Módulo de Contención MITLAN S.L.

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1 Módulo de Contención MITLAN S.L.

2 ÍNDICE 1. NUESTRA EMPRESA PRODUCTO: MC FUNCIONAMIENTO DEL MC NORMAS PARA MONTAJE Operaciones previas al montaje de las piezas MC Y Elementos complementarios Operaciones de montaje DATOS PARA EJECUCIÓN DEL PROYECTO Datos generales Datos particulares APLICACIONES VENTAJAS TÉCNICAS VENTAJAS ECONÓMICAS PRODUCCIÓN/FABRICACIÓN REALIZACIONES PRÁCTICAS LÍNEAS DE I+D+I PROPIEDAD INTELECTUAL

3 1. Nuestra empresa En 2013 se constituye la empresa Mitlan S.L., la cual está ubicada en el Parque Científico Tecnológico de Córdoba Rabanales 21. La actividad de la empresa se centra en la gestión, desarrollo y comercialización de diversos productos innovadores de aplicación en el ámbito de la obra civil y edificación. Actualmente, está centrada en la explotación comercial y el continuo desarrollo de la patente española P con protección internacional PCT/ES2012/ La citada PCT ha recibido el informe final con la opinión escrita de la Oficina Internacional 100% favorable. Los documentos de concesión de la patente española así como los relativos a la citada PCT se encuentran adjuntos al final de este documento. Se ha tramitado la entrada en fases nacionales de protección en los siguientes países o grupos: Brasil, Perú, Estados Unidos y el grupo de la Unión Europea. 3

4 2. Producto: MC Todas las obras civiles se ven afectadas en mayor o menor medida por los movimientos de los terrenos que les rodean. En la actualidad, se usan varios sistemas para impedir los citados movimientos: muros por gravedad (gaviones, muros de escollera), pilotes y macizos de tierra armada. En todos estos casos, se proporciona una respuesta principalmente a los empujes horizontales del terreno, siendo necesaria la aplicación de actuaciones adicionales para los verticales. El Módulo de Contención (en lo sucesivo MC) es una pieza prefabricada de hormigón armado muy sencilla: tiene forma de L y en general el tramo largo mide al menos un 80% más que el corto. El MC es un sistema que aporta una solución integral a los empujes tanto horizontales como verticales del terreno. Si un conjunto de MC está bien afirmado, establece un aumento considerable del coeficiente de seguridad en todo el terreno que contiene. 4

5 2.1. FUNCIONAMIENTO DEL MC El MC funciona de la manera siguiente: Imaginemos que colocamos una línea de piezas sobre una explanada y comenzamos a extender tongadas de relleno sobre ella. Cuando tengamos dispuestas varias capas estaremos a la altura del muro vertical del MC y continuamos extendiendo relleno con un determinado talud que tendrá su pie en la parte superior del citado muro, hasta que se alcance una determinada altura. En la figura adjunta se ilustra la exposición: Mientras más altura de relleno tenemos más carga vertical toma el MC y más empuje horizontal actúa sobre la parte interna del muro. Si por la acción de este empuje la pieza intenta moverse, se moviliza una fuerza de rozamiento en el contacto entre la pieza y su soporte para contrarrestarla. Dicha fuerza de rozamiento será proporcional a la carga vertical que actúa sobre el MC. El peso de la pieza se suma a las fuerzas estabilizadoras. 5

6 En cierto sentido, podemos decir que el funcionamiento del MC es automático pues aguanta mayor empuje mientras más recibe. Eso sí, mientras mayor es el empuje, que viene dado por la altura de relleno actuante, mayores también serán los esfuerzos que sufrirá internamente la pieza: Momento Flector, Esfuerzo Cortante y Esfuerzo Axil y por éste motivo se hacen con espesores crecientes con la altura de relleno: MC20 (espesor=20 cms); dimensiones exteriores: 2,00 x 1,20 mts para altura de tierras entre 0 y 7 mts. MC25 (espesor=25 cms); dimensiones exteriores: 2,50 x 1,50 mts para altura de tierras entre 5 y 10 mts. MC30 (espesor=30 cms); dimensiones exteriores: 3,00 x 1,80 mts para altura de tierras entre 9 y 15 mts. Las dimensiones son sólo de partida y en cada caso dispondremos las más oportunas. Podemos definir los MC como elementos que cuando se autocargan por la actuación de un terreno sobre ellos funcionan de forma similar a un muro de gravedad. La diferencia básica es que el peso de los MC depende de la altura de tierras, talud, etc., o sea que es variable. El MC tiene una función intermediadora como Receptor de Fuerzas derivadas de la sujeción del terreno y Transmisor de estas al Soporte el cual ha de estar preparado para absorberlas. En definitiva, el MC proporciona una acción conjunta completa y fijadora en la zona donde actúa. El párrafo que sigue expresa la esencia de su funcionamiento: Si conseguimos el equilibrio de una alineación de MC estos no se moverán y esta fijación transmitirá tierras arriba una componente estabilizadora en el conjunto del terreno soportado (terraplén, desmonte, etc.) que se traducirá en un aumento significativo del coeficiente de seguridad ante el deslizamiento en cualquier parte del terreno contenido. La labor resistente del MC se puede complementar de manera muy económica con el uso de geomallas conectadas a su base de apoyo, consiguiendo un conjunto con mayor resistencia al empuje horizontal. Además, hay que reseñar que debido al confinamiento a que se someten las tierras con el uso de los MC se obtienen dos ventajas importantes: Durante la ejecución se adquiere más compactación con menos energía aplicada. Mejor comportamiento ante las cargas dinámicas ocasionadas por el tráfico y las vibraciones (tráfico ferroviario, etc.). 6

