Evaluación de las propiedades mecánicas de suelos arcillosos para cimentaciones superficiales incorporando fibras de polipropileno reciclado

Abstract

El objetivo principal de la presente tesis fue evaluar las propiedades mecánicas de suelos arcillosos para cimentaciones superficiales incorporando fibras de polipropileno reciclado. También, se definió como objetivos específicos. EL método que emplearon fue de un diseño experimental, que consistió en aplicar porcentajes de fibra de polipropileno de 0.4%, 1% y 2%. Los resultados encontrados fueron que el ensayo de corte directo mostró valores de cohesión entre 0.200 y 0.250 kg/cm2 y ángulos de fricción de 13.3° a 21.13°, llegando a un esfuerzo cortante máximo de 0.605 kg/cm2. En el ensayo de compresión no confinada, el óptimo se logró un qmáx de 5.32 kg/cm2, mientras que en el ensayo Proctor estándar se logró una densidad máxima seca de 1.41 g/cm3, siendo el porcentaje óptimo del 1% de la fibra de polipropileno. Asimismo, se propuso un método constructivo que se enfocó en añadir las fibras de polipropileno de manera homogénea en el suelo, aplicadas en capas de 40, 80 y 120 cm y siendo compactadas de manera manual para asegurar una correcta dispersión. Para analizar su efectividad, se llevaron a cabo ensayos de Torvane y DPL, consiguiendo valores de 2.67 kg/cm2 y 0.73 kg/cm2 respectivamente, obteniendo una mejora de manera significativa en la resistencia al corte y la cohesión del suelo. Se concluye que la adición del 1% mejoró de manera significativa el comportamiento mecánico del suelo para cimentaciones superficiales, siendo validado con el método constructivo que demostró ser una alternativa eficaz para aumentar la estabilidad del suelo en campo.

The main objective of this thesis was to evaluate the mechanical properties of clayey soils for shallow foundations incorporating recycled polypropylene fibers. Specific objectives were also defined. The method they used was an experimental design, which consisted of applying polypropylene fiber percentages of 0.4%, 1% and 2%. The results found were that the direct shear test showed cohesion values between 0.200 and 0.250 kg/cm2 and friction angles of 13.3° to 21.13°, reaching a maximum shear stress of 0.605 kg/cm2. In the unconfined compression test, the optimum qmax was 5.32 kg/cm2, while in the standard Proctor test, a maximum dry density of 1.41 g/cm3 was achieved, the optimal percentage being 1% of polypropylene fiber. A construction method was also proposed that focused on adding polypropylene fibers homogeneously to the soil, applied in layers of 40, 80, and 120 cm and compacted manually to ensure proper dispersion. To analyze its effectiveness, Torvane and DPL tests were conducted, achieving values of 2.67 kg/cm2 and 0.73 kg/cm2, respectively, significantly improving the soil's shear strength and cohesion. It is concluded that the addition of 1% significantly improved the soil's mechanical behavior for shallow foundations, being validated with the construction method, which proved to be an effective alternative for increasing soil stability in the field.