Comportamiento del concreto ante cargas de compresión agregando el SRD como dispositivo disipador de energía, usando caucho reciclado

Autores/as

  • Jorge Frank Tovar Rodríguez 1Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y Civil, Universidad Nacional De San Cristóbal De Huamanga, Ayacucho, Perú
  • Francisco Javier Taipe Carbajál Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de San Cristóbal de Huamanga, Ayacucho, Perú https://orcid.org/0000-0001-5733-9396

DOI:

https://doi.org/10.21754/tecnia.v33i2.1583

Palabras clave:

Neumáticos, Concreto, Resistencia, Elasticidad, Energía

Resumen

En esta investigación se estudió el comportamiento lineal y no lineal del concreto con el objetivo de incrementar la capacidad de absorción de energía para su uso en edificaciones comunes para comunidades de bajos recursos y que se encuentran en zonas de alto peligro sísmico. Se usó caucho reciclado de Neumáticos Fuera de Uso (NFU) para fabricar el SRD (Dispositivo Acero-Caucho, por sus siglas en inglés) el cual consiste en una serie de capas de caucho de 5mm de espesor y capas de acero de 2mm de espesor, habilitados de forma circular de 5cm de diámetro y puestos uno sobre otro asemejando un “sándwich”. Este dispositivo se colocó al interior de las probetas de concreto. Los especímenes de ensayo fueron de cuatro tipos: convencionales (PC, sin SRD) y modificados (PM, con SRD), estos últimos a su vez, de tres subtipos en función de la cantidad de capas de caucho colocados entre capas de acero (PM1, PM2 y PM3). Se llevaron a cabo ensayos experimentales a compresión según el estándar ASTM C469 y complementados con ensayos en elementos finitos mediante un software confiable. Los resultados mostraron que el SRD reduce la resistencia a la compresión en un rango del 13% al 17% y también reduce el módulo de elasticidad en un rango del 3.30% al 10%, ambos respecto a la probeta convencional. Sin embargo, el SRD aumentó la capacidad de disipar energía mediante un desarrollo progresivo del daño y mayores deformaciones residuales en las probetas modificadas.

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Citas

[1] K. Lamprea, A. Bressy, C. Mirande-Bret, E. Caupos y M-C. Gromaire, “Alkylphenol and bisphenol A contamination of urban runoff: an evaluation of the emission potentials of various construction materials and automotive supplies”, Environ. Sci. Pollut. Res., vol. 25, pp. 21887-21900, may. 2018, doi: https://doi.org/10.1007/s11356-018-2272-z

[2] C. Halsband, L. Sorensen, A. M. Booth y D. Herzke, “Car Tire Crumb Rubber: Does Leaching Produce a Toxic Chemical Cocktail in Coastal Marine Systems?”, Front. Environ. Sci., Jul. 2020, doi: 10.3389/fenvs.2020.00125. [online]. Disponible: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fenvs.2020.00125/full

[3] M. Capolupo, L. Sorensen, K. D. R. Jayasena, A. M. Booth y E. Fabbri, “Chemical composition and ecotoxicity of plastic and car tire rubber leachates to aquatic organisms”, Water Res., vol. 169, no. 115270, feb. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115270

[4] P. J. Kole, A. J. Lohr, F. G. A. J. Van Belleghem y Ad M. J. Ragas, “Wear and Tear of Tyres: A Stealthy Source of Microplastics in the Environment”, Int. J. Environ. Res. Public Health, vol. 14, no. 10, oct. 2017, doi: 10.3390/ijerph14101265

[5] I. Sadiktsis, C. Bergvall, C. Johansson y R. Westerholm, “Automobile Tires-A Potential Source of Highly Carcinogenic Dibenzopyrenes to the Environment”, Environ. Sci. Technol., vol. 46, no. 6, pp. 3326-3324, feb. 2012, doi: https://doi.org/10.1021/es204257d

[6] S. H. Bransma, M. Brits, Q. R. Groenewoud, M. J. M. Van Velzen, P. E. G. Leonards y J. de Boer, “Chlorinated Paraffins in car Tires Recycled to Rubber Granulates and Playground Tiles”, Environ. Sci. Technol., vol. 53, no. 13, pp. 7595-7603, jun. 2019, doi: https://doi.org/10.1021/acs.est.9b01835

[7] M. Lamour y A. Cecchin, “Recycling waste rubber tyres in construction materials and associated environmental considerations: A review”, Resour Conserv Recycl., vol. 293, no. 123368, jul. 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123368

[8] A. Mohajerani et al., “Repurposed materials in construction: A review of low-processed scrap tires in civil engineering applications for disaster risk reduction”, Constr Build Mater., vol. 155, no. 104679, abri. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104679

[9] N. Alvarez, J. Gutierrez, G. Duran y L. Pacheco, “Experimental study of the mechanical effect of a clayey soil by adding rubber powder for geotechnical applications”, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 758, no. 012057, feb. 2020, doi: 10.1088/1757-899X/758/1/012057

[10] X. Shu y B. Huang, “Recycling of waste tire rubber in asphalt and Portland cement concrete: An overview”, Constr Build Mater., vol. 67, Part B, pp. 217-224, set. 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.11.027

[11] M. Valente y A. Sibai, “Rubber/crete: Mechanical properties of scrap to reuse tire-derived rubber in concrete; A review”, J. Appl. Biomater., jun. 2019, doi: https://doi.org/10.1177/2280800019835486. [online]. Disponible: https://journals.sagepub.com/home/jbf

[12] A. Siddika, Md. A. Al Mamun, R. Alyousef, Y.H. M. Amran, F. Aslani y H. Alabduljabbar, “Properties and utilizations of waste tire rubber in concrete: A review”, Constr Build Mater., vol. 224, no. 10, pp. 711-731, nov. 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.108