7 Los módulos se pueden agrupar de diversas formas: adosados lateralmente por sus costados, uno encima de otro para conformar un muro de gran altura, enfrentados dos a dos, en taludes escalonados, etc., dependiendo del tipo de solución buscado para cada problema. El drenaje del agua infiltrada en el suelo se realiza por las juntas entre MC y por los mechinales dispuestos en las caras horizontal y vertical, cubriendo estos elementos con un geotextil drenante para evitar el escape del material. Además, las piezas se apoyan sobre una capa de regularización de material filtrante que desvía las líneas de corriente hasta la zona inferior. En lo expuesto hasta ahora hemos considerado el trabajo del MC en 2D teniendo presentes las fuerzas actuantes en una sección transversal y pensando en acciones permanentes. Si hablamos de problemas en 3D y comentando a priori que en este caso la unión entre MC es importante: en situaciones extraordinarias la tensión vertical que transmite el terreno se presenta en la práctica actuando según bulbos localizados, siendo necesario laminar estos y para ello es preceptivo que los MC estén conectados entre sí por el costado, para así repartir en más superficie las fuerzas actuantes. Este hecho posibilita que el citado bulbo de presión se transmita al soporte de una manera mucho más suave y en definitiva con unas tensiones más bajas que el citado soporte ya será capaz de aguantar. Por otra parte, y hablando con generalidad diremos que el MC puede tener un uso muy diverso y versátil como elemento que aporta contención y estabilidad en obra civil: terraplenes, desmontes, ensanches de vía, muros abancalados, muros verticales, corrección de deslizamientos, aumento de la capacidad portante, excavaciones bajo rasante con piezas especiales para hinca, etc. 7

8 2.2. NORMAS PARA MONTAJE En esta descripción citamos las operaciones necesarias para llevar a cabo una obra utilizando MC. Las recomendaciones que aparecen a continuación son de aplicación general. Si la estructura que vamos a montar tiene alguna especificación especial deberá venir definida en los documentos correspondientes del proyecto de ejecución. No obstante, si surge algún problema durante el montaje, éste será resuelto por el personal técnico y en especial por los monitores encargados de la asistencia en obra pertenecientes a Mitlan, S. L Operaciones previas al montaje de las piezas Organización de la obra La ejecución de una estructura a base de MC es muy parecida a una actuación de movimiento de tierras y como tal hay que organizarla. El rendimiento en el montaje del conjunto depende muy directamente de una organización e interrelación óptimas de todos los pasos a seguir: descarga de materiales, excavaciones, colocación de MC, uniones entre piezas, colocación de bandas de geotextil, extensión de capas de relleno, etc. Normalmente, lo más conveniente será establecer fases que se correspondan con las diversas secciones o grupos de partidas que se repiten en la obra de forma periódica: por ejemplo si se está ejecutando un muro vertical cada fase comenzaría con la colocación de una hilada de MC y terminaría cuando se hubiera rellenado el espacio correspondiente. De manera que habría que optimizar la ejecución de cada fase y el solape entre ellas para un buen rendimiento final. De todas las partidas de la obra la más repetida será la extensión de tongadas de material de relleno con un espesor de 30 cms. y puesto que las dimensiones en vertical de los MC en cms. son: 120, 150, 180,etc. significarán 4, 5, 6, tongadas según el caso. En relación con la compactación de las citadas tongadas diremos que la energía que hay que aportar para llegar al grado de compactación deseado es menor de lo normal debido al confinamiento al que está sometido el relleno Equipo necesario para el montaje Las obras realizadas con MC tienen una ejecución sencilla. Distinguiremos entre obras de pequeña ó gran envergadura. Si la obra es pequeña nos vale un equipo humano formado por un oficial y un peón. Como equipo mecánico dispondremos de una excavadora giratoria, un compactador vibratorio de mano y una cuba para el riego. La excavadora giratoria ejecutará los desmontes y rellenos en su mayor parte y se encargará de las funciones de grúa para descargar las piezas del camión y colocarlas después en su posición definitiva 8

9 así como de las operaciones de más precisión y de refino como extender la capa de apoyo de los MC, reperfilar las tongadas de relleno, disponer las zanjas drenantes, etc. La cuba de riego se ocupará de regar cada tongada que luego será compactada con el rulo vibratorio. Si la obra es de gran tamaño, el equipo humano habrá que elegirlo pensando en el número de tajos en ejecución, tipología y complejidad de la obra, etc. Si surge algún problema durante el montaje éste será resuelto por el personal técnico y en especial por los monitores encargados de la asistencia en obra pertenecientes a Mitlan, S. L.. Para obras de gran tamaño el equipo mecánico suele ya de por si estar disponible en la propia obra y constaría en general de los siguientes elementos: - Excavadoras giratorias para los grandes volúmenes de desmonte y mixtas para las operaciones de refino, zanjas drenantes, etc. - Un pequeña grúa móvil de unas 10 tn para las labores de descarga y colocación. - Un equipo de motoniveladora, compactador vibratorio y cuba de riego para la regularización de la capa granular de apoyo de los MC y posterior extensión de las sucesivas tongadas de relleno. En toda la exposición anterior hemos supuesto que los MC vienen fabricados desde una planta y son transportados consecuentemente en camión hasta la ubicación de la obra. Si fueran fabricados in situ habría un ahorro relativo por no necesitar transporte pero los equipos necesarios serían los mismos Materiales a emplear En una obra de contención realizada con MC utilizaremos varios tipos de materiales: - Material de relleno: en obras de gran envergadura podemos emplear dos materiales para el relleno el primero con mejores valores de los parámetros de ángulo de rozamiento interno y permeabilidad en la zona de contacto con las piezas y el segundo en el resto. Para el caso de muro abancalado podemos poner de material de contacto una escollera de tamaño pequeño para evitar punzonamiento. Lo mismo podemos hacer en una franja lindando con el talud cuando tenemos un terraplén de gran altura y pendiente para prevenir la erosión. Por último, en los muros verticales interesa un material con gran permeabilidad y ángulo de rozamiento interno. Cuando usemos dos materiales los separaremos con una lámina de geotextil drenante para que no se contamine el de más calidad. En una pequeña obra donde por otra parte la altura de tierras como factor importante es limitada podemos usar un solo material con unas condiciones apropiadas. - Material de apoyo de los MC: las piezas irán siempre apoyadas sobre una capa de regularización compuesta de un material de machaqueo con granulometría discontinua 9

