La confección de muros a partir de neumáticos usados, rellenos con tierra compactada es sin duda uno de los elementos más originales e innovadores.
El potencial de los neumáticos reciclados en la construcción
En el último gran incendio que afectó a Valparaíso el año 2014 quedaron al descubierto muchas deficiencias, tanto estructurales como constructivas, sobre la edificación en pendiente, factores que fueron determinantes en la cantidad de viviendas destruidas. De ahí surgió la motivación para desarrollar tecnologías económicas para los muros de contención, que fueran estructuralmente válidas y pudieran ser implementadas por personas sin mayores conocimientos técnicos.
Por otra parte, el año 2015, Chile contaba con una flota de unos 5.000.000 vehículos (INE 2017). Esto significa que existe un potencial de 20 millones de neumáticos de desecho acumulables en un periodo de entre 4 a 5 años, volumen que se transforma en un residuo abundante y persistente para el medio ambiente, y que se acumula principalmente en las quebradas entre los cerros de Valparaíso.
En este contexto identificamos como principal objetivo de esta investigación, la oportunidad de contener los rellenos de tierra con estructuras construidas con neumáticos de desecho.
Ventajas de construir con neumáticos
Las ventajas que ofrece este tipo de construcción son varias. Tras treinta años de vida, la solidez está garantizada, hecha con ladrillos entre 100 y 150 kgs, colocados de manera escalonada y compactados con mezcla de tal manera de formar muros suficientemente gruesos y resistentes como para constituirse en sus propios cimientos.
Como los neumáticos se consideran desperdicios, se pueden obtener gratuitamente y, como resultado positivo e importante, la propuesta también considerara el aspecto ecológico y el cuidado del medio ambiente, dándole una finalidad a estos elementos botados en todas partes.
Se estima que en Europa, los neumáticos en desuso alcanzan las 3,4 millones de toneladas (Ramos et al. 2011) y en Chile, esta cantidad llega a los 3 millones anuales (CONAMA 2008). Por último, es importante señalar que la reutilización de los neumáticos ha despertado interés en la tecnología de los materiales (ETRMA 2015).
Sus propiedades han expandido la gama de posibilidades en la construcción: absorbedores de energía, impermeabilidad, posibilidad de ser chancados y usados en mezclas de materiales con características rígido-flexibles (Long 1990) transformándolos en un material interesante tanto para la arquitectura como la ingeniería.
Valparaíso es una ciudad que desde sus orígenes creció en forma de anfiteatro sobre las laderas de sus cerros, desde el nivel del mar hasta los 300 metros de altura y horizontalmente en unos 8 km de extensión. Luego de una encuesta y evaluación de las posibilidades, la misma investigación nos condujo al uso de neumáticos de desecho como un material ampliamente disponible para crear muros de contención.
Muros de contención con neumáticos: Una solución innovadora
Un muro de contención es una estructura construida para retener un terreno natural o soportar un relleno artificial. Para lograr la estabilización y equilibrio de la masa de tierra, el muro de contención transmite las cargas que genera hacia la fundación. Se usan para detener las masas de terreno cuando las condiciones no permiten la pendiente natural.
A través de la historia, los muros de contención se han construido en diferentes materiales. Existen diversas técnicas que usan rocas, concreto, metal, tierra y otros; todas con diferentes características y costos. En sectores urbanos o rurales de escasos recursos, la variable económica es clave para escoger el material que se usará.
Los muros de contención pueden ser:
- Gravitacional: depende principalmente de su propio peso y de su resistencia natural a la compresión.
- Estructural: materiales moldeados.
- Tierra reforzada o suelo reforzado: formados por el material del mismo suelo al que se le introducen horizontalmente bandas de refuerzo para resistir el movimiento.
Los neumáticos de desecho abundan en todo el planeta y es posible encontrar ejemplos de su uso como retenedores en varios países. Es el desecho volumétrico más abundante en las cercanías de las zonas urbanas. Los neumáticos constituyen una tecnología que solo utiliza su banda de rodamiento externa, por lo que el 90% de su estructura queda intacta.
Este sistema usa los neumáticos de desecho como elemento de contención y/o de refuerzo.
Ejemplos de uso de neumáticos en la construcción
Un caso interesante de considerar es el de la compañía Yantek en México. Como se observa en el informe del contratista para la Junta Directiva Integrada de Manejo de Desechos de California (CIWMB, por su nombre en inglés) el sistema "puede ser anclado y asegurado a los taludes para su estabilización y es adecuado para cortes profundos en los caminos, característicos de la construcción de caminos en Baja California" (CIWMB 2009).
Allí se construyen muros con neumáticos modificados; se les corta la cara lateral de las bandas con ayuda de una maquinaria especial. Luego, la banda se gira hacia adentro, dejando su cara interna hacia afuera, generando así una unidad de caucho llamada “8”, debido a su forma (Figura 7); la unión de muchos "8" forma una "estera", que se rellena con suelo compactado.
