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PROYECTO DE GRADO: CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE MURO DE CONTENCIÓN, FABRICADO CON LLANTAS RECICLADAS USANDO SUELO IN SITU.

CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE MURO DE CONTENCIÓN, FABRICADO CON LLANTAS RECICLADAS USANDO

SUELO IN SITU.

JHONY ALEJANDRO CRIOLLO POLANCO

20141579161

SAMUEL ANDRÉS LEÓN ROA

20141579097

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

2017


CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE MURO DE CONTENCIÓN, FABRICADO CON LLANTAS RECICLADAS USANDO

SUELO IN SITU.

JHONY ALEJANDRO CRIOLLO POLANCO

SAMUEL ANDRÉS LEÓN ROA

PROYECTO DE GRADO PRESENTADO

PARA OPTAR POR EL TITULO

DE INGENIERO CIVIL

DIRECTOR DE PROYECTO

CARLOS GREGORIO PASTRÁN BELTRÁN

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA

INGENIERÍA CIVIL

2017.


RESUMEN

El desarrollo de este proyecto de investigación se centra en el análisis de un modelo experimental de muro de contención por gravedad construido con llantas recicladas y posteriormente hacer una comparación con un muro de contención convencional de gravedad, de tal manera poder observar su comportamiento geotécnico y determinar los limitantes y alcances de este sistema.

Se realizaron ensayos de laboratorio que permitieron caracterizar los materiales empleados y evaluar sus propiedades mecánicas. La construcción del modelo se realiza en las instalaciones de la universidad distrital, en el espacio asignado por la administración de recursos físicos de la sede tecnológica. Se diseñó y construyó una estructura en madera que permitió emular una sección de suelo sometida a empuje lateral, de esta manera, fue posible observar el comportamiento geotécnico del muro en condiciones de carga y como consecuencia, unos desplazamientos en sus componentes, los cuales fueron medibles con gran precisión gracias a un equipo de topografía digital.

El modelo consta de la construcción de una estructura en madera de forma trapezoidal de dimensiones específicas, paso seguido se armó el muro de llantas recicladas compactando material de suelo in-situ en su interior en la cara frontal de la estructura. Con el fin de generar una carga de empuje lateral en el muro, el modelo se cargó gradualmente con el material de muestra de suelo para evaluar por medio de un equipo de topografía los desplazamientos de cada elemento con precisión milimétrica hasta llevarlo a la falla y así tener un parámetro comparativo con respecto a un muro de carga convencional.

Este trabajo de grado se plantea como un estudio que puede otorgar la pauta para evaluar diferentes posibilidades relacionados con este tema, debido a que existen muchas más variables a considerar que puede alterar el comportamiento de una estructura construida con llantas recicladas.


ABSTRACT

This work development focuses on an experimental model analysis of a retaining wall by gravity constructed with recycled tyres and its comparison with a conventional retaining wall by gravity in such way that we can observe its geotechnical behavior, evaluate its boundaries and its scope.

Some laboratory tests were carried out which allow us to characterize the material used and its properties. The construction of the model was done at the Universidad Distrital facilities, more specifically in the area assigned by the Technological headquarters physical resources department. A wooden Structure was constructed which allowed us to emulate a section of soil subjected to strong lateral loads, setting the wall’s geotechnical behavior and some deformations which were measured with high precision thanks to the topology equipment we acquired.

A trapeze-shaped wooden box was constructed with specific dimensions and the recycled tyres were arranged so that they compact the soil material in-situ on the inside of the frontal side of the wooden box. This in order to generate a thrust load gradually adding granular material so that we can evaluate distances with high precision (millimeters) thanks to the help of topological equipment.

Readings of each retaining element were taken as the load was increasing. This procedure was performed until it reached its point of failure. Thus, a parameter was obtained so that it could be compared with a conventional retaining wall.

This Thesis work is presented as a study that might propose a guideline for the realization of other works related with this topic because there are plenty of other variables that can be considered due to the fact that they could alter the behavior of a structure constructed with recycled tyres.


CONTENIDO

pág.

INTRODUCCION. ................................................................................................... 9

1. DEFINICION DEL PROBLEMA ......................................................................... 10

2. JUSTIFICACION. .............................................................................................. 11

3. HIPOTESIS. ...................................................................................................... 12

4. OBJETIVOS. ..................................................................................................... 13

4.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................. 13

5. MARCO REFERENCIAL. .................................................................................. 14

5.1 ANTECEDENTES. .................................................................................. 14

5.1.1 CONSTRUCCION MURO DE CONTENCION BARRIO FUENTE CLARA-MEDELLIN-COLOMBIA 2012. ....................................................................... 14

5.1.2 GUIA DE CONSTRUCCION DE MURO DE CONTENCION CON LLANTAS USADAS Escuela Primaria Emmanuel, Colonia “La Canaán” en Tegucigalpa, Honduras, Agosto de 2010. ...................................................... 15

5.1.3 EARTHSHIPS - Michael Reynolds. ................................................... 15

5.1.4 CONSTRUCCION CON LLANTAS RESIDUALES, MUNICIPIO SANTA BARBARA-COLOMBIA -2014 ........................................................................ 16

5.2 CIFRAS DE LLANTAS EN COLOMBIA. ...................................................... 16

5.3 USO DE LAS LLANTAS DE DESECHO. ..................................................... 19

5.3.1 Llantas usadas en Pavimentos ............................................................. 20

6. MARCO TEORICO ............................................................................................ 21

6.1 Historia: ........................................................................................................ 21

6.2 Definición: .................................................................................................... 21

6.3 Aplicación: ................................................................................................... 21

6.4 Clasificación: ................................................................................................ 21

6.4.1 Muros De Gravedad: ............................................................................. 22

6.4.2 Muros ménsula: ..................................................................................... 22

6.4.3 Muros de contrafuertes: ........................................................................ 22

6.4.4 Muros de bandejas: ............................................................................... 23

6.4.5 Muros cribas y otros muros prefabricados: ........................................... 24

6.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EXTERNA EN EL DISEÑO DE MUROS DE CONTENCIÓN POR GRAVEDAD. .................................................................... 24


6.5.1 ASPECTOS GENERALES .................................................................... 24

6.5.2 DIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE RETENCIÓN. ........................ 25

6.5.3 CARGAS DE DISEÑO EN MUROS DE CONTENCIÓN. ...................... 26

6.5.4 APLICACIÓN DE LAS TEORÍAS DE LA PRESIÓN LATERAL DE TIERRA AL DISEÑO. ................................................................................................... 27

6.6 FACTORES DE SEGURIDAD DE ESTABILIDAD EXTERNA NORMATIVOS 29

6.7 NORMAS Y ENSAYOS. .............................................................................. 30

6.8 EQUIPO ....................................................................................................... 30

7. MARCO METODOLOGICO .............................................................................. 31

7.1 MODELO METODOLOGICO: ...................................................................... 31

7.2 DESARROLLO DE LA INVESTIGACION .................................................... 31

7.3 DISEÑO DEL MODELO Y DEL MURO DE CONTENCION. ....................... 31

7.4 MATERIALES. ............................................................................................. 33

7.5 CONSTRUCION DEL MODELO. ................................................................. 36

7.6 DESARROLLO DEL EXPERIMENTO ......................................................... 41

7.7 DENSIDADES DE CAMPO ......................................................................... 45

7.8 CLASIFICACION DEL SUELO .................................................................... 49

8 ANALISIS DE RESULTADOS. ........................................................................... 51

8.1 ANALISIS DE DESPLAZAMIENTOS. .......................................................... 51

8.2 ANALISIS DE ESTABILIDAD DEL MURO DE CONTENCION .................... 58

8.2.1 EMPUJE ACTIVO DEL SUELO. ........................................................... 59

9. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN ECONÓMICA ENTRE DOS MUROS DE CARGA FLEXIBLES (MURO EN LLANTAS RECICLADAS Vs MURO DE GAVIÓN). ....... 66

10. RESULTADOS. .............................................................................................. 68

11. CONCLUSIONES ............................................................................................ 69

12. OTRAS OBSERVACIONES: ........................................................................... 70

13. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................... 71


INDICE DE IMÁGENES

Fotografía 1_Colapso de muro de contención reforzado con llantas en el municipio de Girardota Antioquía (El Colombiano Abril 2016). .............................................. 10 Fotografía 2_muro contención barrio fuente clara ................................................. 14

Fotografía 3_construccion EARTHSHIP. .............................................................. 15 Fotografía 4_Muro construido con aros de las llantas. .......................................... 16

Fotografía 5_Preparación del material (Barrientos C 2010). ................................. 20 Fotografía 6_sector 7 de agosto google maps. ..................................................... 33

Fotografía 7_Imagen. Llantas recicladas .............................................................. 33 Fotografía 8_madera para la estructura del modelo. ............................................. 34

Fotografía 9_parales construcción de modelo....................................................... 34 Fotografía 10_suelo granular de la muestra .......................................................... 35 Fotografía 11_herramientas empleadas en la construcción del modelo. .............. 35

Fotografía 12_descapote del terreno .................................................................... 36 fotografia 13_excavacion para fijacion de los parales ........................................... 37

Fotografía 14_construccion del modelo ................................................................ 37

Fotografía 15_Construcción en madera y modulación de las llantas. ................... 38

Fotografía 16_ distribucion de las llantas para la construcción del muro.. ............ 38 Fotografía 17_Compactacion del material ............................................................. 39

Fotografía 18_instalacion de adhesivos de referencia .......................................... 39 Fotografía 19_registro de desplazamientos con estación topográfica ................... 40 Fotografía 20_modelo de muro construido ............................................................ 41

Fotografía 21_cargue del modelo con la muestra de suelo ................................... 42 Fotografía 22_modelo con suelo cargado ............................................................. 42

Fotografía 23_muro con sobrecarga aplicada ....................................................... 43 Fotografía 24_desplazamiento respecto a la base ................................................ 44 Fotografía 25_compactacion de material. ............................................................. 45 Fotografía 26_toma de densidad por cono de arena ............................................. 46

Fotografía 27_compactacion material granular ..................................................... 47 Fotografía 28_toma densidad muestra de suelo ................................................... 48


