TIPOLOGÍAS DE MUROS PANTALLA SEGÚN SU USO Y PARÁMETROS DE CÁLCULO
GENERALIDADES
Una pantalla es un elemento de contención de tierras empleado para casos de excavaciones verticales de considerable altura y en los que el terreno, edificios u otras estructuras colindantes no serían estables sin una sujeción reforzada o bien se precisa de impermeabilizar los paramentos de la excavación a fin de evitar filtraciones de agua durante la ejecución.
Se ejecutan previamente a la excavación para formar un recinto interior seguro durante el vaciado, y se emplean típicamente para ejecutar en condiciones seguras, excavaciones de sótanos de 2 o más alturas para garajes, edificios de viviendas, grandes depósitos de agua o tanques para depuración, soterramiento de viales y similares.
En el presente post revisaremos desde la experiencia de RRG INGENIEROS las tipologías de pantalla más interesantes en la práctica constructiva, sus aplicaciones y parámetros para su cálculo.
PRINCIPALES TIPOLOGÍAS DE PANTALLAS Y MODO GENERAL DE TRABAJO
Tipologías
Tal como resume la Tabla 6.1 del DB SE C, las pantallas pueden constituirse mediante elementos de hormigón y acero ejecutados in situ, o prefabricados tales como tablestacas. En nuestro caso nos centraremos en los siguientes tipos de pantalla in situ por ser los de uso más frecuentes:
-Pantallas continuas de hormigón armado: Constituidas por paneles de hormigón armado in situ, que se forman excavando previamente con cucharas bivalvas guiadas por muretes guía, con ayuda de lodos tixotrópicos para contener la excavación durante la colocación de las jaulas de armadura y posterior hormigonado y que se arman fundamentalmente para resistir a flexión, quedando la resistencia a esfuerzo cortante esencialmente limitada a la aportada la sección de hormigón sin armadura específica a tal fin. Requieren generalmente plazos de ejecución mayores que otras tipologías. Una de sus ventajas es que presentan menores problemas de estanqueidad dado que resulta menor el número de juntas que con otras tipologías
-Pantallas de pilotes: Constituidas generalmente mediante pilotes de hormigón armado in situ perforados, debiendo colocar los pilotes secantes cuando se requiere que la pantalla sea estanca. Los pilotes se arman para resistir a flexión y esfuerzo cortante, pudiendo alcanzarse pantallas muy resistentes mediante esta tipología
-Cortinas de micropilotes: Constituidas mediante micropilotes convencionales a base de armadura tubular de acero laminado y corona inyectada de lechada de cemento. Los micropilotes se dimensionan para resistir con su sección mixta acero-lechada para resistir a flexión y esfuerzo cortante. Su ventaja reside en los reducidos plazos de ejecución y costes, si bien su capacidad estructural es generalmente más limitada que el de las pantallas de pilotes.
Modo de trabajo de las pantallas
Son sistemas de contención flexibles por cuanto precisan deformarse para resistir, trabajando fundamentalmente a flexión y cortante, si bien pueden tener que resistir además axiles importantes en casos de edificación con pilares sobre la viga de coronación de la pantalla.
La pantalla va entrando en carga progresivamente según se ejecuta el vaciado del recinto interior formado por la misma, pudiendo trabajar totalmente en ménsula durante alguna fase de la excavación, o requerir apoyos a diversas alturas mediante apuntalamientos, ejecución de forjados o anclajes según se va descendiendo en la excavación para compensar el desequilibrio de empujes a un lado y otro de la pantalla.
El empotramiento de la pantalla en el terreno por bajo el fondo de la excavación es en general indispensable para su estabilidad por lo que alcanzan una profundidad considerable bajo la misma.
Las pantallas pueden cumplir también la función de cimentación para el caso de pilotes o micropilotes, o requerir de su conexión con una losa de cimentación a la que transmitir las cargas verticales.
