ELABORACIÓN DE UNA METODOLOGÍA DE DISEÑO PARA ESTRUCTURAS MECÁNICAMENTE ESTABILIZADAS MEDIANTE NEUMÁTICOS FUERA DE USO

Hoy en día lo neumáticos fuera de uso (NFU) constituyen un 6% de los residuos sólidos generados anualmente. De acuerdo a las proyecciones, se espera que los neumáticos en desuso crezcan cerca del 4% cada año. A lo largo del tiempo han surgido diversas iniciativas en el ámbito de la ingeniería civil para reutilizar este desecho entre las cuales destacan su uso en: muros gravitatorios, pilares de puentes, refuerzo de suelos de fundación, modificación de asfaltos, entre otros. El desarrollo de estas tecnologías colabora con la problemática medioambiental ya que no quedan restos de neumáticos dispersos en el ecosistema, aprovechándose en su totalidad.En la actualidad la construcción de muros con NFU se realiza de acuerdo a lo estipulado en manuales de construcción y mantenimiento desarrollados en Honduras (Antúnez, 2016), a tal punto que empresas lo han implementado en países como Colombia y Australia. Trabajos de pregrado desarrollados en Universidad Técnica Federico Santa María y Universidad Nacional de Colombia han analizado las ventajas tanto económicas como constructivas del uso de este tipo de muros. En la actualidad existen manuales basados en recomendaciones y experiencias anteriores, por lo tanto, el objetivo del presente trabajo de título es proporcionar una metodología de diseño de los muros con neumáticos como refuerzo, proporcionando un sustento técnico a la utilización de muros con NFU. Para esto se elabora un catastro de las variables que afectan en mayor medida el comportamiento de estos muros para luego parametrizarlos y realizar un modelamiento numérico de un ensayo de corte directo entre dos neumáticos con el propósito de calibrar las propiedades del compuesto y la interacción entre estos. Para validar lo anterior, se realiza el modelamiento de un caso de estudio el cual corresponde a un caso de instrumentación de muros de neumáticos (Medeiros et al., 1999) consiguiendo resultados muy próximos al caso real. Como una alternativa de diseño se analiza la factibilidad de utilizar neumáticos rellenados con elementos ligeros como aplicación directa a terraplenes cuya subrasante sean suelos de plasticidad variable. Del análisis se concluye que es posible la utilización de neumáticos con materiales ligeros, pero en el presente no se han desarrollado ensayos de índole geotécnico que permitan la caracterización de éstos rellenos ligeros.Para analizar la estabilidad, se estudia los distintos criterios de falla y verificaciones de diseño, adoptando las condiciones de falla de los muros TEM, se emplea un análisis de elementos finitos para analizar la estabilidad interna y equilibrio límite para la estabilidad externa. Una vez definidos los criterios de diseño, se analizan casos de muros de neumáticos con suelos de relleno que no cumplen la normativa FHWA, el comportamiento mecánico global fue adecuado para mantener la estabilidad de este tipo de estructuras de acuerdo con los criterios de falla seleccionados. De acuerdo a los resultados, se observaque aquellas configuraciones con mayor cantidad de neumáticos en la profundidad y suelos con mejores propiedades lograron alcanzar alturas de hasta 5 metros.Finalmente, para configuraciones de muros de neumáticos que cumplen con las condiciones de suelo de la normativa FHWA y los criterios de falla definidos se presenta un ábaco de diseño. Este ábaco considera diferentes configuraciones de suelo, altura, profundidad de neumáticos e inclinación los cuales se verifican para los casos estático y sísmico. Esto muros alcanzan alturas de hasta 3,5 metros para el caso estático y 2,5 metros para el dinámico en aquellos casos cuyo suelo de fundación es poco competente, muy superiores a la limitante de altura que plantea la normativa chilena.