INDICE DE TABLAS

Tabla. 1_Generación de llantas en el año 2007 en Colombia Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas pos consumo, 2007. .............................................................................................................................. 17 Tabla. 2_Disposición final de las llantas usadas en Colombia. Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas post-consumo. ............................................................................................................... 18

Tabla. 3_Producción anual de llantas en Colombia. Dian, cálculos Andi. ............. 18 Tabla. 4_Vehículos matriculados entre el año 2010 y 2014 en Colombia. Andi 2012. .............................................................................................................................. 19 Tabla. 5_ángulos de fricción según el material ..................................................... 29 Tabla. 6_Factores de seguridad tomados de las normas para condiciones estáticas. .............................................................................................................................. 30 Tabla. 7_Resultados de la primera lectura. ........................................................... 41

Tabla. 8_Resultados de la segunda lectura. ......................................................... 43

Tabla. 9_Resultados de la tercera lectura. ............................................................ 44

Tabla. 10_Densidad por método del cono. ............................................................ 46 Tabla. 11_Densidad de muestra de suelo. ............................................................ 48

Tabla. 12_Clasificación suelos in situ 1. ................................................................ 49 Tabla. 13_Clasificación suelos in situ 2. ................................................................ 50 Tabla. 14_Posición inicial de los elementos respecto a la estación antes de cargar el muro. ................................................................................................................. 51 Tabla. 15_Segunda lectura de posición con el modelo cargado. .......................... 51

Tabla. 16_Posición de los elementos con carga completa de más de suelo. ....... 52 Tabla. 17_Tercera lectura de posición con el modelo cargado. ............................ 55 Tabla. 18_Desplazamientos con carga de masa de suelo y tanques de agua. .... 55 Tabla. 19_Propiedades de los materiales empleados usualmente en los llenos... 59

Tabla. 20_Fuerzas y momentos actuantes sobre el muro. .................................... 60 Tabla. 21_Análisis de estabilidad del muro. .......................................................... 61 Tabla. 22_Análisis de estabilidad de muro doble de llantas. ................................. 62

Tabla. 23_Análisis de estabilidad del muro con sobrecarga. ................................ 63 Tabla. 24_Análisis de estabilidad de muro en gavión. .......................................... 65 Tabla. 25_análisis de precios unitarios muro en gavión. ....................................... 66 Tabla. 26_Análisis de precios unitarios muro en llantas. ....................................... 67


INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1_Muros de gravedad. ......................................................................... 22 Ilustración 2_Muro ménsula. ................................................................................. 22

Ilustración 3_Muros de contrafuertes. ................................................................... 23 Ilustración 4_Muros de bandejas. .......................................................................... 23 Ilustración 5_Muros criba. ..................................................................................... 24 Ilustración 6_Revisiones de estabilidad en muros de contención en suelo reforzado. (Tomado de Braja M. 2012)................................................................................... 25

Ilustración 7_Esquema de dimensionamiento de muros de gravedad. (Tomado de Braja M. 2012). ...................................................................................................... 26

Ilustración 8_Esquema de muro de tierra reforzada con la aplicación de la carga viva. ....................................................................................................................... 27 Ilustración 9_presion lateral para muro en voladizo. ............................................. 28 Ilustración 10_presion lateral para muro de gravedad .......................................... 29

Ilustración 11_Diseño modelo del muro de contención en llantas. ........................ 32


INDICE DE GRAFICAS

Gráfica 1_Desplazamientos de la columna #1 del muro. ...................................... 52 Gráfica 2_Desplazamientos de la columna #2 del muro. ...................................... 53

Gráfica 3_Desplazamientos de la columna #3 del muro. ...................................... 53 Gráfica 4_Desplazamientos de la columna #4 del muro. ...................................... 54 Gráfica 5_Desplazamientos de la columna #5 del muro. ...................................... 54 Gráfica 6_Desplazamientos generados por sobrecarga columna #1. ................... 56 Gráfica 7_Desplazamientos generados por sobrecarga columna #2. ................... 56

Gráfica 8_Desplazamientos generados por sobrecarga columna #3. ................... 57 Gráfica 9_Desplazamientos generados por sobrecarga columna #4. ................... 57

Gráfica 10_Desplazamientos generados por sobrecarga en columna #5. ............ 58


9

INTRODUCCION.

Este proyecto trata sobre la construcción de muros de contención elaborados con llantas recicladas, la finalidad está encaminada a tomar acciones en pro del bienestar de la población en general, encontrando un método basado en principios de ingeniería para desarrollar este tipo de actividades, generando prácticas que sean económicas y de fácil ejecución, sin dejar de lado los procesos constructivos que impliquen aplicar normativas técnicas y que permitan solucionar problemas de masas de suelo en condición de deslizamiento.

Aquí se simulará una situación de muro construido con llantas recicladas conteniendo el empuje lateral de un suelo, este experimento dará pautas para hacer un análisis del comportamiento geotécnico del muro respondiendo la pregunta ¿en qué casos aplica la utilización de un muro de contención con llantas recicladas, garantizando su estabilidad?

Se hallaron limitantes y alcances en la construcción y uso de este sistema de muros que permiten evaluar su viabilidad de acuerdo a las necesidades.


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1. DEFINICION DEL PROBLEMA

Uno de los retos más importantes que afronta la ingeniería en la actualidad, es buscar el desarrollo de proyectos generando el menor impacto ambiental posible, es así como nace la construcción auto sostenible, como parte de esta iniciativa está el uso de materiales reciclados en la construcción como lo son el polietileno, botellas de vidrio, plástico y llantas usadas, actualmente el tema de construcción de muros de contención con llantas recicladas está siendo objeto de estudio en diferentes investigaciones y trabajos de grado y cada vez toma más auge, sin embargo, no se encuentra documentación sobre el comportamiento, la estabilidad y posibles fallas a volcamiento o deslizamiento que pueden presentar este tipo de estructuras

Este proyecto busca desarrollar un modelo experimental de muros de contención empleando como materia prima llantas usadas, que permita establecer posibles fallas, recomendaciones de diseño y construcción como una solución económica, práctica y amigable con el medio ambiente.

Fotografía 1_1Colapso de muro de contención reforzado con llantas en el municipio de Girardota Antioquía (El Colombiano Abril 2016).

1 GOZÁLEZ RODRIGUEZ, Egidio Oscar. Estandarización de técnicas de diseño y construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho. 1ª ed. Medellín: Oscar González, 2016. P 02.


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2. JUSTIFICACION.

El enfoque básico del proyecto está dado sobre la construcción de muros de contención empleando llantas recicladas como materia prima y que soporten de manera efectiva el empuje de tierras principalmente.

Por medio del método experimental, se busca determinar las condiciones en las cuales un muro de estas características puede resistir los esfuerzos de deslizamiento y volcamiento impuestos por un masa de suelo, para esto se construyó en las instalaciones de la universidad, un modelo de muro con llantas recicladas, que fue sometido a un estado de carga con el objetivo de llevarlo a la falla, captando la información arrojada en los ensayos.

En la actualidad existen precedentes sobre la utilización de llantas en la construcción de muros de contención, sin embargo, aún falta información que complemente el estudio de su estabilidad y las fallas que pueden presentar este tipo de estructuras, además, este proyecto busca incentivar la implementación de técnicas constructivas ecológicas y sostenibles


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3. HIPOTESIS.

El desarrollo de este modelo como método de análisis de estructuras de contención construidas con llantas recicladas, marcaría una pauta en la implementación de esta tecnología que recientemente está siendo reconocida a nivel nacional como alternativa para contener masas de suelo propensas a deslizamientos.

Este aporte es muy importante, ya que no existen precedentes sobre ensayos de resistencia y comportamiento estructural de este tipo de muros de contención, esta investigación nos permitirá conocer sus limitantes y posibles alcances que aún no se hayan evaluado, además que implica grandes beneficios para la sociedad ya que es una técnica ecológica, económica, no necesita mano de obra altamente calificada y con una gran aplicabilidad, ya que la topografía colombiana se caracteriza por una alta presencia de terrenos escarpados.

La implementación de llantas usadas posee características coherentes con la protección del medio ambiente y a la reutilización de los productos reciclables, haciéndolo un proyecto amigable con la naturaleza.


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4. OBJETIVOS.

4.1 OBJETIVO GENERAL

Desarrollar y analizar un modelo experimental de muro de contención construido con llantas recicladas, que permita determinar el comportamiento que tiene éste tipo de estructuras frente a los esfuerzos que genera una masa de suelo en condición de talud.

4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Calcular experimentalmente los esfuerzos internos del muro de llantas recicladas mediante ecuaciones de modelos matemáticos prestablecidos, con información del material que ejercerá el empuje.

Diseñar un modelo que emule de forma aproximada, una sección de suelo natural confinado y sea propenso a la falla por deslizamiento o volcamiento ante la imposición de cargas.

Sugerir posibles mejoras en la construcción de muros de contención con llantas recicladas que permitan obtener mayores factores de seguridad.

A través de la observación y con base en su comportamiento, a medida que se incremente las cargas, realizar un análisis cualitativo que permita determinar las razones por las cuales puede fallar este tipo de estructuras y el tipo de falla (deslizamiento, cortante o volcamiento).

Elaborar el presupuesto del costo de un un tramo muro de contención de estas características y compararlo con los costos de un muro de contención en gavión.

Calcular resultados de los ensayos a partir de la teoría de diseño de muros de contención por gravedad.


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5. MARCO REFERENCIAL.

5.1 ANTECEDENTES.

El empleo de llantas recicladas, rellenas de material granular en la construcción es una práctica que cada vez tiene más acogida en el mundo, ya que ofrece una solución práctica y económica a requerimientos de construcción de muros que no requieren resistir grandes cargas, a continuación se citan algunos casos:

5.1.1 CONSTRUCCION MURO DE CONTENCION BARRIO FUENTE CLARA-MEDELLIN-COLOMBIA 2012. La Alcaldía de Medellín entregó a la comunidad, un nuevo muro de contención hecho con llanta en tierra armada, que se construyó sobre el acceso peatonal principal y que beneficia, aproximadamente, a 50 viviendas y a 200 habitantes que utilizan el paso diariamente.

