Ante la necesidad de reciclar llantas de desecho, han surgido investigaciones en las que se plantea su reutilización, como por ejemplo en su uso como material de
Imagen 5: Actividades desarrolladas durante la fab ricación de sillón a partir de llantas (Durán X. et al. 2013).
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refuerzo en la construcción de muros de tierra para la estabilización de taludes. Las investigaciones se basan principalmente en evaluar el comportamiento de estas estructuras como estructuras de contención, empleando no solo evaluaciones experimentales, sino también análisis numéricos del sistema llanta y tierra de refuerzo. Para el manejo de estos residuos no biodegradables, la empresa Kabushiki-Kaisha Kansai, desarrolló una tecnología que permite el reciclaje de residuos sólidos, donde se incluyen actividades de recuperación.
La empresa también comenzó a ofrecer tiras de neumáticos para la utilización de combustibles. La primera investigación para el uso de refuerzo en suelos con neumáticos viejos, fue realizada en Francia en 1976.
Los análisis presentaron buenos resultados al considerar refuerzo con neumáticos de paredes verticales en suelo, o en laderas (Long N. T. 1993). El primer proyecto en Inglaterra usando llantas recicladas, se desarrolló con la construcción de un muro experimental de gravedad en West Yorkshire (Huat et al. 2008) realizaron una investigación sometiendo llantas de R12 y R15 a ensayos de tracción.
La primera prueba incluyó la medición de la resistencia de la llanta al ser sometido a alargamiento, aplicando una tensión a una velocidad constante de 50 mm/min, hasta llevarlo a ruptura, registrando la fuerza al momento de la falla.
La resistencia a tracción medida fue de 55,81 kN, con una desviación de 15,19 kN. Posteriormente se realizaron pruebas de tracción en tiras neumáticos, sin embargo la prueba de campo más representativa fue la realizada a gran escala, para evaluar un muro de tierra armada conformado con llantas de reciclaje.
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El sistema de confinamiento consistió en unir llantas para rellenarlas con suelo residual cohesivo, puestas en capas sucesivas a manera de estructura. Las llantas fueron atadas entre sí con una cuerda de polipropileno y colocadas en capas escalonadas hasta alcanzar 7,0 m de ancho por 5,0 m de altura en un ángulo de inclinación de 45°. La estructura fue monitoreada con placas de asentamiento y celdas de presión.
Los asentamientos de la estructura fueron de 14, 26 y 59 mm para las placas colocadas en el muro, Los resultados en general fueron buenos, considerando que además la compactación no estaba en 90% de la máxima densidad en seco. (Lazizi et al. 2014) presentaron un análisis numérico para evaluar el comportamiento de muros con relleno de arena, uno de los cuales estaba reforzado con la inclusión de llantas. Los resultados mostraron que el valor de falla elástica de Von Mises era mucho menor para la estructura con el lleno reforzado, lo que indica que se genera una mayor estabilidad para la estructura conformada.
Para la evaluación de los parámetros de suelo que intervienen en el sistema de suelo reforzado con llantas de reciclaje, (Baroni & Specht 2006), realizaron un análisis paramétrico basado en ensayos de laboratorio con diferentes tipos de llantas, considerando la altura del muro, las características del suelo del lleno,
Imagen 6: Vista general de la ob ra desarrollada con llantas de refuerzo (Huat et al. 2008).
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presencia de niveles de agua y el ángulo de fricción interna del suelo; además presentan un análisis estadístico de la influencia de cada variable en el sistema y especialmente en la base de la estructura dimensionada.
Entre los resultados obtenidos por (Baroni et al. 2012), se encuentra la variación del peso específico de un mismo suelo según el tipo de llanta que sea utilizada para la construcción del muro, donde se concluye que la variación en los valores del peso específico del material, radica en la manera como se realice el llenado y la compactación del material y dependiendo de la facilidad que se tenga para realizar el llenado y compactación al interior de la llanta.
Figura 2: Asentamientos presentados en las placas dispuestas en el muro reforzado con llantas recicladas
Tabla 3: Pesos específicos en el sistema de suelo reforzado con llantas modificado de (Baroni et al. 2012).