10 con tamaños comprendidos entre 10 y 30 mm., excepto el tramo que pueda apoyar en una zapata de hormigón. - Escollera para aumento de la capacidad portante: para los casos en que esta sea baja y la carga sea fuerte. Habrá que disponer una lámina geotextil de separación con la capa regularizadora que iría sobre ella. - Hormigón en masa: irá dispuesto en una zapata de apoyo de la esquina del MC para evitar la concentración de tensiones en ese punto en el soporte, sobre todo cuando las cargas sean importantes y suelo de apoyo sea débil MC Y Elementos complementarios Prefabricados MC y conexiones entre ellos Los MC pueden venir transportados tras su fabricación en planta ó pueden fabricarse in situ. En cualquier caso, para su descarga, manipulación y colocación en su posición definitiva nos serviremos de unas eslingas apropiadas - facilitadas por Mitlan, S. L. - para conectarse a cuatro puntos en la parte superior del MC dispuestos de tal forma que al ser izados la base del MC quede horizontal. Según el Proyecto de que se trate los MC vendrán provistos de orificios de forma cilíndrica de cierta profundidad: casi siempre en los costados para permitir su conexión adosados en línea y además en su partes superior e inferior cuando se conforma un muro vertical. Los redondos galvanizados que se utilizarán en estas uniones serán facilitados asimismo por la empresa suministradora Geotextiles, Geomallas y Anclajes Los MC llevarán cuatro perforaciones ó mechinales de 3-5 cms. de Φ centrados en cada cara los cuales llevarán un pequeño parche de geotextil drenante para impedir el escape del material. Con el mismo fin, dispondremos franjas del mismo material sobre las juntas verticales que queden entre MC. Por otra parte, se utilizarán también geotextiles drenantes como separadores entre dos capas para evitar que se mezclen: entre dos tipos de relleno usados, separando la capa de nivelación regularizadora del suelo subyacente, etc. En muchos casos se complementará el trabajo de los MC con Geomallas que colaboran muy eficazmente en la resistencia al empuje horizontal con un coste muy limitado. Irán conectadas normalmente al plano frontal interno de la base del MC. Con menos frecuencia, se puede también buscar la colaboración de un anclaje para hacer frente al empuje. Normalmente irán situados próximos a la altura del centro de presión actuante y conectados al centro de la cara vertical del MC que corresponda. 10

11 Operaciones de montaje Excavación previa Cuando vamos a construir una estructura compuesta de MC esta se apoyará en el suelo conformando en sentido longitudinal una línea quebrada de forma escalonada que define la situación de la esquina de los MC y que será nuestro eje de replanteo para las excavaciones. La excavación final, se establecerá finalmente situando en el eje de replanteo citado la sección transversal que tengamos en el apoyo en cada caso, teniendo además presente la existencia o no de conexión con geomallas en ese punto que puede conllevar una sobreexcavación Disposición de la plataforma de apoyo Aunque tendremos que seguir las indicaciones concretas que aparezcan en el proyecto de ejecución que se acompañe con el pedido para cualquier actuación determinada, en general a nivel descriptivo podemos decir que atendiendo a la calidad del suelo subyacente y a las cargas actuantes dispondremos una sección de apoyo del tipo de las que siguen o combinación entre ellas: a.- Plataforma de Apoyo Normal En muchos casos cuando la carga vertical actuante debido a las tierras y a las sobrecargas es moderada y el terreno subyacente tiene una calidad aceptable podemos adoptar una sección como la de la figura que se adjunta: 11

12 b.- Plataforma de Apoyo Reforzada Cuando el terreno subyacente es de baja calidad es necesario reforzarlo y podemos llegar a una sección en este caso como la de la figura: c.- Plataforma de Apoyo con Zapata Cuando las cargas actuantes toman una cierta envergadura se producen efectos de punzonamiento en la esquina del MC que se corrigen apoyando dicha esquina en una zapata. Se pueden usar pilotes y entonces la viga de atado de sus cabezas funciona como zapata a la vez como vemos en la figura adjunta: 12

13 d.- Plataforma de Apoyo con Geomalla En los casos en que la altura de tierras aumenta se utilizan geomallas para colaborar en la resistencia del empuje horizontal, tal y como se muestra en la siguiente figura: 13

14 2.3. DATOS PARA EJECUCIÓN DEL PROYECTO Dado que las actuaciones con MC son variadas vamos a distinguir dos tipos de Datos necesarios: Generales y Particulares Datos generales - Plano topográfico de la zona donde se ubique la actuación con la suficiente precisión a un escala mínima de 1:400 y con curvas de nivel cada mt. - Informe Geotécnico propio a la actuación de que se trate y que en todo caso ayude a determinar si cabe la posibilidad de algún problema de estabilidad externa que implique un estudio más amplio y una actuación en consecuencia. - Sobrecargas a considerar en la plataforma bien sean uniformes ó puntuales. Se aplicará la normativa vigente Datos particulares Dentro del abanico de posibilidades vamos a seleccionar dos tipos de actuaciones que nos servirán de ejemplo para la descripción que nos ocupa: - Actuación A : Corrección de un Deslizamiento en cabeza de terraplén de una carretera. - Actuación B : Construcción de un Muro Vertical Actuación A - Corrección de un deslizamiento en cabeza de terraplén de una carretera Consideremos un caso frecuente de corrimiento de la parte superior del terraplén de una carretera con afección de la calzada como el que aparece en la figuras 1 y 2 que se acompañan: 14

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16 - Se tomarán con detalle todos los perfiles transversales (como aparecen en la figura 2) con el máximo detalle para poder deducir por comparación entre ellos los corrimientos que se han producido en sus diversos puntos. - Los perfiles NI y ND - que suponemos que no se han visto afectados por el corrimiento - pueden servir de base de referencia para estimar tales corrimientos en los perfiles que si se han movido. - Se llevará a cabo una campaña de Ensayos de Penetración Dinámica Superpesada en el rectángulo marcado de puntos para establecer la plataforma escalonada de apoyo que servirá de sujeción de todo el conjunto. - El Informe Geotécnico deberá incluir un estudio sobre las aguas de infiltración en la zona. - El citado Informe incluirá además los resultados de al menos tres sondeos con la profundidad oportuna realizados dentro del rectángulo marcado. - Al final sería deseable disponer de la mayor información posible sobre la superficie de deslizamiento del corrimiento marcado. - En general, la superficie de deslizamiento será de forma esférica pero cuando el radio es muy grande podemos considerar que tiene forma cilíndrica y facilitar su estudio pues en este caso sólo tendríamos que considerar una sección transversal obtenida como media entre 2 o 3 representativas. En las figuras 3 y 4 aparece un deslizamiento alargado ó cilíndrico y vemos que en este caso podemos reducir la zona a estudiar: 16

