Muros Pantalla y Zapatas: Guía Completa de Ejecución

La construcción moderna, especialmente en entornos urbanos densamente poblados o en terrenos con condiciones geotécnicas desafiantes, a menudo requiere soluciones de cimentación y contención que van más allá de los métodos convencionales. Es aquí donde los muros pantalla emergen como una técnica fundamental, permitiendo la ejecución de sótanos profundos o la estabilización de terrenos en condiciones complejas. Si bien no son un sistema de cimentación habitual en obras de pequeña envergadura, su conocimiento es crucial para cualquier profesional de la construcción. Este artículo desglosará el fascinante proceso de su ejecución, desde los preparativos iniciales hasta el hormigonado final, y explorará también la importancia de elementos complementarios como las zapatas, brindando una visión integral de estas complejas estructuras.

Antes de sumergirnos en el 'cómo se hace', es fundamental comprender 'qué es' un muro pantalla. Simplificando, se trata de un sistema de cimentación profunda o de contención empleado en circunstancias específicas. Estas incluyen la presencia de suelos poco estables, niveles freáticos elevados, o la necesidad de excavar sótanos entre medianeras de edificaciones existentes. La esencia de este método radica en construir el muro por tramos, denominados pantallas, para prevenir el colapso de la excavación debido a los empujes de las tierras circundantes o de las estructuras colindantes. La excavación se realiza con una cuchara bivalva que solo remueve el espesor del muro, profundizando verticalmente hasta la cota requerida para el vaciado, más una sección adicional de anclaje en el terreno. Una vez que un tramo es excavado, se procede a su armado y posterior hormigonado, para luego pasar a otro tramo, generalmente no contiguo, permitiendo que el hormigón fresco adquiera la resistencia necesaria antes de continuar la excavación adyacente.

1. Preparación y Excavación: El Inicio de la Pantalla

La ejecución de muros pantalla empieza por la excavación de las pantallas en el perímetro de la edificación, de manera que, una vez cerrado el perímetro con las sucesivas pantallas, se pueda realizar el vaciado de los sótanos del edificio. Pero para ejecutar la excavación no se puede llevar la bivalva y empezar a excavar “a saco”, pues hay que asegurarse de que la cuchara excava en la posición correcta y la anchura correcta en toda la profundidad de la pantalla.

El Murete Guía: La Primera Pauta

El primer paso antes de iniciar la excavación de las pantallas es ejecutar lo que se denomina murete guía. Se trata de dos muretes de hormigón, uno a cada lado del espesor de la pantalla (en ocasiones solo uno, si hay medianera), en todo su perímetro, de unos 80-100cm. Estos muretes servirán para guiar la posición de la cuchara bivalva en su recorrido de la excavación, ya que al estar limitada por estos dos muretes, siempre bajará en el mismo plano, sin girarse ni desplazarse en su recorrido. Tened en cuenta que la cuchara bivalva cuelga de cables o bien de un brazo fijo, pero está suelta, gira, y por lo tanto se corre el riesgo de que cada vez que se introduce en la tierra, el giro haga que el plomo de la excavación no sea exacto. El murete guía resuelve esta crucial necesidad de precisión.

Planificación de la Excavación y los Lodos Bentoníticos

También es importante, antes de ponerse a meter la cuchara, tener bien planificado el orden de la excavación, de manera que no se ejecuten dos pantallas contiguas al mismo tiempo o cuando una de ellas esté recién hormigonada.

Otro tema a tener en cuenta en este tipo de cimentaciones son los lodos bentoníticos. Los lodos bentoníticos son una mezcla de bentonita (un tipo de arcilla, por simplificar) y agua, lo que crea un líquido tixotrópico que mantiene la viscosidad sin decantar. Este líquido sirve para que, según se van vaciando las tierras de cada pantalla, se van rellenando con este lodo bentonítico para evitar que las paredes de la excavación caigan dentro de la pantalla, ejerciendo una presión hidrostática constante. Una vez todo preparado ya se puede meter la bivalva para hacer el vaciado hasta la profundidad que se haya proyectado.

Juntas de Extremos: Conexión y Sellado

La correcta ejecución de las juntas de extremos de la pantalla es fundamental. Estas juntas sirven para trabar las pantallas continuas y además, en caso de tener problemas con el nivel freático, sirven también para colocar barreras que impidan el paso de agua a través de la unión de ambas pantallas.