Para los técnicos de la Secretaría de Desarrollo Social, las llantas son útiles para proteger caminos, viviendas o terrenos que tienen amenaza de derrumbe, así como para estabilizar taludes y laderas inestables a través de la retención de suelos. Además, este tipo de actividades representa un gran aporte para las comunidades vulnerables, ya que se les da solución a un problema latente y se les enseña cómo generar nuevos ingresos al adquirir competencias nuevas que les permita desarrollarse laboralmente en otros campos.

Marleny Urán líder de Fuente Clara afirma que “los muros son una excelente solución, pues es económica, ambiental y también es una forma de integrar a la comunidad por medio de la participación en la construcción”.

Fotografía 22_muro contención barrio fuente clara

2 Alcaldía de Medellín, Construcción Muro de contención barrio Fuente Clara, Medellín: 2012. [Citado Junio-7-2017]. Disponible en internet:http://www.minuto30.com/llantas-viejas-alternativa-para-muros-de-contencin-en-medelln/81538/


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5.1.2 GUIA DE CONSTRUCCION DE MURO DE CONTENCION CON LLANTAS USADAS Escuela Primaria Emmanuel, Colonia “La Canaán” en Tegucigalpa, Honduras, Agosto de 20103.

Esta cartilla desarrollada por Shohiro Horigome como parte del proyecto BOSAI en honduras y dirigida a la comunidad, surge como respuesta a la necesidad de construir obras de mitigación de derrumbes y contra deslizamientos, las cuales pueden ser de grande, mediana, y pequeña planificación y con aplicaciones tecnológicas avanzadas y/o simples.

Esta guía explica de manera sencilla la técnica a utilizar para la construcción de un proyecto pequeño, que utiliza como elemento constructivo principal llantas usadas. Consecuentemente, esta guía se ha elaborado con el propósito de que los miembros de la comunidad puedan llevar a cabo la obra de manera simple, fácil de entender y se efectúe de manera segura.

5.1.3 EARTHSHIPS - Michael Reynolds4.

Una earthship (vocablo inglés que significa nave tierra, y castellanizado como (Nave Tierra) es un tipo de casa pasiva hecha de materiales naturales o reciclados. Diseñadas inicialmente por la empresa Earthship Biotecture of Taos en Nuevo México (con el arquitecto Michael Reynolds a la cabeza), principalmente estos hogares están hechos para funcionar autónomamente y son construidos generalmente de neumáticos rellenos de tierra, usando la masa termal para regular de manera natural la temperatura interior.

Fotografía 3_construccion EARTHSHIP.

3 HORIGOME, Shoshiro. Guía de construcción de muro de contención con llantas usadas. [En Línea]. 1ª edición. Tegucigalpa, Honduras: Jica. 2010. [Junio-16-2017]. Disponible en internet: https://www.jica.go.jp/project/all_c_america/001/materials/pdf/manual_01.pdf 4 REYNOLDS, Michael. EARTHSHIPS. [En Línea]. 1ª edición. Argentina: Jose Franco. 2014. [Junio-16-2017]. Disponible en internet: http://www.archdaily.co/co/02-332732/nave-tierra-la-casa-autosustentable-de-michael-reynolds-en-argentina

https://es.wikipedia.org/wiki/Casa_pasiva

https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Michael_Reynolds&action=edit&redlink=1


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5.1.4 CONSTRUCCION CON LLANTAS RESIDUALES, MUNICIPIO SANTA BARBARA-COLOMBIA -20145

El siguiente caso encontrado se trata de un muro en llantas construido en el municipio de Santa Bárbara, en la vía que comunica los municipios de Medellín y la Pintada, la estructura consiste en acomodar los aros de las llantas una sobre otra y en el centro de estos va un larguero de madera que sirve como guía, en esta zona es común encontrar este tipo de construcción ya que existen personas que utilizan las llantas para la construcción de artesanías y los aros de las llantas son desechados.

Fotografía 4_Muro construido con aros de las llantas.

5.2 CIFRAS DE LLANTAS EN COLOMBIA6.

Con el consumo de recursos de la población humana, cada vez se hace más difícil el manejo y disposición de los materiales de desecho generados, especialmente de residuos, tales como las llantas, que son no biodegradables, lo que conlleva a una contaminación ambiental que puede llegar a ser desproporcionada.

Las llantas en Colombia no son consideras como un residuo peligroso, sin embargo los productores buscan que sean devueltas para contribuir a el reciclaje, aprovechándolo en otras actividades como agregado asfáltico o el reencauche, así como evitar las quemas en espacios a cielo abierto y como combustibles en actividades informales.

5 GOZÁLEZ RODRIGUEZ, Egidio Oscar. Estandarización de técnicas de diseño y construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho. 1ª ed. Medellín: Oscar González, 2016. P 25. 6 GOZÁLEZ RODRIGUEZ, Egidio Oscar. Estandarización de técnicas de diseño y construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho. 1ª ed. Medellín: Oscar González, 2016. P 06.


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El Ministerio de Ambiente promueve unas ideas con el fin de originar una gestión ambiental apropiada para los residuos pos consumo con el fin de que sean sometidos a sistemas de gestión, impidiendo que la disposición final de los residuos se haga en conjunto con los residuos de origen doméstico.

Esta estrategia implica, la responsabilidad extendida del productor, donde los fabricantes e importadores de productos son quienes establecen sus proyectos de devolución de residuos, a través de los cuales los consumidores devolverán los productos cuando estos cumplan su vida útil.

El principal problema de las llantas se refiere al volumen que ocupan, adicional a su lenta degradación y la alta generación. Hace años las llantas se depositaban en rellenos sanitarios, reduciendo su vida útil y elevando los factores de contaminación. En la actualidad como se mencionaba anteriormente se prohíbe la disposición de llantas en rellenos sanitarios ya que se implementan estrategias de recolección por el ministerio de ambiente, adecuando así lugares apropiados y con todas las garantías para hacer la menos intervención posible con el medio ambiente.

Según estudios realizados por el ministerio de Ambiente, en el año 2007, la generación de llantas en Colombia por región, son las siguientes:

Región Porcentaje Toneladas de Llantas

Cundinamarca 28,22% 53.760

Antioquia 18,31% 34.881

Eje Cafetero 6,78% 12.916

Costa Atlántica 13,72% 26.137

Valle 17,27% 32.900

Otras Regiones 15,70% 29.909

Tabla. 1_Generación de llantas en el año 2007 en Colombia Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas pos consumo, 20077.

El crecimiento de la industria automotriz genera una mayor cantidad de llantas lo que permite que la disposición final de estos residuos no sea la acertada. Se estima que en Colombia la disposición final de llantas usadas durante el 2007 corresponde a las siguientes cifras:



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Disposición Final Porcentaje

Incineración y Rellenos sanitarios

71,9%

Reencauche 17,2%

Uso Artesanal 6,2%

Regrabado 2,3%

Otros usos 2,3%

Tabla. 2_Disposición final de las llantas usadas en Colombia. Ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial. Gestión diferencial de llantas post-consumo8.

Año

Producción

Total

Producción

Mercado nal

Exportaciones Importaciones Consumo

Aparente

2000 50.716 34.789 15.927 27.045 61.834

2001 75.977 41.111 34.886 26.414 67.525

2002 81.000 57.993 23.007 40.709 98.702

2003 32.566 23.233 9.333 52.372 75.605

2004 93.363 63.603 29.757 41.017 104.623

2005 109.333 67.262 42.071 83.159 150.421

2006 138.690 89.951 48.739 135.188 225.139

2007 183.721 113.128 70.593 160.239 273.367

2008 110.766 83.770 26.996 129.898 213.668

2009 91.118 86.144 4.974 91.832 177.976

2010 128.265 116.246 12.019 151.226 267.472

2011 154.261 140.796 13.465 210.216 351.012

2012 138.872 113.074 25.798 212.204 325.278

2013 142.840 94.181 48.659 200.676 294.857

2014 136.243 109.261 26.982 230.409 339.670

Tabla. 3_Producción anual de llantas en Colombia. Dian, cálculos Andi9.



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A continuación se presentan las cifras de matrículas de vehículos, según información del RUNT:

Año Matriculas

(Unidades)

Variación

%

2010 259.753 -

2011 325.988 25%

Año Matriculas

(Unidades)

Variación

%

2012 310.464 -5%

2013 294.362 -5%

2014 326.017 11%

Tabla. 4_Vehículos matriculados entre el año 2010 y 2014 en Colombia. Andi 201210.

El ciclo de vida de las llantas requiere del uso de materias primas e insumos, a la vez que se generan residuos, desechos o subproductos que si no son debidamente manejados pueden afectar negativamente el medio ambiente. A las llantas se les debe hacer un correcto almacenamiento, que estén en lugares secos, ventilados, no expuestas al sol; se deben alejar de sustancias químicas, de objetos que pueda romper el caucho y superficies que absorban el calor como el asfalto. 5.3 USO DE LAS LLANTAS DE DESECHO11.

Muchas empresas han desarrollado proyectos con el fin de reutilizar las llantas usadas en otras aplicaciones diferentes al uso comercial que tienen, con el fin de contribuir con el medio ambiente y disminuir los altos volúmenes de llantas que se generan a diario en nuestro país. A continuación se muestra la descripción de algunas aplicaciones que se desarrollan con las llantas usadas, contribuyendo con el medio ambiente.



20

5.3.1 Llantas usadas en Pavimentos Hoy en día se construyen carreteras ecológicas, tomando mayor relevancia ya que conlleva al desarrollo sostenible, que es a lo que cada país le apunta con el fin de satisfacer necesidades sin comprometer los recursos y posibilidades de las generaciones futuras.

Las llantas son utilizadas en esta metodología con el fin de establecer mejoras mecánicas de las mezclas asfálticas cuyos beneficios son los siguientes (Barrientos C 2010):

Aumentar la rigidez a altas temperaturas de servicio mejorando la resistencia de las mezclas asfálticas a la deformación permanente.

Aumentar la viscosidad, permitiendo mejores espesores de película en el agregado de las mezclas asfálticas abiertas y reduciendo la exudación en tratamientos superficiales.

Reducir la rigidez a bajas temperaturas, evitando la figuración térmica.

Mejorar la resistencia a la fatiga de las mezclas asfálticas.

Reducir el endurecimiento en servicio, ampliando la vida útil de las mezclas asfálticas, ya que se mantienen las ventajas iníciales.

Fotografía 5_Preparación del material (Barrientos C 2010)12.



21

6. MARCO TEORICO

La contención de masas de suelo en terrenos escarpados siempre ha sido una necesidad para el desarrollo de diferentes civilizaciones, por lo que los materiales, diseños y las técnicas empleadas han venido evolucionando a través de la historia.

6.1 HISTORIA13:

La aplicación del concepto de muros de contención para la estabilización de taludes o laderas, se remonta al imperio romano en donde empleaban la técnica del Emplectum, consistente en crear dos hojas exteriores de sillares de piedra, rellenas de un mortero de cal con arena y cascotes, con el desarrollo de las civilizaciones y la tecnología, se fueron implementando nuevos sistemas y materiales, como el adobe, el ladrillo y el hormigón reforzado que permitieron construir estructuras cada vez más complejas y resistentes.

6.2 DEFINICIÓN:

Los muros de contención, son estructuras que cumplen la función de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontales producidos por el empuje de tierras, evitando el desmoronamiento y conteniendo del talud.

6.3 APLICACIÓN:

El muro de contención es capaz de prevenir la erosión, deterioro o colapso de la pendiente, utilizando llantas de varios tamaños, elevando el muro a determinada altura, con el objetivo de resistir las presiones producidas por la masa de suelo contenido.

6.4 CLASIFICACIÓN14:

Los tipos de muros de contención de uso más frecuente son:

13 GONZÁLEZ, Jeymy. Muros de contención. [En Línea]. 1ª edición. Cundinamarca, Bogotá: 2013. [Junio-25-2017]. Disponible en internet: http://murosdecontencion2013.blogspot.com.co/.pdf 14 UNIVERSIDAD DE CASTILLA – LA MANCHA. Muros de contención. [En Línea]. 1ª edición. Ciudad Real, España: 2011. [Junio-26-2017]. Disponible en internet: https://www.google.com.co/search?q=UCLM&oq=UCLM&aqs=chrome..69i57.6530j0j1&sourceid=chrome&ie=UTF-8.

http://murosdecontencion2013.blogspot.com.co/


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6.4.1 Muros De Gravedad: Son muros de hormigón en masa en los que la resistencia se consigue por su propio peso (figura 1a). Normalmente carecen de cimiento diferenciado, aunque pueden tenerlo (figura 1b).

Ilustración 1_Muros de gravedad.

6.4.2 Muros ménsula: Son los muros de contención de uso más frecuente y aunque su campo de aplicación depende de los costes de excavación, hormigón, acero, encofrado y relleno, se puede pensar que constituyen la solución más económica para muros de hasta 10 o 12 metros de altura.

Ilustración 2_Muro ménsula.

6.4.3 Muros de contrafuertes: Representan una evolución del tipo anterior. Al crecer la altura y por ende los espesores de hormigón, compensa aligerar las piezas con la solución de los contrafuertes, aunque conlleve un tramo de acero y encofrado más complicados y un hormigonado más difícil.


23

Ilustración 3_Muros de contrafuertes.

Los contrafuertes pueden disponerse en el trasdós (Figura 3a) o en el intradós (Figura 3b), aunque la primera solución es técnica y económicamente mejor, por colocarse el alzado en la zona comprimida de la sección en T que se forma, la segunda solución, además presenta un claro inconveniente estético.

6.4.4 Muros de bandejas: En los muros de bandejas se pretende contrarrestar parte del momento flector que se ha de resistir mediante la colocación de bandejas a distinta altura en las que se producen unos momentos de sentido contrario, debidos a la carga del propio relleno sobre las bandejas (figura 4).

Su inconveniente fundamental radica en la complejidad de su construcción. Puede representar una solución alternativa al muro de contrafuertes para grandes alturas, en los que para resistir el momento flector se aumenta el canto y se aligera la sección colocando los contrafuertes.

Ilustración 4_Muros de bandejas.


24

6.4.5 Muros cribas y otros muros prefabricados: El concepto de muro criba de piezas prefabricadas tiene su origen en muros análogos realizados con troncos de árboles. El sistema emplea piezas prefabricadas de hormigón de muy diversos tipos que forman una red espacial que se rellena con el propio suelo.

Ilustración 5_Muros criba.

6.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EXTERNA EN EL DISEÑO DE MUROS DE CONTENCIÓN POR GRAVEDAD.

Para el diseño de un muro de contención, en este caso para el diseño de los muros de llantas recicladas rellenas de suelo compactado, es importante tener claro los conceptos sobre el diseño de muros de gravedad, por esta razón en este capítulo se presentan los aspectos generales, como se dimensionan los muros, como se calculan las cargas de diseño, cálculo de la estabilidad externa, y la combinación de las cargas según la normativa que aplica para nuestro país.

6.5.1 ASPECTOS GENERALES En el diseño de todas las estructuras de contención es fundamental revisar su estabilidad, por eso se hace necesario los siguientes pasos:

1. Revisión por volteo respecto a la punta.

2. Revisión por falla de deslizamiento a lo largo de la base.

3. Revisión por falla de capacidad de carga de la base.


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a) Por volcamiento; b) por deslizamiento; c) por capacidad de carga; d) por falla Cortante por asentamiento profundo de un Suelo débil.

Ilustración 6_Revisiones de estabilidad en muros de contención en suelo reforzado. (Tomado de Braja M. 2012)15.

6.5.2 DIMENSIONAMIENTO DE MUROS DE RETENCIÓN16. Al diseñar muros de retención, un ingeniero debe suponer algunas de sus dimensiones. En el dimensionamiento esas suposiciones permiten que el ingeniero revise la estabilidad de secciones de prueba de los muros. Si las revisiones de estabilidad producen resultados indeseables, las secciones se pueden cambiar y volver a revisar. En la figura 8.3 se muestran las proporciones generales de varios componentes de muros de retención que se pueden utilizar en revisiones iniciales. Observe que la parte superior del cuerpo de cualquier muro de retención no debe ser menor que aproximadamente 0.3 m para colocar de manera apropiada el concreto. La profundidad, D, hasta el fondo de la losa base debe tener un mínimo

15 BRAJA, M Das. Fundamentos De Ingeniería De Cimentaciones. 7ª edición. Granjas, México: 2012. [Junio-28-2017]. P 381. 16 BRAJA, M Das. Fundamentos De Ingeniería De Cimentaciones. 7ª edición. Granjas, México: 2012. [Junio-28-2017]. P 377.


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de 0.6 m. Sin embargo, el fondo de la losa de base se debe colocar debajo de la línea de congelamiento estacional. Para muros de retención con contrafuertes, la proporción general del cuerpo y la losa de base es la misma que para los muros en voladizo. No obstante, las losas de los contrafuertes pueden ser de aproximadamente 0.3 m de espesor y espaciadas a distancias centro a centro de 0.3 a 0.7H.

a) muro de gravedad; b) muro en voladizo.

Ilustración 7_Esquema de dimensionamiento de muros de gravedad. (Tomado de Braja M. 2012).

6.5.3 CARGAS DE DISEÑO EN MUROS DE CONTENCIÓN17. En el diseño de los muros de tierra armada, y en todos los muros en general es necesario evaluar todas las condiciones de carga a las que va estar expuesta la estructura de contención, de igual forma para el diseño de los muros contención con llantas recicladas también se hace necesario hacer la evaluación de todas las cargas que pueden incidir en la estabilidad de la estructura, en los siguientes puntos se va a determinar cómo se va a evaluar la presión lateral de tierra, la evaluación de la sobrecarga por llenos, sobrecarga por cargas vehiculares y finalmente la evaluación de las cargas sísmicas.

17 GOZÁLEZ RODRIGUEZ, Egidio Oscar. Estandarización de técnicas de diseño y construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho. 1ª ed. Medellín: Oscar González, 2016. P 28 y 29.


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Ilustración 8_Esquema de muro de tierra reforzada con la aplicación de la carga viva.

6.5.4 APLICACIÓN DE LAS TEORÍAS DE LA PRESIÓN LATERAL DE TIERRA AL DISEÑO.

Las teorías fundamentales para calcular la presión lateral de tierra se estudiaron en el capítulo 7.

Para usar estas teorías en el diseño, un ingeniero debe hacer varias suposiciones simples. En el caso de muros en voladizo, el uso de la teoría de la presión de tierra de Rankine para las revisiones de estabilidad comprende trazar una línea vertical AB por el punto A, ubicado en el borde del talón de la losa de base en la figura 8.4a. La condición activa de Rankine se supone que existe a lo largo del plano vertical AB. Luego se pueden utilizar las ecuaciones de la presión de tierra de Rankine para calcular la presión lateral sobre la cara AB del muro. En el análisis de la estabilidad


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del muro se debe tomar en cuenta la fuerza Pa (Rankine), el peso del suelo arriba del talón y el peso Wc del concreto. La suposición para el desarrollo de la presión activa de Rankine a lo largo de la cara AB del suelo es teóricamente correcta si la zona de cortante limitada por la línea AC no es obstruida por el cuerpo del muro. El ángulo, h, que forma la línea AC con la vertical es.

(6.1)

Se puede utilizar un tipo de análisis similar para los muros de gravedad, como se muestra en la figura 8.4b. Sin embargo, también se puede emplear la teoría de la presión activa de tierra de Coulomb, como se muestra en la figura 8.4c. Si se aplica esta teoría, las únicas fuerzas que se consideran son Pa (Coulomb) y el peso del muro, Wc.

Ilustración 9_presion lateral para muro en voladizo.


29

Ilustración 10_presion lateral para muro de gravedad

Si se utiliza la teoría de Coulomb, será necesario conocer el intervalo del ángulo de

fricción ƍ´ del muro con varios tipos de material de relleno. Los siguientes son

algunos intervalos del ángulo de fricción del muro de mampostería o del muro de concreto macizo (simple):

Tabla. 5_ángulos de fricción según el material

En el caso de muros de retención ordinarios no se encuentran problemas de nivel freático y, por lo tanto, de presión hidrostática, aunque siempre se proporcionan instalaciones para el drenaje de los suelos que se retienen.

