La reutilización de residuos industriales para mejorar procesos en la industria de la construcción es un paso necesario tanto para la sostenibilidad del sector como también, para incorporar a la denominada “economía circular” dentro del mismo proceso productivo.
En ese sentido, uno de los primeros pasos que se han dado en algunos países es la reutilización y revalorización de neumáticos como material de construcción, alcanzando un alto porcentaje de valorización de residuos.
Muros de Contención con Neumáticos
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.
Existen diferentes tipos de muros de contención:
- 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.
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.
El uso de neumáticos en las obras civiles se ha estudiado por décadas. 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.
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, donde 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. 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. 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.
Propuesta de Muro 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. 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 fue 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.
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%.
Consideraciones de Diseño
- Cargas de relleno: se consideraron las cargas que ejercen ambos rellenos, el que forma el muro y el relleno tras el.
- Presión de la tierra: el suelo o material de relleno adyacente al muro de contención, que ejerce sobre el una fuerza que tiende a volcarlo o deslizarlo hacia afuera. Los esfuerzos considerados en el empuje lateral son el empuje activo junto con sus incrementos dinámicos correspondientes, donde la cohesión y el ángulo de fricción entre el muro y el relleno se consideraron como nulos.
- Acción sísmica: se consideró la interacción suelo-estructura, y se deben cumplir 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 a la que está sometido y se desliza hacia el exterior.
En general, los resultados demostraron que, en muchos casos, existe una falla de extracción por deslizamiento. Sin embargo, se permitió esta condición porque en los cálculos no se consideró el amarre entre neumáticos en la dirección horizontal ni vertical.
Para evaluar el comportamiento de estos muros, se realizó un análisis estadístico de sensibilidad, en el que se encontró que uno de los factores más influyentes para el sistema es el nivel de la capa freática detrás del muro.
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. Esto se cumple solo cuando las cargas que ocurren en la base no exceden la capacidad soportante de la fundación.
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).
En resumen, la construcción con neumáticos ofrece una alternativa sostenible y económica, pero requiere un diseño cuidadoso y la consideración de factores ambientales y geotécnicos.
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