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18 Actuación B - Construcción de un muro vertical con talud de tierras de coronación - Necesitamos las cotas de coronación del muro ( C1 ) ó datos necesarios para obtenerlas, por ejemplo si la plataforma es una calzada de carretera: rasante ( C2 ), distancia del muro al eje de replanteo ( d ) y medidas del talud, arcén y carril en horizontal ( d1, d2 y d3 ), bombeos ó peraltes de carril y arcén ( P1 y P2 ) y talud de tierras H / V como aparecen en la figura 5. - Perfil longitudinal del terreno por el paramento del muro ( PL ) para confirmarlo y completarlo con el obtenido con el taquimétrico disponible y el correspondiente longitudinal de la rasante de la plataforma superior ( R ) tal cual vemos en la figura 6. 18

19 - En la sección transversal de la figura 7 se ve el punto E que pertenece al perfil longitudinal. - Será necesario aportar una planta del trazado del muro como la que aparece en la figura 8. De ésta forma conoceremos en cada punto del trazado del muro el radio de curvatura que corresponde a la línea exterior del MC. 19

20 3. Aplicaciones TERRAPLENES Vemos una disposición para contener un terraplén de gran altura desde la base. Los MC van colocados sobre una capa de regularización de material granular de machaqueo que aumenta el rozamiento y mejora el drenaje. Si el terraplén tiene mucha altura podemos colocar otras líneas de MC intermedias. En estos casos, será importante llevar a cabo las pertinentes conexiones entre piezas por los costados. De esta manera, será más fácil el reparto de un previsible bulbo de tensiones verticales sobre una determinada zona y así conseguir limitar la tensión actuante por debajo del plano de los MC y en definitiva, impedir algún fallo del soporte. Si se asegura que el suelo subyacente aguante la tensión vertical una vez laminada, el MC estará fijado, pues el deslizamiento en horizontal y el vuelco no se producen debido al diseño de la pieza. Cada MC asegurado establece en cualquier punto tierras arriba del terraplén su aportación aumentando el coeficiente de seguridad al deslizamiento del mismo. Al final, en cada punto el coeficiente de seguridad citado se verá mejorado por la suma de las acciones de cada pieza. Una vez que el terraplén se encuentre totalmente asentado, los movimientos de la rasante longitudinales y transversales serán mínimos, puesto que hay equilibrio de tensiones tendremos ausencia de deformaciones. De esta forma por ejemplo, aseguramos en una autovía el mantenimiento con el paso del tiempo de la rasante matemática inicial, lo que incide directamente en la conservación de los niveles de seguridad vial y comodidad en la citada vía. Cobra importancia así mismo la estabilidad del terraplén conseguida, cuando la rasante de la vía ó explanada tenga unos márgenes muy estrechos para sus movimientos como por ejemplo: en canales, ferrocarriles, cimentaciones de precisión, etc. 20

21 DESMONTES Vemos una disposición de varios MC para contener un desmonte. Se observa que la cara vertical del MC puede, en este caso, conformar la parte exterior de la cuneta revestida. La colocación de las piezas ha de realizarse de forma escalonada y en una situación lo más favorable posible. Lo más recomendable es disponer la línea de MC acto seguido de la construcción del desmonte de la vía, pues de esta forma desde el primer momento veremos complementada la resistencia natural del talud con la aportación artificial de la línea de MC. Al igual que en los terraplenes, con la línea de módulos conseguiremos aumentar el coeficiente de seguridad al deslizamiento en cada uno de los puntos del talud. No obstante, si a pesar de la actuación de la línea de MC se produce un deslizamiento este tendrá en este caso unos efectos mucho menos importantes, pues al estar impedido el movimiento del material abajo lo estaremos indirectamente fijando arriba. Además la barrera formada por los MC impedirá que la vía se vea afectada por la invasión de material. Si el desmonte tiene gran altura, podremos colocar varias líneas de MC como en el caso de los terraplenes. En general podemos decir que, aunque en un determinado posible movimiento del talud la superficie de deslizamiento no pase por la franja de apoyo de MC, ésta línea de piezas contribuirá a la estabilidad del mencionado talud puesto que aumentará el coeficiente de seguridad en todos los puntos de la citada superficie. CORRECCIÓN DE DESLIZAMIENTOS Utilización de los MC para afianzar o rehacer un corrimiento "marcado". Por supuesto, en estos casos hay que esperar para actuar a situaciones muy favorables si es posible. En primer lugar colocamos las dos por dos piezas laterales que están digamos a la cota de la "plataforma". Después colocamos otras dos x dos en zanja a un nivel por debajo y rellenamos de inmediato. Acto seguido, disponemos las dos x dos restantes de este grupo que ahora estarán a la cota de plataforma. Hasta el momento tendríamos por 21

