Principios y Aplicaciones de Estructuras de Contención en Ingeniería Geotécnica

Introducción a las Estructuras de Contención y Clasificación de Suelos

Cuando el terreno no se sostiene por sí mismo, se necesita una estructura de contención para que aplique sobre él las fuerzas necesarias para mantener el equilibrio.

Clasificación de las Estructuras de Contención

Se clasifican en:

• Estructuras de Contención Rígidas: Son aquellas que no cambian de forma bajo la acción de los empujes del terreno. Resisten, en consecuencia, las acciones que actúan sobre ellas sin deformarse (ej. muros de gravedad y muros de ménsula).
• Estructuras de Contención Flexibles: Son aquellas cuyas deformaciones cambian la magnitud y distribución de los empujes. Sufren deformaciones apreciables de flexión, lo cual obliga a tener en cuenta estos esfuerzos en su diseño (ej. tablestacados, pantallas de hormigón armado —continuas o de pilotes—).

Método de Terzaghi y Peck para la Clasificación de Suelos

Según este método, los terrenos se clasifican en los cinco grupos siguientes:

• Suelos de grano grueso sin mezcla de finos, muy permeables (arena limpia o grava).
• Suelos de grano grueso, pero de pequeña permeabilidad, debido a la presencia de una cantidad apreciable de finos limosos.
• Suelos residuales compuestos de arena fina limosa, con materiales de grano grueso, incluso bolos, y bastante arcilla.
• Arcilla blanda o muy blanda, fangos orgánicos o arcillas limosas.
• Arcilla media a firme.

Particularidades de las Estructuras de Contención Flexibles

Las estructuras de contención flexibles se construyen antes de efectuar el vaciado de una excavación. Se ejecutan hincando las tablestacas o perforando con ayuda de elementos auxiliares de estabilización, como los lodos bentoníticos, en el caso de los pilotes o los muros pantalla de hormigón armado. Los cambios de forma y movimientos de flexión pueden influir claramente en la distribución y magnitud de los empujes que han de soportar.

Conceptos Fundamentales y Métodos de Cálculo

Módulo de Balasto (K_s)

El módulo de balasto o módulo de reacción vertical (K_s) se define como el cociente entre la presión vertical (q) aplicada sobre un determinado punto de un cimiento directo y el asiento (s) experimentado por dicho punto.

Pantalla en Voladizo

Se basa en la hipótesis de Blum, donde el punto de momento nulo coincide aproximadamente con el punto de empuje nulo.

Pantalla con un Punto de Sujeción y Base Libre (Método Americano)

La rotura por rotación o traslación de una pantalla con un punto de sujeción puede considerarse bajo la hipótesis de que todos los corrimientos de la pantalla, en la parte empotrada, tienen el mismo sentido (hacia el lado de la excavación). Este procedimiento se conoce como de «base libre».

Pantalla con un Punto de Sujeción y Base Empotrada (Método Europeo)

Este método considera que, cuando la profundidad de empotramiento aumenta, aparece un cierto empotramiento en la base. Utiliza la hipótesis de Blum.

Pantalla con más de un Punto de Sujeción

El problema puede abordarse utilizando:

• Modelos de viga Winkler.
• Modelos de elementos finitos o diferencias finitas.