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SISTEMASDEMUROSSEGMENTADOSCONBLOQUESDECONCRETOYREFUERZODEGEOMALLASUNIAXIALES
Ing.HugoEgoavilPrerea(1),Ing.MarioBalbinRuiz
1.OBJETIVOSElobjetivodelpresente trabajoesmostrar las caractersticas, ventajas ydiseodelsistema demuros segmentados con bloques de concreto y refuerzo de geomallasuniaxiales que se aplican en distintos tipos de obras civiles tales comomuros decontencin,plataformadecarreteras,intercambioviales,etc.2.INTRODUCCINLosmuros segmentadosdecontencinvienen siendoutilizados recientementeen laconstruccin.Latecnologademurosdesueloreforzadoshasidodesarrolladadesde1960 con un rpido crecimiento a partir del ao 1985. Sin embargo la tcnica dereforzar el suelo con elementos que absorban los esfuerzos de tensin es bastanteantigua,eldesarrollodenuevosrefuerzosplsticosenlosltimosaoshaposibilitadoelusomsfrecuentedestossistemas.Losmurosdesueloreforzadoestnbsicamenteformadosporsuelo,loselementosderefuerzos insertados en el suelo proveen el uso de inclinaciones deseadas en lostaludesdelossuelos.Elrefuerzotienelafuncinprincipaldeabsorberlosesfuerzosdetensinyminimizarlasdeformaciones.Losrefuerzosdebendeircruzandolasposiblesfallasparaquepuedanmovilizarsuresistenciayaumentarlosfactoresdeseguridad.Elementosmetlicosseutilizabancomoelementosderefuerzosdentrodelossuelos,actualmenteconelavancedelatecnologaseestutilizandorefuerzosplsticoscomolasgeomallaslascualestienenmejorcomportamientoanticorrosivoquelosrefuerzosmetlicos. Estos refuerzos plsticos (geomallas) se combinan con los bloques deconcreto conectados a travs de pins formando de esta manera los murossegmentadosdecontencinreforzadoscongeomallasuniaxiales.3.VENTAJASDELUSODESISTEMADEMUROSDECONTENCIONSEGMENTADOS3.1EstticaExcelente apariencia esttica es una de las principales ventajas en los murossegmentados.Estaventajaesdadaexclusivamenteporlosbloquesdeconcretoelcualelingenierodiseadorpuededecidirentrevarioscolores,formas,texturasacolocarencadaproyectoinclusivepudiendolograrcolocarvegetacinentrelosbloques.
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3.2AltaCapacidaddeCargaEste tipo de sistema tiene un buen comportamiento ante cargas elevadas, stospueden ser diseados para grandes alturas y cargas elevadas, estos sistemas sonutilizadosenmurosdecontencin,estribosdepuentes,intercambiosviales,etc.3.3VersatilidadOtracaractersticadeestesistemaessugranversatilidadyasepuedeobtenermurosencurvastantocncavascomoconvexassintenerningnproblema,sepuedenutilizardistintostiposdebloquesdeconcreto(distintasdimensiones)lograndodeestaformamuroscongeometrascomplejas.Sepuedelograreldesarrollodelavegetacinentrelosescalonamientosdelmuro.3.4InstalacinEste sistema esmuy fcil de instalar y no requiere de una capacitacin compleja ypudeserinstaladoporpersonalconcapacitacinbsica.Elprocesodeconstruccinnorequieredemaquinariaespecialsalvolacompactadoraymaquinariaparalanivelacinytransportedelmaterial.Lamanipulacindelosbloquesmodularesesmuysencillaypuede ser hecha por una o dos personas dependiendo del tipo de bloque, lainstalacinde lasgeomallastambinesunprocesosencilloyaquesonelementosdebajopesoyvienenenrollos.3.5CostoAparte de ser un sistema de buen aspecto esttico y de caractersticas tcnicasinteresantesesunsistemaeconmico,elpreciodeestesistemausualmenteesinferioraotrassolucionesestoesdebidoalosmaterialesqueutilizaysurpidainstalacin.Acontinuacin semuestra un cuadro realizado de un estudio realizado por el Prof.Koerner.