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(Baroni et al. 2012), también evaluaron el comportamiento de una estructura construida en la margen de un talud de un arroyo, en el cual se efectuó inicialmente la limpieza y nivelación del terreno en la cual se puso un geotextil y un elemento filtrante para el control del aguas provenientes de la ladera. Posteriormente se pusieron las llantas en dos filas en una distribución ortorrómbica, con el fin de garantizar un mayor entrelazado entre el sistema que contribuyera a una mayor estabilidad.
Las llantas de la estructura fueron unidas entre sí, con alambre galvanizado No. 16 y rellenas con bloques de roca, ante la posibilidad de erosión interna causada por el flujo del agua del arroyo. En la figura siguiente se observa el esquema de la configuración realizada en campo.
Figura 3: Planta inferior del muro en llantas (modificado: Baroni et al. 2012).
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Los análisis indican que el conjunto (llanta, agregado y geotextil) puede ser descrito como un material permeable y que absorbe las deformaciones en conjunto. En cuanto a la estructura, el muro con sección transversal de 2,30 m, se presentó como una alternativa segura para la contención del talud de 2,60 m de altura cuyos esfuerzos horizontales se estimaron en 20,28 kN/m. Además de ser económico, este tipo de muros de contención son una solución ambiental para la reutilización de llantas recicladas (Baroni et al. 2012). Un amplio proyecto de investigación fue desarrollado en la PUC en Río de Janeiro con el propósito de estudiar la utilización de llantas usadas en obras de ingeniería civil, especialmente en su uso en la construcción de muros de tierra (Sieira 2009).
El proyecto estuvo centrado en la construcción de un muro experimental instrumentado, ejecutado con llantas colocadas en filas horizontales. En el muro, las llantas fueron amarradas con alambre o con cuerda y rellenadas con suelo compactado (Sieira et al. 2001). El muro se construyó en un área plana en Río de Janeiro, cercano a una ladera que presentaba señales de inestabilidad, considerando para éste una longitud de 60,0 m y una altura de 4,0 m, para lo que
Figura 4: Sección transversal del muro construido modificado: (Baroni et al, 2012)
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se utilizaron 15 mil llantas recicladas. Se usaron llantas de 0,60 m de diámetros y de 0,20 m de ancho, las cuales son las dimensiones típicas de autos particulares. Las llantas eran puestas de manera horizontal, amarradas entre sí y posteriormente rellenas con material residual característico de la zona, el cual era compactado al interior de la llanta. Detrás del muro fue ejecutado un lleno con el mismo tipo de material utilizado para rellenar las llantas. Al finalizar la construcción del muro, fue adicionada una sobrecarga de 2,0 m de altura de suelo sobre el lleno construido en la parte posterior al muro.
La construcción del muro fue realizada con equipos leves y sin la necesidad de mano de obra calificada. Después de la limpieza y la nivelación del terreno, se dispuso una primera hilera de llantas directamente sobre la superficie. Las demás hileras fueron puestas de manera intercalada, de tal manera de formar una estructura entrelazada con hileras desalineadas y con menos espacios de vacíos (Sieira 2009).
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Después de la fase de amarrado, los espacios vacíos fueron rellenos con suelo local y compactado, en camadas de 0,25 m de espesor. La compactación del suelo en el interior de las llantas fue ejecutada con un compactador hidráulico manual. La construcción del muro de llantas consiste en una secuencia de operaciones tales como la colocación de las llantas, la unión mediante amarre de las llantas, compactación del suelo en el interior de las llantas y colocación de la fila de llantas sub-siguiente. El proceso se repite hasta alcanzar la altura específica del proyecto.
