</strong>tó para los muros verticales. La difer<strong>en</strong>cia radica <strong>en</strong> el tipo <strong>de</strong> superficie <strong>de</strong><br />

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