22 cada lado cuatro piezas en superficie y dos un nivel por debajo. Estas seis piezas en cada lado, aportan ya una sujeción importante que nos va a permitir seguir con la labor de reposición. Por último, con la protección que ya tenemos en los costados en primer lugar excavamos para colocar las cuatro piezas centrales situadas a dos niveles por debajo y rellenamos hasta enrasar con su parte superior; acto seguido, colocamos encima las cuatro piezas que corresponden a un nivel por debajo y rellenamos de la misma forma hasta enrasar y por último colocamos las cuatro piezas que irán en superficie y terminamos el relleno conformando de manera adecuada el talud que ha de apoyarse en los MC. Posteriormente, conviene dejar transcurrir algunos días regando el terraplén rehecho para que se asiente del todo. Por último, podemos extender las capas superiores de firme y rodadura afectadas. ENSANCHE DE VÍAS En esta ilustración vemos cómo podemos proceder al ensanche de una carretera existente usando una línea de MC con tres ventajas importantes: Conseguimos que no se "marque" posteriormente el contacto entre la vía existente y el ensanche propio de estas obras por la gran compactación derivada del confinamiento al que sometemos al relleno entre las piezas y la carretera actual. Por otra parte, con la inclusión de la línea de MC ganamos espacio en planta para realizar el ensanche y podemos trabajar en la franja de dominio público de la vía evitándose así la necesidad de realizar expropiaciones. El terraplén de ensanche queda protegido por la línea de MC y además la parte exterior vertical de ésta cuando sea necesario puede conformar parte de la cuneta revestida. En general, la misma forma de actuar nos puede valer en otros casos como en los ejemplos que siguen: disposición de nuevos carriles de entrada salida en intersecciones existentes; cuando tengamos que ejecutar un terraplén colindante con instalaciones de tuberías, cables, etc. con garantías de seguridad podemos construir una línea de MC bordeando las instalaciones que aparte de servir de arranque delimite y separe claramente las nuevas obras a ejecutar, etc. 22

23 URBANIZACIONES Y ENCAUZAMIENTOS Si disponemos varias líneas de MC a diferentes alturas a modo de bancales podemos llegar a salvar grandes desniveles con un impacto visual poco agresivo. En los taludes intermedios que quedan entre las piezas, podemos disponer zonas ajardinadas como aparecen en la figura. Este tipo de actuaciones abre un abanico de posibilidades estéticas y de diseño muy amplio y propio para proyectar urbanizaciones en terrenos muy ondulados. Las especies vegetales, especialmente las arbóreas, contribuirán con sus raíces además a fortalecer los terraplenes. Con la misma disposición abancalada, pero colocando escollera en la última capa sobre los taludes entre las líneas de MC, podemos llegar a soluciones válidas para un encauzamiento fluvial. La citada escollera controlará la erosión de las márgenes propia en estos casos, mientras que las líneas de MC se encargan de constituir el "esqueleto" que soporta todo el conjunto. AUMENTO DE LA CAPACIDAD PORTANTE Esta disposición puede ser adecuada cuando tengamos una explanada base del terraplén con muy poca capacidad portante. El confinamiento que conseguimos entre las dos líneas enfrentadas de MC complementará la débil aportación del soporte. En el interior del núcleo del terraplén se forman bóvedas de descarga que se apoyan en las citadas líneas de MC fijas sujetando el terreno y aliviando de paso la base del terraplén. Podemos colocar las líneas de MC en varios planos a diferentes alturas y con separación entre ellas diferente para cada altura. Asimismo, se pueden colocar varias líneas apoyadas una encima de otra. En cada caso, habría que buscar la solución óptima tras los oportunos cálculos geotécnicoestructurales decisorios. 23

24 MUROS VERTICALES DE GRAN ALTURA En este ocasión disponemos un muro vertical conformado por varios MC. Conviene que se dispongan las juntas de manera contrapeada y que se utilicen las conexiones verticales y laterales entre piezas para potenciar la capacidad de reparto y laminar de esta forma cualquier localización de tensiones en una determinada zona. El muro no es un elemento rígido sino un conjunto de piezas interconectadas entre ellas que sí lo son. La estabilidad del conjunto se basará en la de cada módulo y si por cualquier circunstancia hay una sobrecarga de acciones sobre un determinado MC que rompe su equilibrio éste recabará ayuda de los elementos que le rodean para restablecer su fijación. En éste caso, toma aún más relevancia que en el resto de las aplicaciones mencionadas, el cálculo geotécnico estructural en 3D que es necesario para llegar a soluciones fiables 100%. Normalmente, el tamaño de las piezas, su relación ancho/alto y su espesor dependerá de la altura de tierras que actúan sobre ellas. Si se quiere conservar la uniformidad en el paramento visto lo lógico es aumentar la longitud del apoyo con la profundidad. Salvo casos especiales, nos puede valer con tres tipos de tamaños de MC con tres armados diferentes cada uno a su vez, con lo que tendríamos nueve tipos de piezas diferentes. Sobre todo cuando el muro tenga mucha altura, será importante asegurarse de que es suficiente la capacidad de soporte de que disponemos en el apoyo de la pieza inferior. Asimismo, deberemos asegurar el drenaje de todos los MC. ELEVACIÓN DE RASANTES Es un caso parecido al del muro vertical con la ventaja de que podemos de manera opcional complementar la resistencia al deslizamiento llegando a asegurar la inmovilización total colocando unas tirantas entre MC enfrentados, utilizando las perforaciones que se dejaran a tal efecto. Al igual que en el caso citado del muro de gran altura, en este caso toma mayor relevancia la interconexión entre piezas colindantes y se hace imprescindible el oportuno cálculo geotécnicoestructural del conjunto en 3D. Este sistema podemos usarlo siempre que queramos levantar la rasante de la vía sin necesidad de aumentar la anchura. Como ejemplo de sus variadas aplicaciones y ventajas citaremos el siguiente: en zonas que llamamos normalmente falsos 24

25 llanos donde se acumulan barros en la calzada con las lluvias por deficiente salida de las escorrentías, podemos solucionar el problema disponiendo dos líneas enfrentadas de MC en los bordes de la calzada existente, acto seguido vamos rellenando y acabamos disponiendo el nuevo firme de la calzada que quedará confinado entre las citadas líneas de piezas. Además, de paso tendremos protegida nuestra vía con la parte vertical externa de los módulos. En este caso, la altura que debemos conseguir ha de ser la suficiente para generar una pendiente mínima y un resguardo que permita la posterior evacuación de las aguas por las cunetas que se formen previa sedimentación del barro aportado por las escorrentías. En otro orden de cosas, hay que mencionar que esta actuación se puede hacer sin necesidad de realizar expropiaciones de terrenos. 25

26 4. Ventajas técnicas Solución integral que aporta resistencia al empuje del terreno, tanto a la componente horizontal como a la vertical. Debido a la facilidad de su colocación podemos llevar a cabo las obras con unos plazos de tiempo reducidos. Redistribución de las solicitaciones que el terreno transmite a las piezas, debida a la conexión entre éstas. El MC tiene un funcionamiento ''automático'', mientras más presión del terreno se ejerce sobre el, hay más componente vertical de éste y por tanto más rozamiento estabilizador del MC con el soporte. Una de las soluciones óptimas para contención de tierras es la de complementar el MC con geomallas conectadas a la base del mismo, obteniendo un conjunto de mayor resistencia al empuje horizontal. Conformamos un sistema que permite el correcto drenaje longitudinal y transversal de aguas tanto del terreno como de las infraestructuras. Al tratarse de piezas prefabricadas, todas las piezas MC son sometidas a controles de calidad exhaustivos, asegurando su correcto funcionamiento. Solución para el problema del trazado en curva pues conformamos unos MC especiales con la parte horizontal en forma trapezoidal de fácil fabricación y colocación. El MC es un soporte idóneo para transmitir los esfuerzos recogidos por anclajes y geomallas y complementar así su trabajo resistente. Debido a su versatilidad se pueden encontrar soluciones a problemas difíciles de resolver utilizando las técnicas actuales. Como ejemplos podemos citar: - Elevación de la rasante para evitar aterramiento de la calzada. - Taludes abancalados consiguiendo fuertes pendientes. 26

27 5. Ventajas económicas Costes de producción del MC mínimos al tratarse de una pieza prefabricada de geometría muy simple y perfectamente escalable. Debido a la facilidad de su colocación podemos llevar a cabo las obras con unos plazos de tiempo y equipo de mano de obra y maquinaria reducidos, con el consiguiente ahorro. Como consecuencia de que usando el MC obtenemos la misma seguridad con un talud más inclinado tenemos un ahorro directo del material utilizado. Actuación sin afecciones al servicio en caso de terraplenes de ferrocarril o carretera, tanto para el procedimiento de ejecución estándar como para el procedimiento de hinca, con el consecuente ahorro económico. Posibilidad de fabricación de los MC en obra, mediante el uso de moldes de encofrado de la pieza, reduciendo costes de transporte y tiempo. Reducción del espacio necesario a ocupar por terraplenes o desmontes, gracias al confinamiento del terreno. Esto provoca reducciones en costes debidos a expropiaciones y volúmenes de terraplén. 27

28 6. Producción/fabricación Gracias a las modernas técnicas de producción y al uso de programas informáticos en el diseño y fabricación, se consiguen unas tolerancias dimensionales muy bajas y las propiedades mecánicas están totalmente garantizadas. Además, la baja relación agua/cemento utilizada en la fabricación de los hormigones empleados y la optimización de los métodos de compactación y curado confieren a los elementos prefabricados de hormigón unas excelentes propiedades en acabados, resistencia y durabilidad en comparación con otras formas de construcción tradicional. Todas las piezas que se van a fabricar en planta prefabricadora poseen el marcado CE. El marcado CE para productos de construcción, reglamentado a través de la Directiva Europea 89/106/CEE (y su posterior modificación Directiva 93/68/CEE), es un requisito indispensable para la libre comercialización y uso de un producto en todos los países de la Unión Europea, estableciendo unos niveles mínimos de seguridad por debajo de los cuales no puede situarse ningún fabricante. La intención del marcado es permitir la libre circulación del producto en toda la Unión Europea y que los Estados Miembros no puedan legislar de forma diferente a lo establecido en la normativa europea, aunque pueden dictar condiciones adicionales para el uso de tales productos en la ejecución de obras construidas con ellos. El marcado CE para nuestro caso de muros de contención, se rige por la norma UNE-EN 14992:2008 Elementos para muros, de aplicación a muros prefabricados, hechos a partir de hormigón de densidad normal o aligerado, definiéndose muro como una unidad superficial plana o curva, dispuesta para colocarse vertical o inclinada. Pueden tener aplicación exterior (aislamiento térmico, aislamiento acústico y/o control higrotérmico) o no, aplicación de fachada (requisitos dimensionales, estéticos, etc.) o no y/o una combinación de estas aplicaciones. El desarrollo de nuestros productos viene justificado en todo momento mediante exhaustivos controles de calidad en cumplimiento de las normativas vigentes. Hay que hacer notar que son unas piezas con una geometría muy sencilla y por tanto, de fácil fabricación y colocación en obra. La producción de las piezas es llevada a cabo sin incurrir en ninguna inversión en moldes por parte de las empresas prefabricadoras. Para conocimiento del armado interno de la pieza MC se detalla a continuación un plano de producción utilizado para la fabricación de las piezas en las obras ya realizadas por parte de Mitlan, S.L., 28

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30 7. Realizaciones prácticas SEGUIMIENTO OBRA 1 (Carretera A-3126). Contención de Terraplén y Formación a la vez de Cajero del Canal. (Junio 2010) Estado Actual donde vemos además el Cajero Externo y Fondo del Canal. (Marzo 2013) 30

31 Contención de Terraplén y Formación a la vez de Cajero del Canal. (Mayo 2010) Estado Actual donde vemos además el Cajero Externo y Fondo del Canal. (Marzo 2013) 31

32 SEGUIMIENTO OBRA 2 (Carretera A-331). Corrección de Deslizamiento. (Junio 2011) Estado Actual. (Marzo 2013) 32

33 Corrección de un Deslizamiento de 98 mts de Longitud en Cabeza de Talud (Julio 2011) Estado Actual del Deslizamiento Corregido. El Terraplén tiene una Altura de 20 mts sobre el Cauce de un Arroyo. (Marzo 2013) 33

34 SEGUIMIENTO OBRA 3 (Carretera A Actuación a). Fase 1 de 4. Contención para Desmonte Deslizante. Disposición de Material Granular. (Marzo 2010) Fase 2 de 4. Contención para Desmonte Deslizante. Colocación de los MC. (Marzo 2010) 34

35 Fase 3 de 4. Contención para Desmonte Deslizante. Se deja un Resguardo para Encaje de la Escollera. (Marzo 2010) Fase 4 de 4. Contención para Desmonte Deslizante. Colocación de Escollera sobre Geotextil. (Marzo 2010) 35

