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CONCEPTOS DEFORMA MAC CIONES POR INTRODUCCIÓN AL ESFUERZO CORTANTE
CONSOLIDACIÓ IÓN N
COMPRESIBILIDAD Y CONSOLIDACION
E
Consolidación – Analogía hidromecánica
Figura 7 Analogía hidromecánica
Consolidación – Analogía hidromecánica La magnitud del desplazamiento del pistón depende exclusivamente de la compresibilidad del resorte y no del sistema resorte-agua.
Figura 8 : Transferencia gradual de carga
La compresibilidad de un suelo depende exclusivamente de las Tensiones efectivas.
1.
Tiempo de Consolidación
Cuanto mayor es la velocidad de salida de agua y menor el volumen de agua, la consolidación ocurrirá mas rápido
Considerando: a) Volumen de agua que ha salido es proporcional a : Δσ = Carga aplicada (fuerza/área) H = Espesor de la capa m = Compresibilidad del resorte/suelo b) Velocidad de salida depende de: k = permeabilidad del suelo i = gradiente hidráulico (≈ Δσ /H)
1.
Tiempo de Consolidación – Ejemplo 1
Considerando que la compresibilidad de un suelo arenoso es 1 /5 de la compresibilidad del suelo arcilloso y el contraste de permeabilidad entre los dos materiales es de 10000 veces, cual es la relación entre los tiempo necesarios para que la consolidación ocurra en estos materiales, el espesor de la capa es la misma.
1.
Tiempo de Consolidación – Ejemplo 2
Una capa de arcilla de espesor H alcanza 90% de consolidación en 10 años. Cuanto tiempo es necesario en el caso que el espesor de la capa sea 4H?
2.
Magnitud de presión de poros
Condición de equilibrio – aplicación de carga – flujo trasciende Variación de la presión de poros con el tiempo
2. a)
Magnitud de presión de poros Solicitaciones no drenadas x drenadas
Solicitaciones no drenadas Ocurre inmediatamente después de la carga, cuando ningún exceso de presión de poros fue disipado (ninguna variación de volumen ha ocurrido).
Solicitaciones drenadas Ocurre durante la disipación de exceso de presión de poros fue disipado, es un proceso de transmisión de carga entre el agua y el esqueleto solido (variación de volumen) y en consecuencia los asentamientos en el suelo.
2. Magnitud de presión de poros a) Solicitaciones no drenadas x drenadas
2. Magnitud de presión de poros a) Solicitaciones no drenadas x drenadas
Figura 10 : Envoltoria de resistencia
2. Magnitud de presión de poros a) Solicitaciones no drenadas x drenadas
Figura 11 : Esquema de variación de tensiones para una situación de descarga uniforme
2. a)
Magnitud de presión de poros Solicitaciones no drenadas x drenadas
2. a)
Magnitud de presión de poros Solicitaciones no drenadas x drenadas
2. b)
Magnitud de presión de poros Magnitud de los incrementos de presión de poros
El incremento de presión de poros para una carga infinita, uniformemente distribuida en la superficie de una capa de suelo saturado, es igual al incremento de la tensión vertical aplicada por la carga. En este caso las deformaciones ocurren únicamente en la dirección vertical, luego de la expulsión del agua presente en los vacios. Este modelo representa una condición de consolidación unidimensional (flujo y deformaciones verticales).
Figura 12: Consolidación/asentamiento unidimensional
2. b)
Magnitud de presión de poros Magnitud de los incrementos de presión de poros
Figura 13: Ejemplo donde el suelo presenta deformaciones verticales y horizontales
En casos donde las deformaciones horizontales no son nulas, la magnitud del incremento de presión de poros puede ser calculada por la expresión de Skempton:
Considerando: A y B =Parámetros de presión de poros Δσ1 =Incremento de tensión total en dirección principal mayor = Incremento de tensión total en dirección principal menor Δσ3
2. b)
Magnitud de presión de poros Magnitud de los incrementos de presión de poros
Los parámetros de presión de poros pueden ser calculados a través de ensayos de laboratorio, siendo que el parámetro B varia de 0 a 1 en función del grado de saturación (S=0 → B=0 e S=100% → B=1) En el caso de suelos saturados B=1, la variación de presión de poros debido a una carga infinita, uniformemente distribuida en la superficie de un suelo saturado ( Δσ) es en el instante inicial, igual a la magnitud de carga aplicada. En casos donde las deformaciones horizontales son nulas, la expresión de Skempton se reduce a:
