UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACUL TAD DE INGENIER FACULTAD INGENIERÍA ÍA CIVIL SECCIÓN DE POSTGRADO
PROPIEDADES DINÁMICAS PROPIEDA PROPIEDADES DES DIN DI N Á MICAS DE L OS SU SUEL ELOS OS
Dr. Jorge Jorg e E. E. Alva Alv a Hur Hurtado tado
CONTENIDO - INTRODUCCIÓN - COMP COMPOR ORTAM TAMIEN IENTO TO ESF ESFUER UERZOZO-DE DEFO FORM RMACI ACIÓN ÓN DE SUELOS CARGADOS CÍCLICAMENTE - ME MEDI DICI CIÓN ÓN DE DE LAS LAS PROP PROPIE IEDA DADE DES S DINÁ DINÁMI MICA CAS S - RESI RESIST STEN ENCI CIA A DE DE LOS LOS SU SUEL ELOS OS CA CARG RGAD ADOS OS CÍCLICAMENTE
INTRODUCCIÓN - La res respue puesta sta del sue suelo lo ante ante car cargas gas cícl cíclica icass depen depende de del niv nivel el de deformación. - La velo velocida cidad d en en la la apli aplicaci cación ón de la la carg carga a tiene tiene sign signific ificado ado entre los fenómenos dinámicos. - La rep repeti etició ción n de de la la carg carga a aplic aplicada ada o frec frecuen uencia cia tam tambié bién n influye sobre los fenómenos dinámicos. - Los dis distin tintos tos niv nivele eless de de defo deforma rmación ción cor cortan tante te pro produce ducen n comportamiento elástico, elasto-plástico o falla del suelo. - Para Para cada cada uno de est estos os nive niveles les exis existen ten los ens ensayo ayoss de cam campo po o laborato laboratorio rio apropi apropiados, ados, así como los los modelos modelos matemá matemáticos ticos correspondientes.
Tiempo de Carga 10-3 10-2 (Segundos)
10-1
1.0
(Minutos) Problemas Dinámicos 1.0
s o l c i C e d o r e m ú N
o t c a p m I
102
10 1.0
103 10
102
Estructuras Temporales y Permanentes
Voladuras Bombas
Terremoto
Compactación por pilotes
103 Carga de Tráfico
104
105
a g i t a F
102
Problemas Estáticos
10 n ó i c a r b i V
104
Cimentación de Máquinas
Carga de Parqueo de Vehículos Carga por Oleaje Inducida
Clasificación de los problemas dinámicos
Magnitud de la Deformación Cortante
10-6
10-5
Propagación de Ondas Vibración
Fenómenos Características Mecánicas
Elástico
10-4
10-3
Fisuramiento, Asentamiento Diferencial
Elasto-plástico
10-2
10-1 Deslizamiento, Licuación
Falla
Efecto de Repetición de Carga Efecto de Velocidad de Carga Constantes
Módulo cortante, relación de Poisson, amortiguamiento
Angulo de fricción interna cohesión
Métodos Sísmicos Medición In-Situ
Ensayo de Vibración In-Situ Ensayo de Carga Repetida Propagación de Ondas
Medición en el Laboratorio
Columna Resonante Ensayo de Carga Repetida
Variación de las propiedades del suelo con la deformaci ón cortante
COMPORTAMIENTO ESFUERZO-DEFORMACIÓN DE LOS SUELOS ANTE CARGA CÍCLICA
Deformación Cortante
10-6
10-5
Pequeña Deformación
10-4
10-3
Mediana Deformación
10-2
10-1
Deformación Grande Deformación de Falla
Elástico Elásto-Plástico Falla Efecto de Repetición de Carga Efecto de Velocidad de carga Modelo Método de análisis de la respuesta
