Los muros de contención de tierras son una de las estructuras más habituales en la construcción de obras civiles y de edificación, siendo común la tipología de muro de ménsula de hormigón armado. El proyecto de estos elementos de contención es un problema de interacción entre el suelo y la estructura, cuya finalidad es retener un material de forma segura y económica.
Los muros se proyectan basándose en la validación de un diseño inicial que se modifica sucesivamente hasta cumplir todas las exigencias. En primer lugar, se adopta una geometría previa empleando reglas de predimensionamiento sancionadas por la práctica o referencias de casos similares. A continuación, se analiza si el diseño tentativo cumple con determinados requisitos de seguridad (estabilidad y resistencia) y durabilidad. Si la estructura no cumple estos requisitos o los cumple con mucha holgura, se modifica el esquema inicial y se repite el proceso.
En conjunto, esto conforma un panorama de procedimientos artesanales de diseño que están alejados de una metodología objetiva para elegir las dimensiones y los materiales. Estos métodos conducen a proyectos estructuralmente seguros, pero cuya economía depende en gran medida de la experiencia previa del ingeniero. No obstante, una estructura no solo debe cumplir las condiciones de seguridad, calidad y funcionalidad, sino que también debe construirse al menor coste posible.
Algunos trabajos sobre optimización han tratado de resolver el diseño automatizado de estos problemas y buscar soluciones óptimas desde el punto de vista económico y medioambiental. Quienes queráis profundizar en el tema, podéis consultar las referencias.
Para quienes queráis predimensionar rápidamente, os paso una serie de reglas prácticas que creo que son de interés y que permiten realizar presupuestos y encajes rápidos para este tipo de estructuras, siempre dentro de rangos habituales o normales (entre 4 y 10 m). Llamamos altura total a la distancia entre la parte inferior de la zapata y la parte superior del alzado.
“La zapata de un muro tendrá una longitud igual a las dos terceras partes de su altura total. El canto de la zapata y el espesor del alzado serán la décima parte de la altura total. La longitud del talón será la quinta parte de la altura total más 1 metro”.
“El volumen de hormigón necesario será la sexta parte del cuadrado de la altura total, repartido en proporción 3 a 2 entre el alzado y la zapata. Además, se precisan en torno a 60 kg de acero por cada metro cúbico de hormigón”.
Para los que queráis ser más precisos, os dejo una pequeña calculadora gráfica que permite obtener dicho predimensionamiento. Basta que apretéis al botón «DIBUJAR». Esta página se encuentra en https://laboratoriosvirtuales.upv.es/eslabon/Ejercicio?do=PredimensionamientoMuros
Referencias:
YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.
YEPES, V.; ALCALÁ, J.; PEREA, C.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2008). A Parametric Study of Optimum Earth Retaining Walls by Simulated Annealing. Engineering Structures, 30(3): 821-830. ISSN: 0141-0296.
YEPES, V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; ALCALÁ, J.; VILLALBA, P. (2012). CO₂-Optimization Design of Reinforced Concrete Retaining Walls based on a VNS-Threshold Acceptance Strategy. Journal of Computing in Civil Engineering ASCE, 26 (3):378-386. DOI: 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000140.
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