6.6 FACTORES DE SEGURIDAD DE ESTABILIDAD EXTERNA NORMATIVOS18

Haciendo una revisión de las normas, tanto las normas anteriores, como las normas actuales se construyó con cuadro comparativo de los factores de seguridad en condiciones estáticas, las diferencias que existen no son muy significativas, para las



30

condiciones estáticas se encontró que la norma es clara y específica para cada caso de evaluación los factores de seguridad que se deben cumplir.

Tabla. 6_Factores de seguridad tomados de las normas para condiciones

estáticas.

Realizando el mismo ejercicio anterior se encontró que la norma NSR-10 es la norma más clara y especifica los factores de seguridad que se debe cumplir para cada caso de evaluación de estabilidad de la estructura de contención.

6.7 NORMAS Y ENSAYOS.

Para el desarrollo del proyecto, nos fijaremos en los criterios establecidos en las siguientes normas de ensayo y manuales de construcción vial.

I.N.V. E – 161-07: DENSIDAD O MASA UNITARIA DEL SUELO EN EL TERRENO METODO DEL CONO DE ARENA 19.

I.N.V. E – 123 – 0720: ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR TAMIZADO.

I.N.V. E – 126 - 07: LIMITES DE ATTERBERG21.

Guía de la Construcción del muro de contención, con llantas usadas (Muro de Protección de Pendiente).

6.8 EQUIPO

Estación topográfica PENTAX

Juego de Tamices de #4, #8, #16, #30, #50, y #100

Equipo cono de arena

Bascula

Plomada

19 INVIAS, 2012. Normas y especificaciones INVÍAS. Instituto Nacional De Vías, Articulo E-161-07. 20 INVIAS, 2012. Normas y especificaciones INVÍAS. Instituto Nacional De Vías, Articulo E-123-07. 21 INVIAS, 2012. Normas y especificaciones INVÍAS. Instituto Nacional De Vías, Articulo E-125-07 y E-126-07.


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7. MARCO METODOLOGICO

7.1 MODELO METODOLOGICO:

Para el desarrollo de la investigación se aplicó el método experimental, donde se establecerá relaciones de causa-efecto, explicando los casos particulares dependientes de ellas.

Con el modelo se busca simular una masa de suelo que genere un empuje lateral sobre el muro y permita observar el tipo de falla y la magnitud de las deformaciones que este pueda sufrir

La finalidad de esta investigación se basó en determinar el comportamiento geotécnico de una estructura construida con llantas recicladas y de esta manera concluir cuales pueden ser sus aplicaciones y limitantes.

7.2 DESARROLLO DE LA INVESTIGACION

La metodología que permitió el desarrollo y aplicación del proyecto, se basó en un experimento que pretende simular unas condiciones críticas para una masa de suelo que permitan observar el comportamiento geotécnico de un muro construido con llantas recicladas.

7.3 DISEÑO DEL MODELO Y DEL MURO DE CONTENCION.

La premisa para el diseño del modelo es simular una sección de suelo en condición de deslizamiento, que al ser sometido a carga propia del suelo y cargas externas, genere un empuje lateral sobre el muro de contención, es así como se diseña una estructura en madera reforzada, con la capacidad de confinar la masa de suelo y con las dimensiones adecuadas para albergar un volumen considerable de material, a continuación se describe el proceso constructivo del modelo y del muro de contención.


32

Ilustración 11_Diseño modelo del muro de contención en llantas.

El modelo está diseñado para contener un volumen de suelo cercano a los 7 metros cúbicos, el muro está compuesto por 35 llantas y mide 1,55 m de altura, 3,05 m de ancho y 0,6m de espesor, tiene un peso estimado de 2150 kg.


33

7.4 MATERIALES.

Las llantas recicladas fueron recolectadas en el popular sector del 7 de agosto en la ciudad de Bogotá, caracterizado por ser el principal clúster de comercio para el sector automotriz, las muestras recolectadas fueron en su gran mayoría llantas para rin de 14” y 15”, ya que son las que mejor se adaptan a las dimensiones del diseño del muro.

Fotografía 6_sector 7 de agosto google maps.

Fotografía 7_Imagen. Llantas recicladas


34

Fotografía 8_madera para la estructura del modelo.

Fotografía 9_parales construcción de modelo.


35

Para la construcción de la estructura se emplearon tabla burra para las caras del cajón y madera rolliza para los parales.

Fotografía 10_suelo granular de la muestra

El material granular elegido como muestra de suelo en condición de deslizamiento, fue arena de peña, ya que al tener una baja capacidad de carga, va a generar un mayor empuje lateral, es el material más adecuado para simular una situación crítica.

Fotografía 11_herramientas empleadas en la construcción del modelo.


36

Las herramientas empleadas fueron prestadas por el área de recursos físicos de la universidad distrital, sede tecnológica.

Barra de acero

Pala

Pica

Hoyadora.

Pisón pequeño ( para el material contenido en las llantas)

Pisón grande ( para la muestra de suelo contenido en la estructura)

Herramienta menor.

7.5 CONSTRUCION DEL MODELO.

La construcción del muro se realizó en el lote el ensueño, adjunto a la Universidad Distrital sede tecnológica, en un espacio designado por el área de recursos físicos. La mano de obra contratada por los investigadores, para la construcción del modelo se conformó de: un maestro de obra, un oficial de obra y un ayudante.

Como primera medida fue necesario realizar un descapote del área, buscando obtener la superficie más regular posible.

Fotografía 12_descapote del terreno

Una vez se tuvo el área debidamente nivelada y despejada de vegetación, se procedió a hacer las excavaciones para los parales, los cuales se dejaron hincados 50 cm por debajo de la rasante.

.


37

fotografia 13_excavacion para fijacion de los parales

Fotografía 14_construccion del modelo

50 cm


38

Se aplica una base de limpieza con recebo común para el inicio de la construcción del muro.

Fotografía 15_Construcción en madera y modulación de las llantas.

Fotografía 16_ distribucion de las llantas para la construcción del muro..


39

El material granular contenido dentro de las llantas es compactado manualmente, aplicando 25 golpes con el pisón a la mitad del contenido de la llanta y otros 25 golpes al 50 % restante para garantizar un buen grado de compactación.

Fotografía 17_Compactacion del material

De la misma manera se compacta el material de relleno de la muestra, se van cargando capas de un espesor aproximado a los 30 cm y se hace la compactación manual.

Fotografía 18_instalacion de adhesivos de referencia


40

Una vez conformado el muro, se instalan de forma alineada unos adhesivos de color fluorescente en cada una de las llantas, que serven como punto de referencia de los desplazamientos que puede sufrir el muro cuando se someta a carga lateral.

A una distancia de 8,35 m, se ubica la estación PENTAX R1500, la cual cuenta con un sofisticado sistema de medición laser sin prisma, la cual permite registrar los desplazamientos de cada una de las llantas con precisión milimétrica.

Fotografía 19_registro de desplazamientos con estación topográfica

Teniendo el muro perfectamente plomado y referenciado, se hace el registro de cada una de las llantas que lo componen por medio de la estación, de esta manera obtenemos la posición exacta de los 35 elementos del muro respecto a la referencia suministrada por la estación.


41

7.6 DESARROLLO DEL EXPERIMENTO

A partir de la construcción del modelo y del muro de contención con llantas, se procede a cargarlo con la muestra de suelo para observar el comportamiento de los elementos para lo cual se hace la siguiente referencia alfanumérica.

Fotografía 20_modelo de muro construido

RESULTADOS PRIMERA LECTURA (metros)

1 2 3 4 5

A 8,479

8,400 8,373 8,370 8,441

B 8,481

8,391 8,371 8,373 8,440

C 8,483

8,395 8,372 8,381 8,443

D 8,485

8,408 8,371 8,384 8,444

E 8,481

8,398 8,371 8,380 8,440

F 8,476

8,384 8,369 8,375 8,441

G 8,477

8,400 8,368 8,378 8,443

Tabla. 7_Resultados de la primera lectura.

RESULTADOS PRIMERA LECTURA

8,479 8,400 8,373 8,370 8,441

8,481 8,391 8,371 8,373 8,440

8,483 8,395 8,372 8,381 8,443

8,485 8,408 8,371 8,384 8,444

8,481 8,398 8,371 8,380 8,440

8,476 8,384 8,369 8,375 8,441

8,477 8,400 8,368 8,378 8,443


42

Una vez tomada la lectura de cada una de las llantas, se procedió a cargar la estructura con la muestra de suelo.

Fotografía 21_cargue del modelo con la muestra de suelo

Con la estructura cargada de suelo (7m³) se genera un empuje lateral activo

actuando sobre el muro de contención, es así como se registra una segunda lectura buscando verificar si hubo algún tipo de desplazamiento.

Fotografía 22_modelo con suelo cargado


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RESULTADOS SEGUNDA LECTURA(metros)

1 2 3 4 5

A 8,465 8,388 8,353 8,352 8,430

B 8,473 8,376 8,356 8,360 8,435

C 8,479 8,385 8,358 8,371 8,434

D 8,48 8,401 8,359 8,377 8,439

E 8,478 8,393 8,364 8,377 8,437

F 8,476 8,391 8,363 8,374 8,437

G 8,477 8,400 8,366 8,377 8,438

Tabla. 8_Resultados de la segunda lectura.

En efecto, se registran unos desplazamientos de los elementos que conforman el muro que más adelante se analizaran.

Para concluir el experimento, se cargó el suelo con dos sobrecargas con el objetivo de generar un mayor empuje lateral sobre el muro, es así como se dispusieron dos recipientes cargados de agua con capacidad de 280 litros cada uno.

Fotografía 23_muro con sobrecarga aplicada


44

Se toma una lectura final de los desplazamientos sufridos por el muro a consecuencia de las cargas.

TERCERA LECTURA (metros)

1 2 3 4 5

A 8,438 8,350 8,309 8,307 8,393

B 8,451 8,350 8,322 8,323 8,405

C 8,461 8,367 8,322 8,342 8,411

D 8,469 8,388 8,344 8,355 8,427

E 8,473 8,387 8,356 8,365 8,429

F 8,476 8,386 8,358 8,365 8,436

G 8,477 8,395 8,366 8,376 8,438

Tabla. 9_Resultados de la tercera lectura.