36 Estado Actual del Desmonte Estabilizado. (Marzo 2013) Corrección Deslizamiento en Ejecución. Se aprecia el Apoyo de los MC sobre Escollera y Material Granular. Vista Frontal. (Marzo 2010) 36

37 Corrección Deslizamiento en Ejecución. Se aprecia el Apoyo de los MC sobre Escollera y Material Granular. (Marzo 2010) Corrección Deslizamiento Finalizado. Se aprecia el Apoyo de los MC sobre Escollera y Material Granular. (Marzo 2010) 37

38 Vista Conjunta de las Actuaciones nº 1 y 2. (Marzo 2010) Estado Actual. (Marzo 2013) 38

39 SEGUIMIENTO OBRA 4 (Carretera A Actuación b). Problema Planteado: Deslizamiento en Cabeza de Terraplén. (Febrero 2010) Solución: Corrección con Línea de MC Apoyados sobre Capa de Escollera para Complementar la Capacidad Portante. (Abril 2010) 39

40 Estado Actual. (Marzo 2013) 40

41 SEGUIMIENTO OBRA 5 (Carretera A Actuación a). Problema Planteado: Movimientos y Posterior Deslizamiento en Cabeza de Terraplén. (Marzo 2011) Solución: Corrección con Línea de MC Apoyados sobre Capa de Escollera para Complementar la Capacidad Portante. (Marzo 2011) 41

42 Estado Actual del Deslizamiento Corregido. (Marzo 2013) Otra vista de la Actuación a) en Ejecución. (Marzo 2011) 42

43 Otra vista de la Actuación a) en la Actualidad. (Marzo 2013) 43

44 SEGUIMIENTO OBRA 6 (Carretera A Actuación b). Corrección Deslizamiento Cabeza de Talud: Colocación de MC - A. (Marzo 2011) Corrección Deslizamiento Cabeza de Talud: Colocación de MC - B. (Marzo 2011) 44

45 Corrección Deslizamiento Cabeza de Talud: Colocación de MC - C. (Marzo 2011) Terraplén Corregido con una Longitud de 60 m. (Marzo 2011) 45

46 Estado Actual del Deslizamiento Corregido. (Marzo 2013) 46

47 SEGUIMIENTO OBRA 7 (Carretera A-3125). Problema Planteado: Deslizamiento en Cabeza de Terraplén con Fuerte Afección a la Calzada. (Diciembre 2010) Solución: Corrección con Línea de MC Apoyados sobre Capa de Escollera para Complementar la Capacidad Portante. Vista A. (Enero 2011) 47

48 Solución: Corrección con Línea de MC Apoyados sobre Capa de Escollera para Complementar la Capacidad Portante. Vista B. (Enero 2011) Solución: Corrección con Línea de MC Apoyados sobre Capa de Escollera para Complementar la Capacidad Portante. Vista C. (Enero 2011) 48

49 Estado Actual del Deslizamiento Corregido. Vista A. (Enero 2013) Estado Actual del Deslizamiento Corregido. Vista B. (Enero 2013) 49

50 8. Líneas de I+D+i En la actualidad, estamos llevando a cabo las siguientes líneas de investigación, las cuales se apoyan tanto en financiación externa estatal y autonómica, como a nivel privado. Tenemos vigentes convenios de colaboración con la Universidad de Córdoba y con la Universidad de Burgos, así como colaboración estrecha con el área de Ingeniería del Terreno de la ETSICCP de Ciudad Real. Contamos con la colaboración directa del Centro de Innovación Andaluz para la Construcción Sostenible (CIAC), de cara a la consecución de Proyectos enmarcados en el ámbito del Horizonte A través de la relación establecida con la empresa Cañete Prefabricados de Hormigón, tenemos la opción de realizar pruebas experimentales muy determinantes de cara a la mejora y puesta a punto de nuestros productos. Asimismo con la citada empresa estamos en proceso de implementación de todos los certificados relativos a nuestros productos. Pasamos a detallar algunas de nuestras principales líneas de investigación Estudio de los distintos tipos de conexiones entre los MC y entre estos y sus complementos: Geomallas y anclajes. Para esta línea de investigación se cuenta con financiación por parte de la Junta de Andalucía. La convocatoria se puede consultar aquí. Se presenta el cronograma de trabajo a seguir para el desarrollo de este proyecto, siguiéndose en el resto planes y metodologías de trabajo similares. 50

51 Diseño de los MC especiales para hinca así como el proceso de hincado. Los MC que se usen en este procedimiento tienen un diseño especial: se fabrican con hormigón de alta resistencia y tienen la particularidad de que su tramo largo se verá reforzado por una terminación de acero. El proceso de excavación se ejecuta de manera escalonada de la forma siguiente: se retira el terreno que se encuentre delante del lugar donde queremos se sitúe la pieza y que se considere oportuno para poder colocarla con holgura, pero sin excedernos por motivos de seguridad. Acto seguido, se procede a su colocación por el procedimiento de "hinca" utilizando alguna técnica de las existentes en el mercado al respecto: con la misma excavadora con la que estemos desmontando, mediante gatos hidráulicos, por golpeo con masa de inercia, etc. Es conveniente que la acción de que se trate - sea empuje, golpe, etc - se aplique directamente sobre la parte baja del MC y nunca sobre el tramo vertical. Facilitará mucho la operación de la hinca añadir agua en el extremo libre del MC. 51

52 Ejecución de Diques de Contención. Para esta aplicación usaremos piezas de gran tamaño y con el tipo de hormigón y recubrimiento de armaduras propio para esta situación tan expuesta. Dejaremos espacios de separación adecuados entre los MC que permitan que fluya el agua libremente entre piezas contiguas. La conexión por los costados de los módulos se realizará en este caso según el mayor número de puntos posibles con arreglo a lo que permita la ejecución de la obra - para repartir los grandes esfuerzos previsibles y consistirán en unos redondos de nylon ó similar que se adhieren en las perforaciones dejadas al efecto con resina epoxi. La utilización de los módulos de contención en este tipo de obras reporta las siguientes ventajas: Aumenta la trabazón entre los bloques de escollera: de hecho los que quedan por debajo del nivel del módulo los inmoviliza y de ahí para arriba complementa su fijación. Impide la disgregación de los citados bloques por motivo de la acción del oleaje. En relación con el trabajo conjunto, la cadena de los MC enlazados por sus costados es una disposición permeable ideal para el trabajo que tiene que soportar un dique de estas características: el oleaje no actúa de forma uniforme sino que acomete con fuerza en una zona concreta que en este caso se ve ayudada por el efecto de anclaje que le aportan las dos zonas adyacentes. Estudio de moldes de encofrado para la fabricación de los MC en obra. Efecto del confinamiento que consigue el MC en las propiedades de un suelo determinado y su parametrización. Optimización del rozamiento en las interfaces de interacción terreno-estructura de contención. Influencia de la dilatancia del soporte de los MC. Comportamiento de los MC ante esfuerzos dinámicos. 52