Se suelen ejecutar mediante la colocación de un panel de junta con medio tubo cilíndrico en los extremos de la pantalla, de manera que, al hormigonarse y retirar el tubo, queda una forma cóncava que se trabará con la siguiente pantalla.

En caso de tener problemas con el nivel freático la cosa se complica más, pues hay que poner barreras que corten el paso del agua. En este caso se utilizan paneles de junta, también con una forma que moldea el hormigón para dejar una traba, pero que además aloja una banda de sellado en toda la profundidad de la pantalla. Al hormigonar contra el panel de junta, una de las partes de la banda de sellado se queda embebida en el hormigón y, al retirar el panel (con el hormigón ya endurecido de la pantalla ejecutada), la otra parte de la banda queda en la parte de la siguiente pantalla a rellenar, de modo que quedará embebida en esa pantalla contigua y se bloquea el paso del agua a través de la junta entre ambas.

2. Colocación del Armado: El Esqueleto del Muro

El siguiente paso en el proceso sería introducir en la excavación el armado del muro. No es una tarea sencilla, pues la profundidad de la pantalla dificulta en gran medida este proceso, llegando incluso en ocasiones a ser necesario hacer empalmes en el armado para poder alcanzar toda la profundidad.

Preparación de las Jaulas de Armado

En primer lugar hay que tener en cuenta que las barras de armado deben estar perfectamente unidas por medio de soldadura, pues al tener tanta altura la jaula, el peso de la misma y los movimientos que sufre podrían hacer que alguna de las barras se soltara o perdiera su posición. Además, es importante que ambas caras del armado tengan colocados distanciadores entre ellas, normalmente “zetas” ejecutadas con barras corrugadas, también para evitar que pierdan su posición y se mantengan con la separación, evitando que se queden cerca del núcleo de la pantalla, lo que las haría perder eficacia del refuerzo.

Garantía de Recubrimientos: Separadores Especiales

Al igual que ocurre en otros elementos estructurales de hormigón, hay que garantizar los recubrimientos del armado por medio de separadores, pero no es tan sencillo de colocar como en un pilar o en un muro, pues al introducir el armado dentro de la excavación se soltarían al rozar con las paredes. En algunas obras, el ancho de la excavación puede ser suficiente para garantizar el recubrimiento sin necesidad de separadores especiales, pero en otras, se utilizan métodos ingeniosos. Por ejemplo, en algunas construcciones, se han visto moldes de hierro que se rellenaban con los restos de cada vertido de hormigón, de manera que se fabricaban ellos mismos unos separadores de hormigón, con los extremos inclinados para facilitar que no se movieran al rozar con las paredes de la excavación durante el descenso. Estas piezas de hormigón se ataban a la cara exterior del armado para garantizar el recubrimiento.

Izado y Empalme de Jaulas

Las jaulas ya preparadas se enganchan a la grúa y se levantan, preferiblemente por medio de un balancín, hasta llevarlas a la pantalla excavada. Una vez allí, se deslizan dentro de la excavación pero sin apoyar en el fondo, pues se perdería el recubrimiento en esa zona. Para evitar que se apoye el armado en el fondo se colocan unas barras que sujetan el armado apoyándolo en los muretes guía.

En ocasiones, si la pantalla es de gran profundidad, puede ser necesario empalmar diferentes jaulas de armado para alcanzar toda la profundidad, pues la altura de la misma no permitiría el izado con la grúa. En estos casos, para poder hacer los empalmes de las diferentes jaulas, lo que se hace es dejar suspendida una de las jaulas en el interior de la excavación y, a continuación se cuelga encima el siguiente tramo de armado, con los solapes necesarios, soldando ambas parrillas. Una vez unidas las barras de ambas parrillas por medio de soldadura, se suspenden ambas con la grúa y se siguen introduciendo en la excavación. Así, se van empalmando jaulas hasta que se alcance la altura de la pantalla.

3. Hormigonado de Muros Pantalla: El Vertido Inverso

El hormigonado de los muros pantalla también tiene sus peculiaridades, ya que la profundidad a la que se encuentra el fondo de la excavación junto con el riesgo de que se desprendan tierras durante el proceso de hormigonado hacen que sea especialmente complicado, pero te contamos cómo se resuelven técnicamente estas dificultades.

