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Al igual que todas las estructuras en concreto, los muros de contención pueden presentar algunas fallas estructurales, resultado de algunos factores como: sustancias químicas, acciones físicas derivadas de los esfuerzos inducidos por la naturaleza de las fuerzas y errores de diseño o de construcción.
Estas causas pueden desencadenar patologías que afectan directamente al muro, disminuyendo sus factores de seguridad, afectando su vida útil y convirtiéndose en factores de riesgo para las comunidades vecinas. Hay cuatro tipos principales de muros: los muros de contención por gravedad, muros por semi-gravedad, muros pantalla o en voladizo y muros con contrafuerte.
Los muros de contención por gravedad actúan por acción de su propio peso oponiendo resistencia a las fuerzas actuantes (empujes del suelo), es decir, por esfuerzos normales al plano de su sección. Su diseño y construcción son sencillos puesto que son estructuras másicas que no requieren refuerzo. Por consiguiente son menos susceptibles a los agentes químicos.
Los muros de semi-gravedad son algo más esbeltos que los anteriores y soportan pequeños esfuerzos de tracción que resisten con una baja cuantía de refuerzo y que en general pueden resultar más económicos que los muros de gravedad para alturas hasta de 4 m.
Los muros pantalla funcionan principalmente a flexión, es decir, soportan esfuerzos paralelos al plano de su sección y son, por lo general de concreto reforzado para alturas menores a 10 m. Los muros de contrafuerte son similares a los muros pantalla, con la diferencia que son usualmente utilizados para alturas mayores a 10 m.
Para determinar patologías en los muros de contención, es necesario conocer y analizar detenidamente las condiciones básicas de seguridad que deben cumplir tales estructuras, tales como: seguridad contra deslizamiento, seguridad contra volcamiento y seguridad por falla de la base.
Patologías más comunes presentadas en muros de contención:
- Giro excesivo: este problema ocurre cuando los momentos actuantes sobre el muro son mayores que los momentos resistentes y superan el factor de seguridad, que oscila entre 2,0 y 3,0 (NSR-10, título H, Tabla H.6.9-1). El giro excesivo puede explicarse también por un considerable incremento de la sobrecarga, para lo cual se deben prever medidas que aumenten los momentos resistentes.
- Deslizamiento: En estos deslizamientos lo que vence la resistencia del muro son las fuerzas de empuje activo generadas por el relleno y la sobrecarga cuando superan el factor de seguridad, para este caso de 1,6 (tabla H.6.6-1, NSR-10). Se presenta debido a la subestimación de las cargas de empuje en el diseño, a construcciones detrás del muro o al cambio de material de diseño que produzca un empuje que supere el factor de seguridad.
- Desplazamiento profundo: Este problema consiste no solo en el deslizamiento del muro, sino también en su hundimiento y giro, inducidos generalmente por la formación de una superficie de deslizamiento profunda, de forma aproximadamente circluar. Una causa de la formación de esta superficie de falla es la existencia de un estrato de suelo blando en la parte inferior del muro.
- Fisuración excesiva: Es un fenómeno visible especialmente en las zonas de tracción del muro, razón por la cual puede llevar a otros problemas de durabilidad puesto que, al estar en contacto con el suelo y por consiguiente con sulfatos, el refuerzo se expone a una acelerada corrosión y en consecuencia se genera una inminente falla por momento flector y cortante. Los orígenes más comunes de la fisuración son la excesiva retracción plástica del concreto en el momento del fraguado o las variaciones extremas de temperatura.
- Rotura por flexión: Las roturas por flexión pueden aparecer tanto en el muro como en la punta de la base o el talón. Como las cuantías en muros suelen ser bajas, los síntomas de pre-rotura sólo son visibles en la cara de tracción, que en todos los casos está oculta, por lo cual no se notan los síntomas de aviso.
- Rotura por esfuerzo cortante: Como los esfuerzos por flexión, estos esfuerzos pueden llevar a roturas en varias zonas del muro, tanto en el alzado como en el tacón, la punta y el talón.
- Rotura por fallo de traslapo: Este caso obedece al amarre del refuerzo entre la base y el muro, donde el traslapo entre la armadura de la zapata debe anclarse con la zona del muro de contención. La sección crítica es la de arranque de la armadura de tracción del alzado, donde la longitud de traslapo debe estudiarse detenidamente.
- Retracción hidráulica y térmica: Este fenómeno ocurre principalmente durante la etapa de fraguado del concreto y se incrementa ante la ausencia de refuerzo longitudinal suficiente para controlar la retracción y la temperatura. Dentro de esta categoría de problemas también podría incluirse el agrietamiento causado por la dilatación y retracción del muro ante cambios extremos de temperatura, lo cual deriva en problemas de fisuración excesiva.
- Degradación por ataque de medio ambiente: Estos problemas van asociados a deterioros producidos por la gran mayoría de las anteriores patologías, puesto que los catalizadores del deterioro tanto del concreto como del refuerzo, son lesiones como grietas, fisuras y exposición del refuerzo al ataque de sulfatos del suelo y cloruros de las fuentes de agua. Este fenómeno no representa mayor amenaza para los muros de gravedad, puesto que su susceptibilidad a los ataques químicos disminuye ante la ausencia del refuerzo, y pasan a ser relevantes patologías de otros orígenes.
