Los muros de contención construidos con gaviones pueden construirse por gravedad, lo que exige una verificación rigurosa de estabilidad ante diversos tipos de falla. Estas estructuras están expuestas a una serie de esfuerzos que, si no se equilibran adecuadamente, pueden comprometer su funcionalidad y seguridad a lo largo del tiempo. 

Principales tipos de falla en muros de gaviones 

En el análisis estructural de un muro de gaviones implica prever los distintos mecanismos de falla que podrían aparecer. Aquí te compartimos las generalidades a cerca de cada uno de estos: 

1. Deslizamiento sobre la base: se produce cuando la fricción entre la base del muro y el terreno, sumada al empuje pasivo del suelo frente a la estructura, no logra contrarrestar el empuje activo del macizo contenido. 

2. Vuelco: ocurre cuando el peso propio del muro en relación con el momento de vuelco no es suficiente para neutralizar el empuje activo del terreno. 

3. Falla en la fundación o asentamientos excesivos: suceden cuando las presiones transmitidas por la estructura sobre el suelo de cimentación superan su capacidad de carga. 

4. Rotura global del macizo: es causada por deslizamientos a lo largo de superficies de falla que engloban tanto al terreno como a la estructura. 

5. Falla interna: es la rotura de las secciones intermedias de los gaviones, lo cual puede ocurrir por desplazamiento entre estos o por presión. 

Métodos para prevenir estas fallas estructurales 

La evaluación precisa de los empujes activos es uno de los factores más determinantes en el diseño de muros de contención. Las teorías clásicas de Rankine y Coulomb, así como el método del equilibrio límite, son herramientas ampliamente utilizadas para estimar estos esfuerzos. No obstante, la calidad de los resultados obtenidos depende de una correcta caracterización del suelo, sus parámetros de resistencia y las condiciones particulares del proyecto. 

La teoría de Coulomb, específicamente, suele emplearse para calcular el empuje activo, considerando variables como la cohesión del suelo, el tipo de resistencia (drenada o no drenada) y su ángulo de fricción interna. En escenarios más complejos, donde no es posible aplicar directamente esta teoría, se recomienda utilizar el método del equilibrio límite.  

Dado que este último implica un análisis más detallado, el uso de software especializado puede facilitar el proceso. Un ejemplo de ello es GawacWin®, desarrollado por Maccaferi. Este sistema permite modelar casos diversos sobre muros de contención con gaviones mediante el método de equilibrio límite para determinar el empuje activo actuante. 

Fuerzas involucradas en el cálculo de empujes en muros de contención 

Durante el análisis de estabilidad, es necesario contemplar las siguientes fuerzas que actúan sobre la estructura de contención: 

• El empuje activo del terreno (Ea) 

• El empuje pasivo (Ep) 

• El peso propio de la estructura (P) 

• La reacción de la fundación (R), la cual se descompone en una componente normal (N) y otra tangencial (T) 

Dependiendo del contexto de la obra, existen otras variables a considerar al revisar la estabilidad del muro de contención con gaviones. Así, por ejemplo, un análisis sísmico debe contemplar las fuerzas de inercia horizontal y vertical.

A esto se pueden sumar la presión hidrostática si la estructura se encuentra sumergida total o parcialmente; así como las cargas adicionales ejercidas sobre el muro de contención, provenientes de estructuras superficiales o del tránsito vehicular. 

¿Cómo calcular los empujes actuantes para la estabilidad en muros de contención con gaviones? 

Dado que el cálculo de los empujes actuantes es el paso más importante al diseñar muros de contención, según expone el Prof. Dr. Pérsio Leister  en su Manual de Obras de Contención, aquí te compartimos seis parámetros de suelo que debes tomar en cuenta: 

1. Resistencia al corte del suelo, expresada mediante el criterio de Mohr-Coulomb (ángulo de fricción interna φ y cohesión c). Se recomienda evaluar el comportamiento en términos de tensiones efectivas, porque el estado activo representa un deslizamiento del macizo. A su vez, esta evaluación impacta en el estudio sobre la cohesión del material.  

2. Peso específico del suelo, tanto en condiciones secas como saturadas. 

3. Ángulo de fricción suelo-estructura, según el ángulo de fricción interno del suelo, del material del muro y de la textura superficial del contacto. 

4. Nivel freático y condiciones de flujo, para lo cual se deben determinar las alturas máximas y mínimas del nivel de agua, así como la posibilidad de que se presenten condiciones de saturación o infiltración a través del muro.  

5. Cargas externas, ya sean por estructuras construidas sobre el muro o por tráfico sobre el terreno contenido. 

6. Cargas dinámicas sísmicas, calculadas según la normativa local y el grado de sismicidad de la región. 

¿Buscas los cálculos detallados por tipo de falla? 

Para conocer las fórmulas específicas que permiten verificar la estabilidad del muro ante deslizamiento, vuelco, presión sobre la fundación, rotura global e interna, te invitamos a consultar el Manual Obras de Contención, del Prof. Dr. Pérsio Leister de Almeida Barros. El documento está disponible para descarga gratuita en nuestro sitio web y es el mismo en que se ha basado el presente texto.