El Tubo Tremie: Vertido desde el Fondo

Hay un par de elementos que son fundamentales para el hormigonado de muros pantalla. Por un lado el tubo Tremie y por otro lado los lodos bentoníticos. El tubo Tremie sirve para poder hormigonar a gran profundidad sin que el hormigón sufra disgregación, ya que permite el llenado por flujo inverso, es decir, desde el fondo hacia arriba. El tubo Tremie se coloca en el interior de la excavación en casi toda su profundidad, de manera que el hormigón se vierte sobre la tolva superior y discurre hasta el fondo guiado por el tubo, llenándose la excavación desde el fondo y haciendo subir las impurezas y los lodos bentoníticos hacia la superficie.

En caso de que la excavación sea muy profunda, habrá que ir empalmando tramos de tubo para alcanzar el fondo, pero además, durante el hormigonado, habrá que ir levantando el tubo según se va llenando la excavación, puesto que llega un punto en el que la presión del hormigón que hay llenando la excavación es mayor que la que ejerce el hormigón que desciende por el tubo y por lo tanto no puede salir de él.

Gestión de los Lodos Bentoníticos

Otro elemento importante antes de realizar el hormigonado son los lodos bentoníticos. Como ya te hemos comentado antes, este tipo de lodos mantienen la viscosidad sin decantar, ejerciendo presión sobre las paredes internas de la excavación, lo que evita que éstas se puedan desprender al interior de la excavación contaminando el hormigón durante el vertido. Los lodos se encuentran en unos depósitos que los van bombeando al interior de la excavación según se va vaciando, quedando prácticamente llena hasta la altura del murete guía.

Según se va introduciendo hormigón a través del tubo Tremie, el volumen de lodos lo va sustituyendo el volumen de hormigón vertido, por lo que los mismos se van extrayendo mediante bombeo, llevándolos de nuevo a los depósitos para filtrarlos y volverlos a utilizar en la siguiente pantalla. Al estar en contacto la parte superior del hormigón con los lodos que se van extrayendo, esta parte de hormigón queda contaminada, por lo que una vez finalizado el hormigonado y con el hormigón endurecido, es necesario picar y eliminar esta zona contaminada hasta alcanzar el hormigón en buen estado.

4. Fases Posteriores y Complementos Estructurales

La ejecución de muros pantalla no termina con el hormigonado. Una vez hormigonadas todas las pantallas y alcanzada la resistencia adecuada, se procede a ejecutar las vigas de coronación, que arriostran el conjunto. Posteriormente, se realiza el vaciado del terreno interior para formar los sótanos, lo que a menudo requiere la instalación de anclajes o apuntalamientos temporales entre muros para asegurar la estabilidad. Finalmente, se realizan los picados necesarios en la cara interna del muro para anclar las losas de cimentación y los forjados de los sótanos, integrando el muro pantalla en la estructura global del edificio.

Dimensiones Clave: Muros de Contención y Zapatas

Un muro pantalla, especialmente si actúa como muro de contención, a menudo se complementa con una zapata en su base, que es la parte de la cimentación que transmite las cargas al terreno de forma distribuida. La dimensión y el armado de esta zapata son críticos y dependen directamente de la altura y espesor del muro, así como de las características del terreno y las cargas a soportar. A continuación, se presenta una tabla comparativa de diferentes configuraciones de muros de contención con sus respectivas zapatas, incluyendo detalles de armado, para ofrecer una idea de las dimensiones típicas y la complejidad de su diseño.

Como se observa en la tabla, el tamaño de la zapata varía en función de la altura y el espesor del muro pantalla, así como de los requerimientos de armado para soportar las cargas y empujes del terreno. Las zapatas pueden tener anchos que van desde 0.70 m hasta 2.35 m, y espesores típicos de 0.25 m o 0.30 m, dependiendo de la magnitud de las fuerzas a transmitir al suelo. El armado, con varillas de diferentes diámetros y espaciamientos (por ejemplo, No. 4 @20 cm o No. 5 @15 cm), se diseña para resistir los momentos flectores y cortantes generados por la presión del terreno sobre el muro.

Preguntas Frecuentes sobre Muros Pantalla y Zapatas

¿Qué diferencia un muro pantalla de un muro de contención tradicional?