Fig.01:ComparacineconmicadedistintossistemasenUSA
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3.6LargaVidatilLosmurossegmentadostienenuntiempodevidaesperadodeaproximadamente100aos,estetiempodevidaesdadobsicamenteporeltiempodevidade losbloquesmodularesdeconcreto.stosbloquessonhechosdeunconcretoconbajocontenidodeagua,estohacequelosbloquestenganunabuenaresistenciaalacompresinysudurabilidadseaalta,losrefuerzos de geomallas son hechos con polmeros de alta resistencia los cualesgarantizanunperiododevidadeaproximadamente100aos.4.MATERIALESQUECOMPONENELOSSRW(SEGMENTALRETAININGWALL)Este sistema contiene los siguientesmateriales:Bloquesde concreto,pinsplsticos,geomallas,materialdedrenaje,rellenocompactado,geotextilesYtuberasdedrenaje,acontinuacindetallaremoslosmsimportantes:
Fig.02:DetalledeMuroSegmentado4.1BloquesdeConcretoLosbloquesdeconcretoqueseutilizansondedistintasformas,pudiendovariarentreunouotroproductor la formaycalidaddelbloque,existenbloquesdetextura lisayotrosdetexturados,dedistintoscolores,etc.Fig.03:BloqueTexturado Fig.04:Detalleen3DdelBloque
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EnlapartesuperiordelmurosecolocaunbloquedenominadoBloqueCappingqueevitaqueelaguaingreseporlaaberturacentraldetodalacolumnadelosbloques.4.2PinsdeAnclajeExisten distintos tipos de pins de anclaje desde los metlico hasta los plsticos,tambinvienendedistintasformas.Sufuncinprincipalesmantenerlaverticalidadoel escalonamiento de los bloques, de una manera indirecta ayuda incrementar lainteraccinentrebloqueybloque.4.3GeomallasLos refuerzos de geomallas uniaxiales son utilizados para absorber los esfuerzos detensingeneradosenelsuelocompactado,stasgeomallaspuedenestnhechasdedistintos tipos de polmeros tales como polyester. polipropileno, polietileno. etc.Distintasgeomallastienendiferentesformasycaractersticaspudiendosergeomallassoldadas,extruidasytejidas.Dentrodeunbuendiseodeunmurodesueloreforzadoestadeterminarlaresistenciadelasgeomallas.espaciamientosylongitudes.
Fig.07:GeomallaTejida Fig.08:GeomallaSoldadaElvalormsimportanteeslaresistenciaalatensindelageomallalacualdebedesercalculadamedianteensayosalatensinloscualessonnormados,paraeldiseodelosmurosde suelo reforzado sedebede considerar la resistenciadisponible la cual seobtieneatravsdelasiguienteformula.
Fig.05:BloqueCapping
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Fig.09:ResistenciadisponibledelageomallaTULT=ResistenciaultimadelageomallaRFCR=FactordereduccinporcreepRFD=FactordereduccinpordaosdeinstalacinRFID=FactordereduccinpordaosbiolgicosTa=Resistenciadisponibleodediseo4.4MaterialdedrenajeyderellenodelosbloquesmodularesEl espacio entre el bloquemodular de concreto y unos 20 a 30 cm por detrs delbloquedebedeser rellenadoconmaterialdedrenaje, la funcindeestedrenajeesdrenarelaguaqueseencuentrepordetrsdelosbloquesdeconcretolomsrpidoposible conduciendo esta agua a travs de la columna de grava y esta a su vezderivndolaa la tuberadedrenaje.Estesistemadedrenajeevitarque losbloquessufran presiones hidrostticas que pueden llevar a que los bloques fallen porestabilidad.4.4.1MaterialdeDrenajeNCMA(NationalConcreteMasonryAssociation)recomiendaunagranulometraparaelmaterialdedrenajelacualsemuestraenlatabla01.
Aberturadelamalla Materialpasante(%)1 100 75100N4 060N40 050N200 05
Tabla01:materialdedrenajerecomendadoporlaNCMA.