ELECCIÓN DEL SISTEMA DE PANTALLA
La elección de la tipología dependerá principalmente de los siguientes parámetros que van a condicionar básicamente las condiciones de deformabilidad, resistencia, estanqueidad y durabilidad de la pantalla:
-Parámetros geotécnicos del terreno a contener
-Posición del nivel freático
-Altura de la excavación
-Cargas a soportar
-Proximidad de edificación o infraestructuras sensibles a deformaciones del terreno
La elección de la tipología de la pantalla se hará valorando y comparando diversas alternativas, si bien en general cada tipología presenta a priori sus ventajas y desventajas:
-Las pantallas de hormigón contínuas presentan buenas condiciones de rigidez y estanqueidad, si bien en ocasiones al carecer de armado a cortante pueden ver limitado su uso por esta cuestión y presentan también plazos de ejecución mayores que otras opciones
-Las pantallas de pilotes presentan igualmente buenas condiciones de rigidez y estanqueidad, con la ventaja añadida de la posibilidad de armar los pilotes al nivel de esfuerzos cortantes requerido, con lo cual pueden ser muy indicadas en casos que requieran importantes niveles de esfuerzos y rigidez como casos de presencia de edificación colindante sensible a deformaciones y grandes alturas de excavación
-Las cortinas de micropilotes presentan como ventajas sus reducidos plazos de ejecución, costes, eliminación de problemas de inestabilidad de la perforación y menor impacto ambiental por cuanto no requieren el uso de lodos tixotrópicos para la perforación. Como desventajas, son sistemas que presentan en general menor rigidez y resistencia por que podrían no ser competitivas en casos de grandes alturas de excavación y proximidad de estructuras colindantes sensibles a deformaciones del terreno. La estanqueidad podría ser otro de los puntos débiles dado que los micropilotes se ejecutan separados y la estanqueidad quedaría bajo responsabilidad del denominado muro forro de hormigón gunitado
Todas estas pantallas pueden requerir cuando las alturas de excavación son importantes o no es viable el apuntalamiento de la pantalla por otros medios, el empleo de anclajes bien de forma provisional durante la excavación como es el caso de excavaciones con parcelas colindantes para las cuales los anclajes deben cortarse una vez ejecutados los sótanos, o permanentes los cuales se cuentan en el cálculo de la estabilidad y resistencia durante toda la vida útil de la obra. Los anclajes a su vez pueden ser pasivos que entran en carga sólo al deformarse la pantalla o activos que se postesan al nivel requerido tras su ejecución.
PARÁMETROS DE CÁLCULO
Dada la gran responsabilidad y repercusión económica del diseño de estas estructuras es vital contar con una correcta determinación de los siguientes datos para el cálculo:
–Parámetros geotécnicos del terreno a contener. Es muy importante contar con un buen Estudio geotécnico que evalúe de manera precisa la cohesión del terreno, ángulo de rozamiento interno, coeficiente de balasto horizontal, nivel freático y agresividad química del terreno o aguas freáticas. Cobra mucha importancia también el estudio de la sensibilidad del terreno frente a sifonamiento durante la excavación
–Posición del nivel freático. Es uno de los aspectos más relevantes a determinar pues condiciona de manera muy importante tanto la estanqueidad, como los esfuerzos sobre la pantalla y la necesidad de achique de aguas en el interior del recinto de excavación
-Altura de la excavación y cargas a soportar
-Proximidad estructuras sensibles a deformaciones del terreno, aspecto muy importante que va a condicionar la rigidez necesaria de la pantalla y deformaciones admisibles. Por otro lado el efecto de cargas medianeras sobre la pantalla puede ser muy importante, especialmente si existen edificios altos o estructuras pesadas en las proximidades. En la mayoría de los cálculos se utilizan las soluciones que proporciona la teoría de la elasticidad para cargas puntuales, uniformes o en faja, si bien en algunas ocasiones los empujes reales son superiores a los valores teóricos por lo que algunos autores recomiendan utilizar un coeficiente de mayoración de estas cargas de hasta 2.
El diseño de las pantallas debe hacerse teniendo en cuenta el umbral de desplazamientos admisible en el entorno. El nivel máximo aceptable de movimientos depende de la proximidad, tipología y estado de conservación de estructuras y servicios lindantes. Cuando el entorno de la pantalla es sensible a deformaciones, es frecuente adoptar criterios de distorsión angular para estimar la peligrosidad de los asientos inducidos durante la excavación, adoptando habitualmente como referencia un umbral de 1/1000.
CONCLUSIONES
Como hemos visto los muros pantalla son estructuras con una gran responsabilidad y su diseño tiene gran repercusión tanto económica como en la prevención de daño a terceros, por lo que requieren de un cuidadoso proceso de estudio de todas las fases de ejecución y vida útil de la obra.
Desde RRG INGENIEROS le brindaremos asesoramiento al respecto si así lo requiere contactando a través de:
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