3. DISEÑO METODOLÓGICO
4.5 Diseño de la propuesta aplicativa de la solución
En este punto del documento se describirán 1) las características físicas de la propuesta del
sistema constructivo como: los componentes, los materiales, la geometría; y también 2) las
pruebas mecánicas realizadas para evaluar su comportamiento.
El sistema constructivo propuesto está basado en la fabricación de elementos construidos
con botellas de PET de 0.045 mm de espesor rellenas con (SM) arena limosa (mejor
tratamiento según el análisis estadístico) y puestas de forma vertical como se muestra en
la figura 17.
Figura 17. Acomodo de las botellas para la conformación de muros.
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Los muros estarán constituidos por dos partes principales: las botellas de PET rellenas y
tableros de madera (en este caso se utilizó madera de pino). Ambos componentes se unen
por medio de espárragos
10.Se determinó la utilización de espárragos en el sistema no solo como unión entre ambos
componentes, sino también para ejercer un presfuerzo sobre las botellas como se muestra
en la figura 18. Esto debido a que se observó durante la experimentación que al aplicarse la
carga a los especímenes, el material se compactaba haciéndolo más resistente.
Figura 18. Colocación de espárragos para ejercer un presfuerzo.
Fuente: Imagen propia (2016).
Cabe mencionar que el presfuerzo ejercido a los envases era mínimo debido a que el
material de las botellas es más resistente que la madera. Por lo que al aplicar la fuerza por
medio de los espárragos la madera empezaba a sufrir pequeños agrietamientos.
Para evaluar las propiedades mecánicas y el comportamiento del sistema propuesto. Se
realizaron muretes para efectuar las pruebas de compresión y cortante establecidas por la
NTC para diseño y construcción de estructuras de mampostería.
La primera propuesta consistió en utilizar un murete compuesto por tres pilas de botellas
y tableros de madera con una dimensión de 0.52 m x 0.16 m x 0.77 m. El espesor de la
madera fue de 1 cm en las partes intermedias e inferior del murete y para la parte superior
que iba a recibir la carga de forma directa se utilizó de 2 cm (espesor calculado para una
carga de 100 kg/cm
2). En este caso se colocaron dos botellas para conformar el espesor de
del muro.
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Los tableros de madera tenían una costilla a cada lado para fijar las botellas por la parte
inferior y superior, como se muestra en la figura 19.
Figura 19. Detalle de las costillas de los tableros de madera.
Fuente: Imagen propia (2016).
Al igual que en el diseño experimental, las pruebas fueron realizadas en el laboratorio de
ingeniería civil del ITESO. Durante la prueba de compresión de la primera propuesta, las
botellas tuvieron el resultado espesado, empezaron a compactarse. Sin embargo, la madera
no resistió la carga presentando una falla. La carga máxima soportada por este murete fue
de 3.86 kg/cm
2.
Según lo observado durante la prueba las botellas empezaron a separarse de la parte
inferior hacia afuera, haciendo que el tablero de madera fallara longitudinalmente como se
muestra en la figura 20.
Figura 20. Falla de la primera propuesta de murete.
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En la segunda propuesta la configuración del murete queda igual a la anterior, es decir,
estaba conformado por tres pilas de botellas y por los tableros de madera. Sin embargo, las
dimensiones para este murete sólo se diferencian en la altura con respecto al anterior,
quedando de la siguiente manera: 0.52 m x 0.16 m x 0.80 m.
Para este segundo caso se igualó el espesor de todos los tableros de madera a 2 cm y se
colocó un amarré en forma de ochos entre las botellas con alambre recocido para
mantenerlas unidas. El armado de la segunda propuesta de murete se muestra en la figura
21.
Al realizarla prueba a la compresión la carga se aplicó a una velocidad de 5 mm/min. Aunque
esta propuesta tuvo un mejor comportamiento, el ensayo registró una carga máxima
soportada de 5.11 kg/cm
2. Sin embargo los componentes del murete no presentaron fallas
importantes.
Figura 21. Configuración del murete de la segunda propuesta.
Fuente: Imagen propia (2016).
Lo observado durante la prueba fue: 1) la fuerza ejercida por la prensa era distribuida de
mejor manera hacia la parte inferior que el murete de la propuesta uno; 2) las botellas
tuvieron el mismo comportamiento que en la prueba anterior, se compactaron; 3) el muro
presentó un desplazamiento transversal en dirección a la fuerza de compresión (pandeo);
4) los espárragos fueron los elementos que sufrieron una mayor deformación; 5) las botellas
y los tableros de madera no presentaron deformaciones importantes.
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El comportamiento del murete de la propuesta 2 después de la prueba se puede observar
en la siguiente figura:
Figura 22. Comportamiento de la segunda propuesta de murete después de la prueba.
Fuente: Imagen propia (2016).
La segunda prueba establecida por la NTC de mampostería es la compresión diagonal o del
esfuerzo cortante. Para esta prueba se utilizó un murete cuadrado de las siguientes
dimensiones: 0.16 m x 0.52 m x 0.52 m.
Para este ensaye la fuerza máxima registrada durante la prueba fue de 318.47 kg
f. La fuerza
se aplicó a una velocidad de 12 mm/min. Durante la prueba se pudo observar que la rigidez
del murete era aportada principalmente por el tablero de madera y espárrago. El
comportamiento de la prueba a compresión diagonal se puede observar en la figura 23.
Figura 23. Comportamiento del murete después de la prueba de compresión diagonal.
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Se hizo una tercera propuesta en la que se decidió aumentar el espesor del muro (con tres
botellas) para ampliar el área de aplicación de la carga. También se eliminaron las costillas
inferiores de los tableros de madera, teniendo las siguientes dimensiones: 0.52 m x 0.23 m
x 0.80 m.
Al igual que en la propuesta dos el espesor de todos los tableros de madera fue de 2 cm y
se colocó un amarré en forma de ochos entre las botellas con alambre recocido. La
configuración del murete de la tercera propuesta se muestra en la figura 24.
Figura 24.Configuración del murete de la tercera propuesta.
Fuente: Imagen propia (2016).
Durante la prueba a este murete la carga se aplicó a una velocidad de 5 mm/min. Aunque
se registra una fuerza a la compresión mayor en este ensaye, no es proporcional al aumento
del área de acción. El esfuerzo soportado por esta propuesta fue menor que el anterior
registrando una valor de 4.82 kg/cm
2.
Lo observaciones de la prueba de la tercera propuesta fueron: 1) la fuerza ejercida por la
prensa era distribuida de igual manera que en la propuesta dos; 2) las botellas se
compactaron de igual forma que las pruebas anteriores; 3) el murete presentó un mayor
pandeo que la propuesta anterior; 4) los tableros de madera y los espárragos sufrieron
deformaciones considerables pero sin llegar a la falla (ver figura 25).
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Figura 25.Comportamiento de la tercera propuesta de murete después de la prueba.
Fuente: Imagen propia (2016).
Para la tercera configuración propuesta se decidió no hacer la prueba de cortante o
compresión diagonal, debido a que no se obtuvieron los resultados esperados en la prueba
de compresión.
In document
Caracterización de botellas PET para su uso como elementos constructivos de muros de carga
(página 69-75)