El trabajo desarrollado (Medeiros et al. 1997) tuvo como principales objetivo analizar la viabilidad de construcción de muros de llantas, determinar los parámetros representativos del material compuesto (Suelo-llanta) y analizar las deformaciones en el muro. El peso específico del material fue determinado a partir de ensayos de densidad en campo. Los resultados indican que el peso específico del conjunto suelo-llantas varía entre 15,5 kN/m3 cuando se utilizan llantas enteras y de 16,50 kN/m3 cuando son utilizadas llantas cortadas. De esta manera se verifican que la remoción de una banda lateral, produce un material con mayor densidad, teniendo en cuenta la mayor facilidad de compactación del suelo en el interior de las llantas. La deformación de las diferentes secciones del muro fueron analizadas numéricamente a partir de un programa de elementos finitos utilizando los parámetros definidos por (Sieira et al. 2001), obteniéndose módulos de deformación iguales a 1,8, 2,5, 3,0, y 2,5 MPa para las diferentes secciones analizadas.
De la misma manera que con el peso específico, se presentó mayor rigidez del conjunto suelo-llantas en las que se cortó el borde lateral de las llantas. Los análisis se realizaron confrontando los desplazamientos horizontales medidos por la instrumentación instalada en campo (inclinómetros), con los previstos en los análisis numéricos.
Con base en los análisis realizados, se pudo concluir que la remoción de la banda lateral de la llanta reduce de manera significativa la magnitud de los
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desplazamientos con una diferencia de aproximadamente de 12,0 mm. En el caso del elemento de amarre, se concluye que el uso de alambre reduce los desplazamientos horizontales en hasta un 20%. La elección del tipo de amarre también llevó a considerar aspectos prácticos para facilitar la construcción del muro. Durante el proceso constructivo, se verificó que mientras el alambre permite ser ajustado con alicate común, el amarre con cuerda es más trabajoso y demorado debido a que requiere la ejecución de un nudo especial del tipo marinero.
La construcción del muro experimental desarrollado por (Sieira 2009) mostró la viabilidad de la técnica como una alternativa que combina la eficiencia mecánica de la llanta y el bajo costo para su ejecución, al compararse con alternativas convencionales de estabilización de laderas. Además, es importante resaltar la facilidad constructiva con la que se puede efectuar este tipo de solución.
En Colombia, se han desarrollado casos exitosos usando muros en llantas para la estabilidad de taludes como sistemas de contención, por ejemplo el muro construido con llantas en tierra armada en el barrio Fuente Clara, sector La Iguaná de la ciudad de Medellín.
Figura 6; Comparación de los desplazamientos horizontales presentados en las llantas con b andas laterales cortadas contra las
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La construcción de esta obra de mitigación contó con la participación activa de la comunidad y con el apoyo de ingenieros del sector privado, que se hicieron presentes con diversos materiales (Carmona G. 2014).
El sector intervenido presentaba inestabilidad, debido a las filtraciones de aguas y a las continuas lluvias, por lo que se hizo necesaria la construcción de un sistema de contención para la protección del sector, razón por la cual, la Secretaría de Desarrollo Social por medio del equipo técnico de la Gerencia de La Iguaná, brindó acompañamiento y capacitación a la comunidad en la elección, corte y amarre de las llantas, para que participaran en la construcción. El primer muro de este tipo se construyó en el cruce peatonal de los barrios Blanquizal y Olaya Herrera, beneficiando a más de 500 personas que lo utilizan diariamente.
En el Cerro de la Bandera en la ciudad de Cali, se realizaba una explotación artesanal de carbón, lo cual afectó de modo significativo la estabilidad de la zona. Se observó la presencia de áreas erosionadas producto de la minería, al mismo tiempo se observaron procesos de regeneración natural favoreciendo la cobertura de los suelos de la zona. Se consideró la ejecución de una especie de terraza a nivel, sobre la cual van ubicadas las llantas, para formar unos trinchos.
Las llantas fueron colocadas a nivel, por una parte para dar la estructura a la trinchera, y por otro para dar al mismo el consolidado aplomo, y así de este modo evitar su movimiento o inestabilidad.
La primera línea de llantas, debe quedar nivelada y firmemente asentada, a fin de favorecer el asentamiento de las otras llantas, que darán la altura necesaria al trincho. Cuando hay disponible rocas, las llantas son llenadas con las mismas con el objetivo de dar solidez a las estructura y de este modo dar una adecuada resistencia y aplomo al trincho (Martínez A. 2007).
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3.6.5 Construcción de muros de tierra reforzada con llantas de desecho en la