Empleando la plomada es posible evidenciar una deformación del muro en su parte superior respecto a la base.

Fotografía 24_desplazamiento respecto a la base


45

7.7 DENSIDADES DE CAMPO

De acuerdo a las condiciones del experimento, se realiza una toma de densidades por el método de cono y una clasificación granulométrica del suelo in situ empleado para el relleno de las llantas y para arena que sirvió como muestra de suelo, con esto se busca una caracterización de los materiales granulares empleados.

PROCEDIMIENTO DENSIDAD SUELO IN SITU:

Compactación manual suelo dentro de la llanta reciclada: se realiza una compactación del material de relleno de la misma forma que se realizó en el muro, 25 golpes por cada mitad del volumen contenido.

Fotografía 25_compactacion de material.


46

Toma de densidad por el método del cono y arena.

Fotografía 26_toma de densidad por cono de arena

Tabla. 10_Densidad por método del cono.

Con los resultados obtenidos, se calcula una densidad para el material de relleno de 1,1 gr/cm³.

PESO CONO Y ARENA INICIAL (gr) 5960.0

PESO CONO Y ARENA FINAL (gr) 3578.5

PESO ARENA TOTAL USADA (gr) 2381.5

CONSTANTE DEL CONO (gr) 1527.3

PESO ARENA EL HUECO (gr) 854.2

DENSIDAD DE LA ARENA (gr/cm3) 1.5

VOLUMEN HUECO (cm3) 589.1

PESO SUELO EXTRAÍDO HUMEDO (gr) 625.2

DENSIDAD DEL SUELO (gr/cm3) 1.1


47

PROCEDIMIENTO DENSIDAD SUELO GRANULAR

Compactación manual arena dentro de la llanta reciclada: se realiza el mismo procedimiento basado en la norma I.N.V. E – 161-07 para obtener la densidad o masa unitaria del suelo.

Fotografía 27_compactacion material granular

Toma de densidad por el método del cono y arena.


48

Fotografía 28_toma densidad muestra de suelo

Tabla. 11_Densidad de muestra de suelo.

Con los resultados obtenidos, se calcula una densidad para la muestra del suelo que esta generando el empuje lateral de de 1,4 gr/cm³.

ARENA DATOS

PESO CONO Y ARENA INICIAL (gr) 5845

PESO CONO Y ARENA FINAL (gr) 3570

PESO ARENA TOTAL USADA (gr) 2275

CONSTANTE DEL CONO (gr) 1527,3

PESO ARENA EL HUECO (gr) 747,7

DENSIDAD DE LA ARENA (gr/cm3) 1,45

VOLUMEN HUECO (cm3) 515,66

PESO SUELO EXTRAÍDO HUMEDO (gr) 723

DENSIDAD DEL SUELO (gr/cm3) 1,40


49

7.8 CLASIFICACION DEL SUELO

Para el desarrollo del experimento se hace necesario hacer una caracterización de los materiales empleados, con el fin de conocer sus propiedades y la incidencia de estos en los resultados finales.

Tabla. 12_Clasificación suelos in situ 1.

PROYECTO: FECHA:

CLIENTE: ENSAYO N°: 1

SONDEO: M UESTRA No. 1 PROFUNDIDAD:

DESCRIPCIÓN:

LÍMITES DE CONSISTENCIA

LÍMITE LÍQUIDO

P1 gr: 200 P2 gr:

No. De Golpes 15 26 35 Tamiz Tamiz (mm) Peso Retenido % Retenido % Pasa

Vidrio No. 3" 76,20 0,0% 100,0%

P1 gr. 54,63 48,44 39,56 2" 50,80 0,0 0,0% 100,0%

P2 gr. 42,78 39,11 32,68 1" 25,40 0,0 0,0% 100,0%

P3 gr. 5,66 5,79 6,23 3/4" 19,05 0,0 0,0% 100,0%

% Humedad 31,9% 28,0% 26,0% 1/2" 12,70 0,0 0,0% 100,0%

3/8" 9,52 0,0 0,0% 100,0%

LIMITE PLASTICO # 4 4,75 0,0 0,0% 100,0%

10 2,00 0,0 0,0% 100,0%

Vidrio No. 40 0,42 0,0 0,0% 100,0%

P1 gr. 25,73 26,33 200 0,07 0,0 0,0% 100,0%

P2 gr. 21,34 21,83 Fondo 200,0 100,0% 0,0%

P3 gr. 5,61 4,73

% Humedad 27,9% 26,3%

RESULTADOS

Límite Liquido % 28,4%

Límite Plástico % 27,1%

Indice de Plasticidad % 1,3%

Humedad Natural % 40,1%

Indice de Liquidez 10,09

Indice de Consistencia -9,09

Indice de plasticidad en la carta 6,1%

Gravas % 0,0%

Arenas % 0,0%

Finos % 100,0%

CLASIFICACIÓN

FINOS

M L

OBSERVACIONES:

M URO DE CARGA CON LLANTAS RECILADAS 19/07/2017

LIMITES DE CONSISTENCIA

(LIMITE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO)

GRANULOMETRIA

INVE. 125,126 y 123

USC

UNIVERSIDAD DISTRITAL

1 0,00 m - 0,6 m

LIM O ORGANICO COLOR NEGRO

GRADACIÓN

0,0

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

10 100


50

Tabla. 13_Clasificación suelos in situ 2.

Se realiza una clasificación granulométrica de las muestras, que permite concluir que el suelo in situ es un limo organico con alto contenido de finos.

PROYECTO: FECHA:

CLIENTE: ENSAYO N°: 2

SONDEO: M UESTRA No. 2 PROFUNDIDAD:

DESCRIPCIÓN:

LÍMITES DE CONSISTENCIA

LÍMITE LÍQUIDO

P1 gr: 226 P2 gr:

No. De Golpes 12 25 36 Tamiz Tamiz (mm) Peso Retenido % Retenido % Pasa

Vidrio No. 3" 76,20 0,0% 100,0%

P1 gr. 37,86 17,60 38,62 2" 50,80 0,0 0,0% 100,0%

P2 gr. 25,70 13,18 26,87 1" 25,40 0,0 0,0% 100,0%

P3 gr. 4,80 4,25 5,48 3/4" 19,05 0,0 0,0% 100,0%

% Humedad 58,2% 49,5% 54,9% 1/2" 12,70 0,0 0,0% 100,0%

3/8" 9,52 0,0 0,0% 100,0%

LIMITE PLASTICO # 4 4,75 0,0 0,0% 100,0%

10 2,00 21,0 9,3% 90,7%

Vidrio No. 40 0,42 19,0 8,4% 82,3%

P1 gr. 25,02 20,78 200 0,07 12,0 5,3% 77,0%

P2 gr. 21,30 15,71 Fondo 174,0 77,0% 0,0%

P3 gr. 13,00 4,90

% Humedad 44,8% 46,9%

RESULTADOS

Límite Liquido % 49,5%

Límite Plástico % 45,9%

Indice de Plasticidad % 3,6%

Humedad Natural % 37,6%

Indice de Liquidez -2,26

Indice de Consistencia 3,26

Indice de plasticidad en la carta 21,5%

Gravas % 0,0%

Arenas % 23,0%

Finos % 77,0%

CLASIFICACIÓN

FINOS

M L

OBSERVACIONES:

M URO DE CARGA CON LLANTAS RECICLADAS 19/07/2017

LIMITES DE CONSISTENCIA

(LIMITE LIQUIDO Y LIMITE PLASTICO)

GRANULOMETRIA

INVE. 125,126 y 123

USC


1 0,6 m - 0,8 m

LIM O ARENOSO

GRADACIÓN

52,0

40,00%

45,00%

50,00%

55,00%

60,00%

65,00%

10 100


51

8 ANALISIS DE RESULTADOS.

8.1 ANALISIS DE DESPLAZAMIENTOS.

Uno de los objetivos principales del experimento, es evaluar los desplazamientos que sufrió el muro de contención, estos son los resultados captados topográficamente en metros.

RESULTADOS PRIMERA LECTURA (m)

1 2 3 4 5

A 8,479 8,400 8,373 8,370 8,441

B 8,481 8,391 8,371 8,373 8,440

C 8,483 8,395 8,372 8,381 8,443

D 8,485 8,408 8,371 8,384 8,444

E 8,481 8,398 8,371 8,380 8,440

F 8,476 8,384 8,369 8,375 8,441

G 8,477 8,400 8,368 8,378 8,443

Tabla. 14_Posición inicial de los elementos respecto a la estación antes de cargar el muro.

Registrada la referencia de cada una de las llantas, se procede a cargar el modelo con la muestra de suelo granular y se registra una segunda lectura de la posición de las llantas.

RESULTADOS SEGUNDA LECTURA (m)

1 2 3 4 5

A 8,465 8,388 8,353 8,352 8,430

B 8,473 8,376 8,356 8,360 8,435

C 8,479 8,385 8,358 8,371 8,434

D 8,48 8,401 8,359 8,377 8,439

E 8,478 8,393 8,364 8,377 8,437

F 8,476 8,391 8,363 8,374 8,437

G 8,477 8,400 8,366 8,377 8,438

Tabla. 15_Segunda lectura de posición con el modelo cargado.

A partir de los anteriores valores, obtenemos los desplazamientos generados por el empuje del suelo respecto a la posición inicial del muro.


52

DESPLAZAMIENTOS CON CARGA COMPLETA DE MASA DE SUELO (m)

1 2 3 4 5

A 0,014 0,012 0,02 0,018 0,011

B 0,008 0,015 0,015 0,013 0,005

C 0,004 0,01 0,014 0,01 0,009

D 0,005 0,007 0,012 0,007 0,005

E 0,003 0,005 0,007 0,003 0,003

F 0 0 0,006 0,001 0,004

G 0 0 0,002 0,001 0,005

Tabla. 16_Posición de los elementos con carga completa de más de suelo.

Se evidencia que el muro presenta desplazamientos principalmente en la sección superior, a continuación se presentan los gráficos de deformación de cada una de las columnas de llantas que componen el muro.

