En el contexto actual, donde la sostenibilidad y la búsqueda de soluciones constructivas económicas son prioritarias, la reutilización de neumáticos de desecho emerge como una alternativa viable y ecológica. Este artículo presenta una visión general del estado internacional, nacional y local de los muros de contención construidos con neumáticos, junto con ejemplos concretos y técnicas de construcción.
El Problema de los Neumáticos de Desecho
Chile, por ejemplo, contaba con una flota de aproximadamente 5.000.000 vehículos en 2015 (INE 2017). Esto implica un potencial de 20 millones de neumáticos de desecho acumulables en un período de entre 4 a 5 años. Este volumen se convierte en un residuo abundante y persistente para el medio ambiente, acumulándose principalmente en áreas geográficas vulnerables.
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.
Muros de Contención con Neumáticos: Una Solución Sostenible
Una de las aplicaciones más interesantes de los neumáticos reciclados es su uso en la construcción de muros de contención. En este contexto, se identificó como principal objetivo la oportunidad de contener los rellenos de tierra con estructuras construidas con neumáticos de desecho. Un muro de contención es una estructura construida para retener un terreno natural o soportar un relleno artificial.
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. 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.
Tipos de Muros de Contención
- Gravitacional: Depende principalmente de su propio peso y de su resistencia natural a la compresión.
- Estructural: Construidos con 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.
La tecnología de contención de los suelos avanza hacia la creación de soluciones que sean cada vez más simples, económicas y rápidas de ejecutar. Idealmente, se busca evitar las obras húmedas (como los muros de hormigón) y el movimiento de grandes cantidades de material, como en el caso de los muros de piedra.
Ejemplos y Técnicas de Construcción
El uso de neumáticos en las obras civiles se ha estudiado por décadas. Los primeros datos se registran en Francia en 1976 (Long 1990). 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.
Un caso interesante es el de la compañía Yantek en México. 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. La unión de muchos "8" forma una "estera", que se rellena con suelo compactado.
Propuesta de Diseño para Muros de Contención con Neumáticos
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.
Para seleccionar la propuesta más adecuada, se consideró una restricción adicional: no utilizar cimientos excavados a media profundidad para el apoyo del muro. Para llegar al modelo definitivo, se evaluaron diferentes hipótesis de diseño del muro y de los materiales que componen el sistema. El resultado es la 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.
Consideraciones de Diseño y Estabilidad
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.
Cargas y Fuerzas Consideradas
- Cargas de relleno: Cargas que ejercen ambos rellenos, el que forma el muro y el relleno tras él.
- Presión de la tierra: Fuerza que el suelo ejerce sobre el muro, tendiendo a volcarlo o deslizarlo.
- Acción sísmica: Interacción suelo-estructura, cumpliendo las condiciones del equilibrio dinámico.
- Volcamiento: Factor de seguridad para el caso estático y caso sísmico.
- Falla a la extracción por deslizamiento: Ocurre cuando uno de los refuerzos no es capaz de soportar las tensiones.
El diseño se realizó de modo que los componentes estructurales fueran capaces de resistir 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.
Hormigón con Caucho Reciclado
La utilización de concreto elaborado con materiales reciclados permite tener una alternativa en la optimización y disminución considerable de recursos durante el proceso de fabricación de los componentes. La resistencia a la compresión logró valores máximos de 218.45 Kg/cm2 y 212.33 Kg/cm2 a 5% y 10% de caucho, respectivamente. Para la resistencia a flexión se logró un valor máximo de 81.86 Kg/cm2 para 10% de caucho. El caucho reciclado demostró ser un excelente agregado a ser empleado en mezclas de concreto a pesar de las pérdidas de resistencia mecánica, pero agregándole aditivo plastificante mejora significativamente haciendo viable su incorporación en el concreto hasta en 10%.
tags:
