Estudio de viabilidad de la disminución del empuje horizontal sobre los muros de contención por medio del aligeramiento del material de lleno

Abstract

La geotecnia es considerada una de las áreas más complejas de la ingeniería civil debido al alto nivel de incertidumbre en cuanto al suelo y su comportamiento. Existen exigencias en proyectos actuales que debido a su complejidad y magnitud demandan un mejor desempeño de las estructuras de contención frente a condiciones técnicas y económicas. Condiciones que requieren evaluar alternativas y validar nuevos materiales para determinar una óptima relación costo-beneficio. Los muros de contención son estructuras rígidas que buscan contener masas de tierra que no logran tener una estabilidad propia por diferentes razones. En repetidas ocasiones, son demandadas por la topografía del terreno para la posible realización de corredores viales. Debido a que dichas estructuras representan un gran porcentaje de los costos de un proyecto, en este trabajo se evaluó la posibilidad de disminuir los costos. Más específico, reduciendo el empuje horizontal sobre los muros por medio de la sustitución de material de lleno. Se estudiaron los muros más convencionales, en voladizo y de gravedad. El área de innovación de la empresa Constructora Conconcreto S.A. busca constantemente idear materiales y procesos que promuevan el desarrollo de materiales sostenibles y aumenten la productividad en la construcción. Uno de sus materiales innovadores es la arcilla expandida, también conocida por su nombre “Livitek”. Teniendo la arcilla expandida una densidad menor a la del suelo, material tradicional de lleno de un muro de contención, se estudió la viabilidad de que “Livitek” sea el material aligerante sustituto. Para determinar la viabilidad de la propuesta, se plantearon siete fases: primero, planteamiento del problema, definición del objetivo general y específicos. Segundo, vigilancia tecnológica (para la contextualización, antecedentes y marco de referencia). Tercero, determinación bases para el diseño de la estructura. Cuarto, diseño y modelo en Microsoft Excel de los muros de contención según el material (suelo y arcilla expandida) y el empuje horizontal ejercido en cada caso (voladizo y gravedad, con y sin sobrecarga). Quinto, evaluación limitaciones y ventajas del empleo del material aligerante. Sexto, análisis financiero y cuadro de sensibilidad, y séptimo, conclusiones y recomendaciones. Como resultado del ejercicio se concluye que, gracias a la baja densidad del “Livitek” se logró una disminución del empuje horizontal ejercido sobre la estructura. Un menor empuje que se tradujo en una disminución de las secciones transversales del muro y de la cuantía de refuerzo sin comprometer su funcionalidad y estabilidad. Por consiguiente, se redujo el volumen de concreto y la cantidad de acero requerida para su construcción. La reducción en costos se obtuvo únicamente a partir de cierta altura efectiva de muro. Se encontró que, en los muros más bajos, la disminución en costos de materiales no alcanzaba a cubrir los costos de la elaboración del lleno. Sin embargo, es un material innovador que se justifica utilizar, permite soluciones técnicas y económicas bajo ciertas condiciones.