Gráfica 1_Desplazamientos de la columna #1 del muro.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-0,005 0 0,005 0,01 0,015

colu

mn

a d

e ll

anta

s 1

desplazamiento (mts)


53



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

-0,005 0 0,005 0,01 0,015 0,02

colu

mn

a d

e ll

anta

s 2


0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,01 0,02 0,03

colu

mn

a d

e ll

anta

s 3



54



0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,005 0,01 0,015 0,02

colu

mn

a d

e ll

anta

s 4


0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,005 0,01 0,015

colu

mn

a d

e ll

anta

s 5



55

A partir de los desplazamientos encontrados, se concluye que el muro presenta una falla por volcamiento, con una flecha máxima de 14 milímetros.

Adicional al empuje del suelo, se dispuso de una sobre carga en el suelo, representado por dos canecas con agua con capacidad de 280 litros cada una, después de un lapso de 2 horas se hizo un nuevo registro de los desplazamientos

TERCERA LECTURA (m)

1 2 3 4 5

A 8,438 8,350 8,309 8,307 8,393

B 8,451 8,350 8,322 8,323 8,405

C 8,461 8,367 8,322 8,342 8,411

D 8,469 8,388 8,344 8,355 8,427

E 8,473 8,387 8,356 8,365 8,429

F 8,476 8,386 8,358 8,365 8,436

G 8,477 8,395 8,366 8,376 8,438

Tabla. 17_Tercera lectura de posición con el modelo cargado.

La lectura arroja nuevos desplazamientos.

DESPLAZAMIENTO CON CARGA COMPLETA DE MASA DE SUELO Y TANQUES DE AGUA

0,027 0,038 0,044 0,045 0,037

0,022 0,026 0,034 0,037 0,03

0,018 0,018 0,036 0,029 0,023

0,011 0,013 0,015 0,022 0,012

0,005 0,006 0,008 0,012 0,008

0 -0,002 0,005 0,009 0,001

0 0,005 0 0,001 0

Tabla. 18_Desplazamientos con carga de masa de suelo y tanques de agua.


56

Se comprueba que la sobrecarga aplicada género nuevos desplazamientos.

Gráfica 6_Desplazamientos generados por sobrecarga columna #1.


0

1

2

3

4

5

6

7

8

-0,01 0 0,01 0,02 0,03

colu

mn

a d

e ll

anta

s 1


0

1

2

3

4

5

6

7

8

-0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

colu

mn

a d

e ll

anta

s 2



57



0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,02 0,04 0,06

colu

mn

a d

e ll

anta

s 3


0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,02 0,04 0,06

colu

mn

a d

e ll

anta

s 4



58

Gráfica 10_Desplazamientos generados por sobrecarga en columna #5.

Con la aplicación de la sobrecarga se observa que la falla por volcamiento se mantiene, con un desplazamiento máximo de 45 milímetros respecto a su posición original, en estructuras flexibles de este tipo o como los gaviones, es común encontrar deformaciones del orden del 5%.

8.2 ANALISIS DE ESTABILIDAD DEL MURO DE CONTENCION

Recabando la información obtenida en el modelo, se cuenta con las herramientas suficientes para para hacer el análisis de estabilidad del muro construido, para lo cual primero se determina el empuje activo ejercido por la muestra de suelo.

El empuje de tierras suele identificarse por un coeficiente que varía según el tipo de suelo y la inclinación del muro, la teoría aplicada para la determinación del empuje activo es la de Rankine.

Las variables a tener en cuenta para calcular el empuje lateral son:

Angulo de fricción interno del material.

Angulo de inclinación del talud.

Cohesión del material.

Densidad del material.

De acuerdo al ensayo de densidad por el método del cono de arena, la densidad para la muestra de suelo es 1420 Kg/m³.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0,01 0,02 0,03 0,04

colu

mn

a d

e ll

anta

s 5



59

Suelo del lleno Ɣ suelo kg/m³. Φ μ

granular suelto 1400 28° 0,4

granular compactación media 1600 33° 0,45

granular bien compactado 1700 38° 0,5

granular muy compactado 1900 45° 0,55

Tabla. 19_Propiedades de los materiales empleados usualmente en los llenos22.

El ángulo de fricción asumido según la tabla es 28°.

El k activo para un talud horizontal, está definido por la siguiente ecuación:

Ka = tan² (45° - Φ/2)

Reemplazando:

Ka = tan² (45° - 28°./2)

Ka = 0,36

8.2.1 EMPUJE ACTIVO DEL SUELO. El empuje activo para suelos granulares, según la teoría de Rankine, está definido por la siguiente ecuación:

Ep = Ka × Ɣsuelo × H²/2.

Por consiguiente se tiene:

Ep = 0,36 × 1420 kg/m³ × (1,55 m) ²/2 ×9,81m/s²

Ep = 6035.29 N*m

Este empuje genera un momento desestabilizador determinado de la siguiente forma:

MaH = Ea * H/3

MaH = 6035.29 N * 1,55m/3 = 3118,2 N.m

El momento estabilizador está dado por el peso propio del muro y se calcula de la siguiente manera.

22 ROCHEL AWAD, Roberto. Hormigón Reforzado Segunda Parte. 6ª ed. Medellín: Pontificia Bolivariana, 1999. P 79.


60

Peso por llanta con suelo in situ = 61,5 kg

Numero de llantas por columna = 7

Numero de llantas por metro lineal de muro = 1,67

W (por metro lineal de muro) = 61,5 * 7 * 1,67 ×9,81m/s² = 7045,56 N

Distancia entre base y aplicación del peso propio del muro= 0,3 metros.

De esta forma se obtiene que el momento estabilizador es:

MaV = 7045,56 N * 0,3 m = 2113,67 N.m

En resumen, estos son los momentos, fuerzas horizontales y fuerzas verticales actuantes sobre el muro.

Calculo de Momentos

V H x MaV MaH

(N) (N) (m) (N.m) (N.m)

P1 7045,56 0,30 2113,67

Ea 6035,29 0,52 3118,2

7045,56 6035,29 2113,67 3118,23

Con base en lo anterior, es posible determinar el factor de seguridad de la estructura a volcamiento y deslizamiento, de la siguiente manera:

Fs = Momento estabilizador = 2113,67 = 0,68 ≤ 1

Momento desestabilizador 3118,23

Para evaluar la estabilidad por deslizamiento, es necesario multiplicar la componente vertical del muro por la cohesión del material para obtener la componente horizontal que contrarresta el empuje activo del terreno.

El factor de seguridad por deslizamiento está dado por:

F.S = μV = 0,5 X 7045,56 = 0,58 ≤ 1

H 6035,29

Del anterior análisis se puede concluir que el muro en las condiciones de carga a las que fue sometido, fallo tanto por deslizamiento como por volcamiento, así como se pudo evidenciar en el experimento, esto, a razón que los momentos ejercidos por el empuje de tierras son superiores a los momentos correspondientes a las fuerzas estabilizadoras del muro.

Tabla. 20_Fuerzas y momentos actuantes sobre el muro.


61

A continuación se presenta el planteamiento anterior, formulado en un formato de Excel.

Tabla. 21_Análisis de estabilidad del muro.

De acuerdo a este análisis, se concluye que el peso del muro construido no es suficiente para generar el momento estabilizador necesario para contener el suelo de muestra.

Se plantea un escenario diferente, buscando que el muro construido con llantas, logre resistir el empuje lateral ejercido por la masa de suelo, por esta razón a continuación se hace el análisis un muro compuesto por dos secciones de llantas en serie, de esta forma se lograría duplicar el peso y espesor de la estructura.

Var. Valor Und.

H 1,55 m

fila 1 7,0 UND. gsuelo r 1420 kg/m3

f 28 grados

Ka 0,36

P1 u 0,50

w llanta 61,5 kg/und

Ea: 6035,29 N/m

.

A

.

V H x MaV MaH

(N) (N) (m) (N.m) (N.m) FS 0,68 < 1,00

P1 7045,56 0,30 2113,67

Ea 6035,29 0,52 3118,2 FS 0,58 < 1,00

7045,56 6035,29 2113,67 3118,23

Al Deslizamiento

Propiedades

0,52m

2. Análisis de estabilidad:

1,5

5

0,60

# de LLANTAS

Calculo de Momentos

Al Volcamiento

Factores de Seguridad

1. Predimencionamiento:

CONSTRUCCIÓN Y ANÁLISIS DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE MURO DE

CONTENCIÓN, FABRICADO CON LLANTAS RECICLADAS USANDO SUELO IN

SITU.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS

INGENIERIA CIVIL

Fecha: 24 /07/2017


62

Tabla. 22_Análisis de estabilidad de muro doble de llantas.

Al analizar la estabilidad de un muro de contención de llantas doble, en las condiciones iniciales, se logra determinar que tanto por deslizamiento como por volcamiento, el factor de seguridad es superior a 1, lo que indica que la estructura es estable.

8.2.2 ANALISIS DE ESTABILIDAD POR SOBRECARGA.

Como parte del experimento se dispuso en la parte superior del relleno, unos recipientes llenos de agua con capacidad de 280 litros cada uno, con el fin de generar una sobrecarga sobre el muro.

Var. Valor Und.

H 1,55 m


fila 2 7,0 UND. f 28 grados

Ka 0,36

P1 P2 u 0,50


Ea: 6035,29 N.m

.

A

.

V H x MaV MaH

(N) (N) (m) (N.m) (N.m) FS 2,71 > 1,00

P1 7045,6 0,30 2113,67

P2 7045,6 0,90 6341,01 FS 1,17 > 1,00

Ea 6035,3 0,52 3118,23

14091,1 6035,3 8454,68 3118,23

INGENIERIA CIVIL

Fecha: 24 /07/2017



SITU.



Propiedades

# de LLANTAS

1,5

5

0,52m

Calculo de Momentos Factores de Seguridad

Al Volcamiento

Al Deslizamiento

0,60 0,60



63

Tabla. 23_Análisis de estabilidad del muro con sobrecarga.

Evaluando la estabilidad del muro con la sobrecarga, se evidencia que el momento desestabilizador generado por la carga y la masa de suelo superan por casi el doble el momento estabilizador del muro.

Var. Valor Und.