53 Plataforma ferroviaria combinando el MC y el sistema constructivo. Se establece una plataforma confinada lateralmente mediante MC y por la parte inferior con geotextil drenante el cual lleva embutidas unas geomallas conectadas a la base de los MC citados. Este espacio es rellenado con material granular sobre el cual apoyará el Sistema Constructivo. Dicha plataforma está constituida por un Sistema Constructivo formado por Bloques cuadrados conectados entre sí, como los que se representan en la figura, y completados con unas piezas de ajuste revestidas de neopreno. De la misma forma serían de aplicación Bloques hexagonales. Este Sistema Constructivo se encuentra protegido mediante la patente española P con protección internacional PCT/ES2012/ Finalmente sobre bandas de neopreno van descansando los raíles en los cuales circula el tren. Dichos raíles van anclados a las piezas sobre las que se apoyan. Con anterioridad, hemos llevado a cabo diversas líneas de investigación, las cuales han contado con el apoyo de la Universidad de Burgos, siendo la más destacable; Estudio sistemático y comparativo mediante elementos finitos sobre el MC. En dicho estudio, se han representado aplicaciones comunes en obra civil y se ha evaluado la actuación de dicha estructura de contención sobre los terrenos, habiendo hecho una división de dichas actuaciones en cuatro grupos: Terraplenes, Muros Abancalados, Muros Verticales y Doble Muro Vertical. En todos los casos se han obtenido unos resultados muy satisfactorios. A continuación, se muestran algunos ejemplos gráficos representativos de cada uno de los citados grupos de análisis (para obtener más información acerca del estudio realizado, contactar con algún representante de la empresa Mitlan S.L); 53

54 Caso 1a) Terraplén sin MC Altura de tierras: 4 mts. Inclinación del talud: 1'25H/1V FS al deslizamiento: 1'

55 55

56 Caso 1b) Terraplén con MC Altura de tierras: 4 mts. Inclinación del talud: 1'25H/1V FS al deslizamiento: 1'

57 57

58 Caso 2) Muro Abancalado Altura de tierras: 8 mts. Inclinación del talud: 0'75H/1V FS al deslizamiento: 1'

59 59

60 Caso 3) Muro Vertical Altura de tierras: 7 mts. FS al deslizamiento: 1'

61 61

62 Caso 4) Doble Muro Altura de tierras: 9 mts. FS al deslizamiento: 1'

63 63

64 9. Propiedad intelectual 64

65 19 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA Número de publicación: Número de solicitud: Int. CI.: E02D 17/20 ( ) E02D 29/02 ( ) 12 PATENTE DE INVENCIÓN B1 22 Fecha de presentación: Fecha de publicación de la solicitud: Fecha de modificación de las reivindicaciones: Fecha de la concesión: Titular/es: PRIETO MORENO, Agustín (100.0%) Avenida de los Molinos Nº 10-7º - A Córdoba (Córdoba) ES 72 Inventor/es: PRIETO MORENO, Agustín 74 Agente/Representante: PONS ARIÑO, Ángel 45 Fecha de publicación de la concesión: Título: MÓDULO DE CONTENCIÓN. 57 Resumen: La invención describe un módulo (1) de contención aplicable como elemento auxiliar de contención y fijación en la ejecución y conservación de obras de terraplenes, desmontes, muros, etc., y de manera más general para la construcción de diversos tipos de obras civiles; el módulo (1) tiene forma esencialmente de L con un tramo largo (2) y un tramo corto (3) que forman sustancialmente un ángulo recto cuya unión está reforzada mediante un chaflán (4), y donde la base (5) del tramo largo (2) tiene una textura rugosa para aumentar el rozamiento con el terreno. ES B1 Aviso: Se puede realizar consulta prevista por el art LP.

66 ES B1 MÓDULO DE CONTENCIÓN CONTENCiÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN INVENCiÓN 5 El objeto de la presente invención es un módulo de contención aplicable como elemento auxiliar de contención y fijación en la ejecución y conservación de obras de terraplenes, desmontes, muros, etc., y de manera más general para la construcción de diversos tipos de obras civiles. El campo de la invención, por tanto, es la industria de fabricación de módulos prefabricados de hormigón para la 10 O construcción. ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN INVENCIÓN Actualmente son conocidas una pluralidad de piezas prefabricadas, que 15 están fundamentalmente pensadas para la formación de muros. Una primera técnica recibe el nombre de Tierra Armada, y utiliza placas planas de hormigón armado que se colocan en vertical hasta conformar un muro que contiene el terreno. El empuje del mismo sobre las placas se equilibra por la tracción que se genera en unos flejes horizontales de determinada longitud anclados en las 20 mismas, a consecuencia del rozamiento de éstos con el terreno que los rodea. Son conocidos también unos muros conformados por piezas de hormigón armado alargadas, con ó sin contrafuertes, que se colocan en posición vertical y se consolidan hormigonando "in situ" el cimiento y en su caso, parte del 25 contrafuerte. Todas las piezas actualmente existentes contrarrestan únicamente las fuerzas horizontales, requiriéndose además un hormigonado posterior o bien el uso de flejes, según el caso, como complemento necesario para conseguir tal fin.. 30 El módulo de contención propuesto, sin embargo, actúa equilibrando los empujes tanto horizontales como verticales al mismo tiempo, para obtener una fijación completa. DESCRIPCIÓN DESCRIPCiÓN DE LA INVENCIÓN INVENCiÓN 2