Los costados de los neumáticos se usan en la parte trasera del muro. Una hilera se desfasa unos 5cm, creando así una inclinación de aproximadamente 70° en la parte frontal del sistema, como se aprecia en la Figura 8. En ese espacio de 5cm se pueden colocar plantas.
Este sistema no genera residuos y trabaja por gravedad. El muro es pesado, flexible y con capacidad de drenaje. Además posee una base amplia que constituye el 60% de su altura.
Chile posee actualmente una flota de 4.960.945 vehículos, lo que significa un potencial de 20.000.000 de neumáticos de desecho en un periodo de 4 a 5 años (INE 2017). En consecuencia, los neumáticos constituyen un residuo de gran volumen, abundante y persistente para el medio ambiente en las cercanías de las ciudades.
Diseño y construcción de muros con neumáticos: Un enfoque práctico
Al revisar la literatura, se encuentran diversas formas de construir muros de contención con neumáticos. Estos sistemas usan neumáticos ya sea en su forma original o intervenida por procesos industriales, con sistemas de apoyo simples o con algún tipo de refuerzo. Las restricciones de diseño se establecen en base a las condiciones contextuales.
Para seleccionar la propuesta más adecuada, se consideró una restricción adicional: no utilizar cimientos excavados a media profundidad para el apoyo del muro. Se estableció este requerimiento puesto que excavar y hormigonar una fundación implica un incremento de los costos y una mayor dificultad en la construcción (materiales, maquinaria, accesibilidad).
Para llegar al modelo definitivo, se evaluaron diferentes hipótesis de diseño del muro y de los materiales que componen el sistema. El resultado se resume en la (Figura 13):
- Construcción de un muro sin pendiente, con pilas de neumáticos dispuestos en 90° de la horizontal proyectada.
- Uso de neumáticos de desecho como elemento principal.
- Uso de geomallas como elemento de anclaje horizontal.
Además, la propuesta considera arbitrariamente que se debe proveer un sistema de amarras, horizontal y vertical, de modo que el muro actúe como una sola estructura y ayude a resistir el cortante y evite las fallas estructurales.
Para responder a los aspectos relacionados con el diseño se usó el Manual de Carreteras, Ed. 2016, vol. 3 (MC V3) (Chile.
Para el muro de contención propuesto, se consideraron de forma análoga los cálculos para muro TEM con capas estructuralmente colaborativas. Estas capas estructuralmente colaborativas pertenecen a una categoría especial de muros flexibles con contribución gravitacional.
A menudo, en cuanto a sus dimensiones, se considera que el largo debe ser mayor al alto en al menos un 10%. El diseño del muro fue proyectado para la ciudad de Valparaíso.
El diseño se realizó de modo que los componentes estructurales fueran capaces de resitir las fuerzas de corte y momento generadas por las presiones del suelo y otras cargas. Además, se verificó la estabilidad a fin de que el muro se comportara de manera segura frente a un posible volcamiento o desplazamiento lateral. Esto se cumple solo cuando las cargas que ocurren en la base no exceden la capacidad soportante de la fundación.
Construcción alternativa con materiales reciclados
Se usan junto a una estructura de cajas de maderaLas cajas de leche aíslan muy bienOtros dos materiales que permiten un buen ahorro son las cajas tetra pak y los pallets de madera.
"Se construye como una casa de madera normal con los pallets colocados en sentido vertical unidos con tornillos en vez de clavos", explica Viviana Nuñez, técnico en construcción que ha desarrollado obras del Ministerio de Desarrollo Social. Al interior de los pallets van las cajas infladas, estructura que luego se forra con internit.
Además de aguantar los porrazos de los monos animados, los fardos de paja también se pueden aplicar en la construcción. Este método se denomina Nebraska y consiste en apilar los fardos hasta armar un muro, en cuya parte superior se coloca una escalera en forma horizontal a modo de tapa.
Luego se pasan unos tensores por los travesaños de la escalera y estos se anclan en la fundación. A diferencia del ladrillo, no requiere una sustancia ligante.
"Se sostiene sólo con tensores. Tiene un gran comportamiento sísmico, porque el fardo se flecta, lo que evita rupturas", explica el arquitecto Jorge Broghton, que construye con este método.
Consideraciones adicionales para la construcción con neumáticos
Otro aspecto importante es que se debería evitar la erosión del suelo bajo y frente al muro. Igualmente, es aconsejable conocer el tipo de suelo para rellenar el muro y prevenir una posible expansión. Por ejemplo, los suelos arcillosos se ven afectados por esta condición, aumentando las cargas laterales, que tienden a ocurrir más superficialmente (raramente ocurren por debajo de 1,5m de profundidad).
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