Un muro pantalla es un tipo específico de muro de contención, pero se distingue por su método de construcción. Mientras que los muros de contención tradicionales se construyen generalmente 'a cielo abierto' en una zanja ya excavada, los muros pantalla se ejecutan por tramos desde la superficie, con la excavación estabilizada por lodos bentoníticos y el hormigonado realizado mediante el tubo Tremie. Esto los hace ideales para espacios confinados, terrenos inestables o altos niveles freáticos, donde una excavación a cielo abierto no sería viable o segura.

¿Por qué se utilizan lodos bentoníticos en la ejecución de muros pantalla?

Los lodos bentoníticos son esenciales para mantener la estabilidad de las paredes de la excavación. Al ser un fluido tixotrópico, ejercen una presión hidrostática que contrarresta la presión del terreno, evitando que las paredes de la zanja colapsen antes de que se coloque el hormigón. Además, ayudan a limpiar la excavación de partículas sueltas.

¿Cuál es la función del tubo Tremie?

El tubo Tremie permite el hormigonado 'desde el fondo hacia arriba' en excavaciones profundas. Esto es crucial para evitar la segregación del hormigón (la separación de sus componentes) que ocurriría si se vertiera directamente desde la superficie. También asegura que el hormigón fresco desplace los lodos bentoníticos y las impurezas de manera controlada.

¿Se puede reutilizar el lodo bentonítico?

Sí, una de las ventajas de este sistema es que los lodos bentoníticos pueden ser bombeados, filtrados y reutilizados en otras pantallas o en futuras obras. Esto no solo es económicamente eficiente, sino que también reduce el impacto ambiental.

¿Cómo se asegura la estanqueidad entre las pantallas?

La estanqueidad se logra mediante la correcta ejecución de las juntas de extremos entre pantallas. Además de la forma cóncava que traba las pantallas, en zonas con problemas de nivel freático se utilizan bandas de sellado especiales que se embeben en el hormigón de ambas pantallas contiguas, bloqueando el paso del agua.

¿Qué es una zapata en el contexto de un muro de contención?

La zapata es la parte inferior y ensanchada de un muro de contención, diseñada para distribuir las cargas del muro (su peso propio, el empuje del terreno, etc.) sobre una superficie mayor del suelo. Esto reduce la presión sobre el terreno y evita asentamientos excesivos o fallas por capacidad portante. Su tamaño y armado se calculan en función de la altura del muro, el tipo de suelo y las cargas actuantes.

¿Por qué el armado de las jaulas se suelda y no solo se ata?

Dada la gran altura y peso de las jaulas de armado, y los movimientos a los que están sujetas durante el izado y descenso en la excavación, la soldadura de las barras asegura una unión más robusta y monolítica que el simple atado. Esto previene que las barras se suelten o se desplacen, manteniendo la integridad de la jaula y garantizando la posición del acero en el hormigón.

¿Qué son los 'picados' en los muros pantalla?

Los 'picados' se refieren a la operación de demolición controlada de la capa superior de hormigón del muro pantalla una vez que este ha endurecido. Esta capa suele estar contaminada por el contacto con los lodos bentoníticos y otras impurezas. Al picarla, se expone el hormigón de buena calidad, permitiendo la correcta conexión estructural con otros elementos como las losas de cimentación y los forjados de los sótanos.

Conclusión

La ejecución de muros pantalla es una obra de ingeniería civil de gran complejidad y precisión, indispensable en proyectos de gran envergadura donde los métodos de cimentación profunda convencionales no son suficientes. Desde la preparación del murete guía y el uso estratégico de los lodos bentoníticos, hasta la meticulosa colocación del armado y el innovador hormigonado con el tubo Tremie, cada fase es fundamental para la seguridad y durabilidad de la estructura. La integración de estos muros con elementos como las zapatas y los anclajes demuestra la interconexión de los sistemas estructurales en la construcción moderna. Comprender este proceso no solo enriquece el conocimiento técnico, sino que también resalta la ingeniosidad y la planificación detallada requeridas para construir en los entornos más desafiantes. Este sistema, aunque no sea de uso diario para todos, representa una solución robusta y eficiente que sigue siendo clave en la edificación contemporánea, abriendo camino a estructuras subterráneas y contenciones seguras en cualquier tipo de suelo.

Si quieres conocer otros artículos parecidos a Muros Pantalla y Zapatas: Guía Completa de Ejecución puedes visitar la categoría Calzado.