Fig. 10: Drenaje posterior a losbloquesdeconcreto
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4.4.2MaterialdeDrenajepararellenodelosBloquesModularesdeconcretoAASTHO recomienda una granulometra para elmaterial de relleno de los bloquesmodularesdeconcretoelcualsemuestraenlatabla02.Aberturadelamalla Materialpasante(%)
3 100N4 2570N30 520N200 05
Tabla02:MaterialdedrenajerecomendadoporlaAASHTO
4.5RellenoGranularCompactadoElespacioqueexisteentreunageomallayotrodebedeserrellenadoconunmaterialseleccionado denominado "Suelo Reforzado", este suelo reforzado es el elementoprincipalde laestructuradeunmurodesueloreforzadoe influyedirectamentea laestabilidaddelmuro,avancedelaconstruccinyelpreciodelaestructurafinal.Arena y grava suele ser los rellenos tpicos de este tipo de estructura, stos soncompactados conms facilidad que suelos con bastantes finos y tienen una buenapermeabilidad. Rellenos reforzados demateriales con bastantes finos deben de serutilizadosbajocondicionesdeconstruccinconespecialcuidado.Unbeneficioeconmicoesutilizarelsueloquesetengadisponibleenellugardeobrayaseapormaterialdecorteoexcavacinquesepuedeaprovecharparausanoenelmuroynotenerquetransportarloybotarlo,estesuelosetienequecompararconlascaractersticasmnimasdeusoysetomarnsusparmetrosderesistenciaeneldiseodelmurodesueloreforzado.Acontinuacinmuestrolasgranulometrasrecomendadasparaelmaterialderelleno.
Fig.11:Drenajeposteriorydentrodelosbloques.
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Abertura de lamalla
Materialpasante(%)
4 75100N4 2570N40 060N200 035
Tabla03:GranulometrarecomendadaporlaNCMA
Aberturadelamalla Materialpasante(%)4 100
N10 90100N40 060N100 05N200 0
Tabla05:GranulometrarecomendadaporelProf.Koemer5.CONSIDERACIONESPARAELDISEONo existe unametodologa nica de diseo para el SRW depender del diseadorescoger una de todas las metodologas, en Estados Unidos las metodologas mscomunesutilizadassonlassiguientes: AASHTOLRFD4thEdition. AASHTOBridgeManual17thEdition2002. NCMASRWDesignManual2ndEdition1997. FHWAWallDesignNHI2001. FHWASlopeDesignNHI2001.Existentambinvariosprogramasdediseodestetipodesistematalescomo: MSEWv3.0 SRWallvs3.01 ReSlopev4.0 PCstabl6 MacStars
LalongituddebasedelSRWpuedevariarentre0.60aO.BOLvalorquedependerdela altura delmuro, geometra delmuro y parmetros de los suelos, a continuacinmuestrouncuadrodelosprincipalesmodosdefallaquedebendeseranalizados.
Abertura de lamalla
Material pasante(%)
4 100N40 060N200 015
Tabla04:GranulometrarecomendadaporlaAASHTO
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Fig.12:ModosdeFalladeunSRWPara losmodos de falla "Externos" y 'Global" los valores de las resistencias de losrefuerzosno influyenen laestabilidaddelmuro,para losmodosde falla 'Interno'y'Locales' si importan la resistenciade los refuerzos y los coeficientesde interaccinentrebloque,geomallaybloqueelcualsecalculadelasiguienteforma:
Fig. 13: Ensayo de Interface entrebloquesygeomalla
Fig. 14: Imagen de un MuroSegmentado Reforzado conGeomallas
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5.CONCLUSIONESDebido al crecimiento del Per en stos ltimos aos, debemos de estar a lavanguardiaconlossistemastecnolgicosquesevienenutilizandoanivelmundial.LosSRWesunatecnologaqueseestaplicandoengranmedidaanivelmundial,yaque sus caractersticas tcnico econmicas hacen de sta solucin una solucincompetentefr