[13] Nelson Flores Medina, Darío Flores Medina, F. Hernández-Olivares y M.A. Navacerrada, “Mechanical and thermal properties of concrete incorporating rubber and fibres from tyre recycling”, Constr Build Mater., vol. 144, pp. 563-573, jul. 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.196

[14] A.R. Khaloo, M. Dehestani y P. Rahmatabadi, “Mechanical properties of concrete containing a high volume of tire-rubber particles”, J. Waste Manag., vol. 28, no. 12, pp. 2472-2482, dic. 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2008.01.015

[15] R. Roychand, R. J. Gravina, Y. Zhuge, X. Ma, O. Youssf y J. E. Mills, “A comprehensive review on the mechanical properties of waste tire rubber concrete”, Constr Build Mater., vol. 237, no. 117651, mar. 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117651

[16] V. L. Shulman, “Tire Recycling”, Waste., vol: Second Edition, no. chapter 26, pp. 489-515, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815060-3.00026-8

[17] K. Formela, “Sustainable development of waste tires recycling technologies – recent advances, challenges and future trends”, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, vol: 4, no. 3, pp. 209-222, jul. 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.aiepr.2021.06.004

[18] Shin-ichi Sakai et al., “An international comparative study of end-of-life vehicle (ELV) recycling systems”, J. Mater. Cycles Waste Manag., vol: 16, pp. 1-20, 2014, doi: 10.1007/s10163-013-0173-2

[19] M. Nadal, J. Rovira, J. Díaz-Ferrero, M. Schuhmacher y J. L. Domingo, “Human exposure to environmental pollutants after a tire landfill fire in Spain: Health risks”, Environ. Int., vol: 97, pp. 37-44, oct. 2016, doi: 10.1016/j.envint.2016.10.016.

[20] G. Rosana, P. María Josefina, I. Patricia, K. Jerónimo, A. Ricardo y S. A. María Paz, “Ecological Roofing Tiles Made With Rubber And Plastic Wastes”, Adv. Mater. Res., vol: 844, pp. 458-461, nov. 2013, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.844.458

[21] T. Khudyakova, Andrey Shmidt y Svetlana Shmidt, “Sustainable development of smart cities in the context of the implementation of the tire recycling program”, Entrepreneurship Sustain. Issues, vol: 8, no. 2, pp. 698-715, dic. 2020, doi: http://doi.org/10.9770/jesi.2020.8.2(42)

[22] M. Villar – Vega y V. Silva, “Assessment of earthquake damage considering the characteristics of past events in South America”, Soil Dyn. Earthq. Eng., vol: 99, pp. 86-96, ago. 2017, doi: 10.1016/j.soildyn.2017.05.004

[23] K. Okazaki, K. S. Pribadi, D. Kusumastuti y T. Saito (Set. 2012), Comparison of Current Construction Practices of Non-Engineered Buildings in Developing Countries, presentado en: 15th World Conference on Earthquake Engineering 2012 (15WCEE), Lisboa, Portugal. [Online]. Disponible: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/http://toc.proceedings.com/24574webtoc.pdf
[24] Instituto Nacional de Defensa Civil (INDECI), 2017, “Escenario sísmico para Lima Metropolitana y Callao: sismo 8.8 Mw”, Instituto Nacional de Defensa Civil, Dirección de Preparación, Subdirección de Sistematización de Información sobre Escenarios de Riesgo de Desastres. [online]. Disponible: https://www.indeci.gob.pe/wp-content/uploads/2019/01/201711231521471-1.pdf

[25] D. V. Mallick, S. E. Dritsos y D. Sonda, “Construction and Strengthening of Non – Engineered Buildings in Developing Seismic – Prone Countries”, Struct. Eng. Int., vol: 23, no. 2, pp. 225-228, feb. 2013, doi: 10.2749/101686613X13363929988610

[26] A. Muñoz, M. Díaz y R. Reyna, “Estudio de aplicabilidad de un prototipo de aislador de bajo costo utilizando caucho reciclado”, tecnia, vol: 29, no. 2, pp. 65-73, ago. 2019, doi: https://doi.org/10.21754/tecnia.v29i2.706

[27] H. K. Mishra, A. Igarashi y H. Matsushima, “Finite element análisis and experimental verification of the scrap tire rubber pad isolator”, Bull. Earthq. Eng., vol: 11, pp. 687-707, oct. 2012, doi: 10.1007/s10518-012-9393-4

[28] Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson’s Ratio of concrete in Compression, ASTM Designation: C 469 – 02

[29] L. Qingfu, G. Wei y K. Yihang, “Parameter calculation and verification of concrete plastic damage model of ABAQUS”, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., vol. 794, no. 012036, dic. 2019, doi: 10.1088/1757-899X/794/1/012036

[30] Material Stress – Strain Curves, Computers and Structures Inc., Walnut Creek, CA, USA, 2008

[31] Model Code 2010, fib CEB – FIP, 2010

[32] U. Gudsoorkar y R. Bindu, “Computer simulation of hyper elastic re-treaded tire rubber with ABAQUS”, Mater. Today: Proc., vol. 43, no. Part 2, pp. 1992-2001, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.432

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Publicado

2024-04-05

Cómo citar

[1]
J. F. Tovar Rodríguez y F. J. Taipe Carbajál, «Comportamiento del concreto ante cargas de compresión agregando el SRD como dispositivo disipador de energía, usando caucho reciclado», TEC, vol. 33, n.º 2, abr. 2024.

Número

Sección

Ingeniería Civil, Geotecnia y/o Sismoresistente