El muro pantalla o el metro de Milán. Una pequeña historia

El muro Milán, hoy conocido como muro pantalla se puede definir como una pared tablestacada de hormigón armado conformada en el subsuelo; es un ingenio constructivo que ha influenciado notablemente la construcción de estructuras de las cimentaciones llamadas especiales y sistemas subterráneos de transporte urbano en muchas ciudades del mundo; su función principal es la de servir como elemento de sostenimiento temporal y luego permanente de zanjas longitudinales abiertas en la masa de suelo, aunque también se ha empleado extensamente para estabilizar excavaciones profundas para la construcción de cimentaciones. Este tema que se desarrollará a continuación, está directamente relacionado con la formación que ofrece el Máster Internacional en Cimentaciones y Estructuras de Contención, que dará inicio a su 10ª Edición el próximo 05 de octubre de 2016.

La variedad de sus aplicaciones cada día es mayor y la calidad obtenida también ha mejorado, incrementando su empleo en los muros estructurales definitivos tanto en cajones para Metros, en cimentación de edificios, en simples muros de contención o muros de protección contra inundaciones. Otra aplicación, frecuente, es para la construcción de muelles marginales en regiones sísmicas.

Maquina pantalladora en obra civil de grandes dimensiones

En el diseño de un muro pantalla o muro de Milán, es fundamental conocer la respuesta del suelo ante los cambios provocados por la excavación, ya que ésta origina un alivio de los esfuerzos totales, por la remoción de suelo y agua, cuyo resultado es el movimiento de la masa de suelo, por lo que el diseño se debe concentrar en el control y mitigación de las deformaciones inducidas. El control de estos movimientos es importante ya que su magnitud puede dañar a estructuras adyacentes y a los servicios públicos.

Esquema constructivo del muro pantalla de Milán

La respuesta del suelo está influenciada principalmente por los siguientes factores:

  (1) dimensiones de la excavación; (2) propiedades de los suelos; (3) control y abatimiento del nivel freático; (4) proceso y secuencia constructiva; (5) tipo de soporte y apuntalamiento; (6) cercanía de edificios y de servicios públicos; (7) sobrecargas temporales.   El trabajo en la construcción de la primera línea del metro de Milán comenzó el 4 de mayo de 1957, en Viale Monte Rosa; el proyecto fue dividido en siete lotes (más una extensión de la primera), cada uno subcontratado a empresas que llevaron a cabo la construcción: Para el diseño y la construcción de la línea del metro se tuvo que tomar en cuenta todas aquellas estructuras que estaban presentes en el subsuelo de Milán: tuberías, conductos y -en algunos casos- restos arqueológicos encontrados durante las excavaciones.El mayor problema encontrado fue la presencia de las alcantarillas, que a menudo forzaron su demolición, primero y su reconstrucción a ambos lados de los túneles y estaciones, mientras que el resto de servicios (cables eléctricos, agua potable, gas natural, cables telefónicos) sólo supuso la construcción de soportes, situándolos a un nivel más elevado en comparación con las galerías. Las obras de construcción se desarrollaron a partir de la zona de Piazzale Lotto y Viale Monza al mismo tiempo, y luego se fueron empalmando los siete tramos, para poder unificar todo el recorrido, y así dar vida al nuevo metro, que todavía sigue funcionando en la línea 1; el primer taller de depósito construido era Precotto (que se encuentra en medio de Anaxágoras). En cuanto a la financiación, se ha calculado que el costo de la línea 1 ascendió a mil millones de liras (por supuesto) el kilómetro: a continuación, el gasto final total se ascendió a 30 mil millones, que quedaron repartidos en un tramo de 6 mil millones cubiertos en 1957 y tres más 8 mil millones cubiertos en 1958, 1960 y 1961. Por simple lógica se puede advertir, que cuanto más grande sea la excavación mayor es el alivio de los esfuerzos totales y por lo tanto mayores los movimientos del suelo. En el caso extremo, una excavación profunda débilmente soportada puede originar una falla general por esfuerzo cortante de los suelos. El proceso del diseño involucra tanto al ingeniero estructural como al geólogo, a través del estudio geotécnico. El estudio geotécnico establece los parámetros como los empujes de suelo e hidrostático, la resistencia y módulos de rigidez del suelo, los criterios sísmicos en términos de deformación o esfuerzo; los parámetros se definen a través de fórmulas simples o con análisis no lineales de elementos finitos, en los más modernos se considera explícitamente la interacción suelo-estructura, sin embargo, son limitados en el sentido del modelado estructural. El ingeniero de estructuras aplica a su modelo las presiones, la rigidez del suelo que se define a través de la rigidez de resorte, o módulos de reacción, por lo que las presiones son independientes de las deformaciones. Los métodos de equilibrio límite son adecuados para predecir las cargas de fallo, sin embargo, no son capaces de determinar las deformaciones asociadas. Dado que el proceso constructivo es evolutivo, el modelo de análisis debe contemplar el desarrollo de las presiones y deformaciones conforme se realice la excavación. Los modelos utilizados con más frecuencia son: (a) los modelos con resorte, y (b) los modelos mediante elementos finitos. Modelo de muelles simulando el balasto horizontal del terreno

El empleo de bentonita como estabilizador de pozos de agua y petroleros se remonta a 1910, pero fue en 1938 cuando el ingeniero italiano Carlo Veder consideró usar la bentonita para estabilizar zanjas excavadas en el suelo. Posteriormente la técnica de los muros pantallas de Milán floreció para la construcción del Metro de esa ciudad italiana, cuyo subsuelo aluvial con limos y arenas saturadas dificultaba las excavaciones; los inventores fueron los ingenieros Veder y Marconi que trabajando independientemente la desarrollaron en los años 1950 a 53 (Schneebeli, 1971); rápidamente esta técnica fue adoptada en otros países europeos, que por esos años tenían intensivos programas de reconstrucción tanto por los daños producidos por la 2° Guerra Mundial como por la modernización de sus ciudades, Gould (1990). Sin duda en la ciudad de París la competencia entre dos empresas geotécnico-constructoras Soletanche y Bachy impulsó el desarrollo tecnológico actual de ese procedimiento de construcción.

Relleno de zanjas mediante arcilla de bentonita

En los Estados Unidos, donde casi todas las excavaciones profundas se estabilizaban con tablestaca de acero, en 1962 se construyó el primer muro pantalla de Milán para un edificio en la ciudad de Nueva York; posteriormente, en 1967 se utilizaron en la construcción del metro de San Francisco y para la notable edificación del World Trade Center de Nueva York, obra en donde se demostró ampliamente la fiabilidad de esta técnica y desde entonces se ha venido incrementando su empleo en ese país. Por esos años se acuño él nombre de Slurry Wall, término que en español carece de significado, Tamaro (1990), aunque la palabra slurry la asociamos a un mortero muy fluido.

Slurry Wall. La versión USA del muro pantalla