H 1,55 m


f 28 grados

Ka 0,36

P1 u 0,50


N*m

Ea: 6035,29 N*m

. 0,775 m

A

.

V H x MaV MaH

(N) (N) (m) (N.m) (N.m) FS 0,37 < 1,00

P1 7045,56 0,30 2113,67

Ea 6035,29 0,52 3118,23 FS 0,38 < 1,00

W 3357,70 0,78 2602,22

7045,56 9392,99 2113,67 5720,45




SITU.

INGENIERIA CIVIL

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS Fecha: 24 /07/2017

Propiedades

# de LLANTAS

1,5

5

0,52m

3357,7

Sobrecarga

Al Volcamiento

Al Deslizamiento

8665N/m2


0,60



64

8.3 ANALISIS DE UN MURO EN GAVION.

Los muros en gavión son estructuras de gravedad que consisten en un cajón de malla metálica hexagonal relleno por lo general de piedra de cantera, entre sus principales características están:

Protección contra tensiones internas de tracción

Fácil alivio de presiones

Soportar asentamientos sin pérdida de eficiencia

Son de fácil construcción

Es una de las soluciones para contención de tierras más económica.

El comportamiento del muro de contención fabricado con llantas recicladas y el de un muro en gavión, son muy similares ya que ambas estructuras son articuladas y trabajan principalmente por su propio peso.

A continuación se presenta el análisis de un muro en gavión con las mismas dimensiones del muro de llantas, de acuerdo al texto consultado, Hormigón Reforzado de Roberto Rochel Awad, se sugiere asumir un peso específico para muros en gavión de 1600 kg/m³.


65

Tabla. 24_Análisis de estabilidad de muro en gavión.

Al evaluar el gavión por deslizamiento y por volcamiento, se obtienen unos factores de seguridad de 1,42 y 1,23 respectivamente

Var. Valor Und.

H 1,55 m

gsuelo r 1420 kg/m3

f 28 grados

Ka 0,36

P1 u 0,50

ggavion 1600 Kg/m3

Ea: 6035,29 Tn/m

.

A

.

V H x MaV MaH

(N) (N) (m) (N.m) (N.m) FS 1,40 > 1,00

P1 14582,40 0,30 4374,72

Ea 6035,29 0,52 3118,23 FS 1,21 > 1,00

14582,40 6035,29 4374,72 3118,23

INGENIERIA CIVIL

Fecha: 24 /07/2017



SITU.



Propiedades

1,5

5

0,52m


Al Volcamiento

Al Deslizamiento

0,60



66

9. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN ECONÓMICA ENTRE DOS MUROS DE CARGA FLEXIBLES (MURO EN LLANTAS RECICLADAS VS MURO DE GAVIÓN).

Apoyados en la experiencia de la construcción de un muro con llantas recicladas, a continuación se relacionan los análisis de precios unitarios respectivos, con el fin de obtener una base de comparación económica:

Tabla. 25_análisis de precios unitarios muro en gavión.

ITEM:

UNIDAD:

I. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Tipo Tarifa/Hora Rendimiento Valor-Unit.

1.875$ 2,00 3.750$

-$

Sub-Total 3.750$

II. MATERIALES Y CONSUMIBLES

Unidad Precio-Unit. Cantidad Valor-Unit.

M3 65.000$ 0,55 35.750$

M2 15.780$ 3,00 47.340$

-$

Sub-Total 83.090$

IV. MANO DE OBRA

Jornal Prestaciones Jornal Total Rendimiento Valor-Unit.

Hr 20.290$ 0,4 8.116$

Hr 15.684$ 0,25 3.921$

Hr 11.994$ 0,25 2.999$

-$

Sub-Total 15.035$

Total Costo Directo 101.875$

OFICIAL CIVIL

OBRERO

Trabajador

MAESTRO CIVIL

Descripción

RAJON

MALLA PARA GAVION

HERRAMIENTAS MENORES OBRAS CIVIL

Construcción de gaviones (Incluye material a todo costo) el material suministrado debe ser

piedra Rajón.

M3

Descripción

ITEM:

UNIDAD:

I. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Tipo Tarifa/Hora Rendimiento Valor-Unit.

1.875$ 2,00 3.750$

-$

Sub-Total 3.750$

II. MATERIALES Y CONSUMIBLES

Unidad Precio-Unit. Cantidad Valor-Unit.

M3 65.000$ 0,55 35.750$

M2 15.780$ 3,00 47.340$

-$

Sub-Total 83.090$

IV. MANO DE OBRA

Jornal Prestaciones Jornal Total Rendimiento Valor-Unit.

Hr 20.290$ 0,4 8.116$

Hr 15.684$ 0,25 3.921$

Hr 11.994$ 0,25 2.999$

-$

Sub-Total 15.035$

Total Costo Directo 101.875$

OFICIAL CIVIL

OBRERO

Trabajador

MAESTRO CIVIL

Descripción

RAJON

MALLA PARA GAVION

HERRAMIENTAS MENORES OBRAS CIVIL

Construcción de gaviones (Incluye material a todo costo) el material suministrado debe ser

piedra Rajón.

M3

Descripción


67

Tabla. 26_Análisis de precios unitarios muro en llantas.

Realizando el respectivo análisis de precios unitarios se puede evidenciar que el muro de carga en gavión es un 78.77% más costoso que el muro en llantas recicladas utilizando suelo in situ como material llenante, sin tener en cuenta que la mano de obra para el muro en llantas puede ser ejecutada en gran parte por ayudantes y el rendimiento para su ejecución es mayor.

.


APU

CUADRO DE ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS ITEM: 1

UNIDAD: m3

MANO DE OBRA

DESCRIPCION Cantidad Unid. Rend.HH/UN Vr. HH Valor Parcial V TOTAL

OFICIAL CIVIL 1 HH 0.50 7,008$ 3,504$

OBRERO 1 HH 0.50 4,496$ 2,248$

SUBTOTAL MANO DE OBRA 5,752$

MATERIALES EN OBRA

DESCRIPCION Y REFERENCIA Unid. CANTIDAD VR.UNIT Valor Parcial V TOTAL

UND 13.00 500$ 6,500$

Desperdicios 0% % 0.00

SUBTOTAL MATERIALES 6,500$

EQUIPO

DESCRIPCIPON Especif. Unid. Rend.HM/Un Vr.UNITA. Valor Parcial V TOTAL

1.00 1.00 1,875$ 1,875$

1.00 0.13 60,000$ 7,500$

SUBTOTAL EQUIPOS 9,375$

FIRMA AUTORIZADA

I.C.I. S.A.S. TOTAL COSTO DIRECTO 21,627$

HTAS MENORES OBRA CIVIL

RETROCARGADOR

PROPUESTA ECONÓMICA PARA DESARROLLAR LAS ACTIVIDADES DE UN

MURO EN LLANTAS RECICLADAS CON MATERIAL IN SITU.

MURO EN LLANTAS RECICALDAS CON SUELO IN SITU COMO LLENANTE

LLANTAS RECICLADAS


68

10. RESULTADOS.

Para un muro construido con las especificaciones del experimento, el empuje lateral máximo que puede resistir es de 4060 N.m

El empuje lateral ejercido por el suelo escogido es de 6035,3 Newton por metro lineal de muro y su resultante esta aplicada a una altura de 0,52 metros respecto a la base

El muro ensayado presento falla tanto por deslizamiento como por volcamiento, con unos desplazamientos máximos de 0,005 metros y 0,015 metros respectivamente.

De acuerdo al análisis de precios unitarios realizado para un muro construido con llantas y un muro de gavión de las mismas dimensiones, se concluye que el costo de un muro de llantas recicladas es 78 % más económico.

Para un muro de contención elaborado con llantas rin 14” y relleno con material in situ, El peso para una altura de 1,55 por metro de lineal es de 718 kg.


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11. CONCLUSIONES

Se comprobó en la teoría de muros de gravedad y experimentalmente, que las fuerzas estabilizadoras por el muro construido con llantas recicladas, son insuficiente para contener una masa de suelo suelta para una altura de 1,55 metros debido a que se evidencio una falla por volcamiento.

Para un muro construido con las especificaciones del experimento, el empuje lateral máximo que puede resistir es de 4060 N.m

El muro construido con llantas y suelo in situ resulto ser inestable ante la carga actuante, se atribuye este hecho a que el material de relleno empleado posee un bajo peso específico.

A partir del modelo realizado, se concluye que para contener un suelo con un empuje de 6035,3 N.m, el muro construido con llantas debe ser de doble sección, de manera que por su propio peso logre contrarrestar el momento desestabilizador.

La estabilidad de muros de contención con llantas recicladas resulta beneficiada, empleando materiales más pesados como recebo, una opción es complementar el relleno granular con rajón o suelo cemento.

Al comparar teóricamente el muro construido en el modelo, con un muro en gavión de las mismas dimensiones, se logró determinar que el muro en gavión es un 89% más resistente, esto se atribuye principalmente, al bajo peso unitario del suelo in situ con el que se rellenaron las llantas.

Se evaluó gráficamente los desplazamientos presentados en cada una de las columnas de llantas que componen el muro, encontrando unos desplazamientos máximos de 0,015 metros para el modelo cargado con el suelo y de 0,046 metros con la sobrecarga aplicada, ambos ubicados en la parte superior del muro, por consiguiente se concluye que el muro fallo por volcamiento.


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12. OTRAS OBSERVACIONES:

Las estructuras construidas con llantas recicladas, gozan de una gran permeabilidad debido al espacio resultante entre llanta y llanta, sin embargo, se sugiere la implementación de geotextiles o materiales drenantes tras el muro que impidan la pérdida de finos.

Existen diferentes configuraciones de muro que pueden ser objeto de estudio en futuros trabajos de tesis, por ejemplo: la construcción de muros con llantas de vehículos pesados, la construcción de muros con la disposición de las llantas trabada, el uso de suelo mejorado como relleno de llantas en un muro de contención, la implementación de refuerzos longitudinales en acero para muros de llantas, etc.

Una de las limitantes de esta práctica es la altura que puede alcanzarse con este tipo de estructuras, en el modelo se observaron desplazamientos para una altura de 1,55 metros, razón para descartar un muro construido con llantas para alturas superiores a 2 metros.


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13. BIBLIOGRAFIA

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