Browsing by Subject "Recycled rubber"

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    Desarrollo de una matriz para aisladores sísmicos empleando caucho reciclado de llantas vehiculares
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2025) Meza Muñoz, Alex Oswaldo; Madera Sierra, Ingrid Elizabeth; Rojas Manzano, Manuel Alejandro
    En las últimas décadas, numerosos terremotos de gran magnitud han provocado impactos catastróficos, incluyendo la destrucción de ciudades, pérdidas humanas significativas y graves daños estructurales. El aislamiento sísmico en la base es una técnica consolidada para mitigar los efectos de los sismos en edificaciones; sin embargo, su alto costo limita su aplicación en países en desarrollo. Al mismo tiempo, el crecimiento global del parque automotor ha generado una acumulación masiva de llantas fuera de uso, agravando los problemas ambientales. En respuesta a estas problemáticas, este estudio investiga el desarrollo de una matriz para aisladores sísmicos utilizando caucho reciclado de llantas vehiculares, propuesta como una alternativa sostenible y de bajo costo. Se evaluaron experimentalmente diez matrices de caucho reciclado, analizando sus propiedades físicas y mecánicas, y se seleccionó aquella con granulometría y contenido de aglomerante óptimos por su desempeño superior. Esta matriz fue validada mediante ensayos de compresión y cortante cíclico en prototipos a escala reducida de aisladores reforzados con fibra, desarrollando cinco diseños, dos de ellos con refuerzos flexibles. El prototipo de mejor comportamiento combinó caucho reciclado con 15% de aglomerante y refuerzo de fibra de vidrio, alcanzando una rigidez vertical de 45 kN/mm y un coeficiente de amortiguamiento de hasta 22%, superando el mínimo del 10% requerido para aislamiento sísmico. Estos resultados demuestran que la combinación de caucho reciclado y fibra de vidrio no solo es técnicamente viable para la fabricación de aisladores sísmicos, sino que también promueve la sostenibilidad ambiental mediante el aprovechamiento de residuos y se refleja como una alternativa económica, frente a aisladores convencionales que utilizan caucho natural o en su defecto son importados de otros países, aumentando drásticamente los costos de obtención. El estudio finaliza con la estimación del costo directo de fabricación de un aislador a escala real utilizando la matriz desarrollada.
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    Modelación numérica de aisladores sísmicos desconectados fibro-reforzados con matriz de caucho reciclado
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2025) Muñoz Gutiérrez, Liseth Andrea; Madera Sierra, Ingrid Elizabeth
    Este estudio desarrolla un modelo numérico para evaluar el comportamiento de aisladores sísmicos fibro-reforzados con matriz de caucho reciclado (UR-FREIs) mediante el método de elementos finitos (FEM). A través de la simulación en ANSYS Workbench 2023 R2, se logró reproducir con precisión la respuesta esfuerzo-deformación del aislador, validando los resultados con datos experimentales. Los análisis confirmaron que la rigidez horizontal y vertical del aislador dependen significativamente del factor de forma, lo que permite optimizar su diseño para mejorar la estabilidad estructural. Asimismo, se evaluaron diferentes materiales de refuerzo, identificando que la fibra de fibra de vidrio proporciona un equilibrio óptimo entre flexibilidad y capacidad de disipación de energía. El estudio demostró que la modelación numérica es una herramienta efectiva para predecir el comportamiento de estos dispositivos, reduciendo la necesidad de ensayos físicos y optimizando su diseño a menor costo. Se concluye que los U-FREIs fabricados con caucho reciclado representan una alternativa viable y sostenible para la protección sísmica de edificaciones, especialmente en regiones de alto riesgo sísmico.
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    Propiedades hiperelásticas y viscoelásticas del material de caucho reciclado utilizado como matriz de aisladores sísmicos: estudio experimental y FEM
    (Pontificia Universidad Javariana Cali, 2024) Rodríguez Piedrahita, Juan Sebastián; Madera Sierra, Ingrid Elizabeth; Cundumí Sánchez, Orlando
    Los peligros sísmicos representan una amenaza significativa para las estructuras en todo el mundo, y los aisladores convencionales a base de caucho tienen un costo prohibitivo para los países en desarrollo. Este estudio investiga las simulaciones de caucho reciclado (RR) como un enfoque alternativo para las pruebas de aisladores sísmicos y la predicción del rendimiento, con el objetivo de reducir la necesidad de pruebas experimentales extensas a través del modelado numérico. La metodología consistió en caracterizar una mezcla RR a través de múltiples modos de deformación (compresión y tensión uniaxial, corte simple, fluencia y relajación). Utilizando un método iterativo de reducción de errores que consideraba todos los modos simultáneamente, el modelo de Bergström-Boyce logró un valor medio de R² de 0,92 sólo para la matriz RR. A continuación, el proceso de calibración se amplió a un prototipo de refuerzo textil RR utilizando distintos coeficientes para diferentes intervalos de deformación. El modelo logró errores promedio de -10.5% en rigidez vertical, 5.2% en rigidez horizontal y 8.0% en relación de amortiguamiento en comparación con los datos experimentales, lo que demuestra su potencial para predecir el comportamiento del aislador. Esta investigación contribuye a los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU al examinar soluciones de infraestructura sostenibles y resilientes mediante el uso de materiales reciclados en estructuras resistentes a los terremotos.