Modelo Lineal Elástico Método Lineal
Modelo Visco Elástico Método Lineal Equivalente
Modelo tipo Historia de Carga Método de Integración Paso a Paso
Modelamiento del suelo en función de los niveles de deformación Ishihara (1996)
MODELOS ESFUERZO-DEFORMACIÓN MODELO LINEAL VISCOELÁSTICO - Naturaleza Histeretica de la Curva Esfuerzo-Deformación - Modelo Kelvin - Modelo Maxwell - Modelo Kelvin No Viscoso MODELOS NO LINEALES - Modelo Hiperbólico - Modelo Ramberg-Osgood
RELACIONES HISTERÉTICAS ESFUERZO-DEFORMACIÓN τ τf B Gmax
G
O C
Gmax G τf λ
Módulo de corte inicial Módulo de corte secante Resistencia dinámica del suelo Razón de amortiguamiento
γ
1 Área del ciclo carga - descarga 4π Área del triángulo OBC Energía Perdida λ = Energía suministrada al suelo λ
=
Módulo de corte inicial (Gmax) – Corresponde a deformaciones pequeñas ( γ < 10-5% ) – Se relaciona con la velocidad de ondas de corte Gmax = ρ Vs2 Donde ρ es la densidad del suelo Módulo de corte secante – Valor del módulo cambia con cambios en la deformación unitaria Razón de amortiguamiento – Cambia con cambios en la deformación unitaria
τ
τ
γ τ2
τ1
G G
γ1
G' G'
(a) Modelo Kelvin
(b) Modelo Maxwell
Modelos viscoelásticos típicos
γ2
F
Placa rígida, sin masa
C
x
(c) Modelo Kelvin - Voigt
δ/
Fm K sec δ
Fm
x x , F
t F
Fuerza y desplazamiento durante carga cíclica
Fm
Fm
- Fm K sec δ
Fm K sec δ
Fm K sec δ
δ = 0.2
δ = 0.05
-Fm
-Fm δ
Lazos histeréticos para sistemas viscoelásticos con distinto δ
F
Energía Almacenada E
x Energía Perdida ΔE
ΔE ψ= E
Capacidad de amortiguamiento
1000
τ W
γ
500
ΔW
)
2
m c / s a n i d (
0
τ
Curva Experimental
- 500
Curva Visco Elástica Teórica -1000 -0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
γ
Lazo histerético para deformación armónica oscilatoria
τ
τ τ
+ τa = f ⎛ γ + γa ⎞ ⎜ ⎟ 2 ⎝ 2 ⎠
A
τa
D=
A
C
E
0
γa τ
0
γ
γa
- τa Modelo No Lineal
− τa = f ⎛ ⎜ γ − γa ⎞⎟ ⎜ 2 ⎟ 2 ⎝ ⎠
γ ΔW
= f ( γ ) τ
B
G 1
1
τa
1 ΔW 4π W
Curva Esqueleto
- γa
Go
W
B
Definición de Amortiguamiento
MÓDULO CORTANTE PARA ARENAS (Seed e Idriss, 1970)
80 70 60
Dr ≈ 75%
50
Dr ≈ 60%
K2
40 30
G = 1000 k 2 (σ ' ) 1/2 psf
Dr ≈ 90%
m
Dr ≈ 45% Dr ≈ 40% Dr ≈ 30%
20 10 0 -4 10
10-3
10-2 Deformación Cortante (%)
10-1
1
MÓDULO CORTANTE PARA ARENAS (Seed e Idriss, 1970)
γ
e t n o a m t r i x o á c . m f e e d t a n a t e t r n o a c t o r l o u c d o o l u M d o M
1.0 0.8 0.6
Rango de valores 0.4 0.2 0
10-4
10-3
10-2
Deformación Cortante, γ (%)
10-1
1
MÓDULO CORTANTE DE GRAVAS (Seed et al, 1984)
1.0 e t n o a m t r i o x c á . m f e e d t a n a t e t r n o a c t o r l o u c d o o l u M d o M
0.8 0.6
Rango de valores
0.4 0.2 0
10-4
10-3
10-2
Deformación Cortante,
10-1
γ (%)
1
MÓDULO CORTANTE DE SUELOS COHESIVOS (Vucetic y Dobry, 1991)
1.0
0.8
G Gmax
0.6
0.4
30
OCR OCR == 1-15 1-15
50
PI = 200 100
15 0 0.2
0.0 0.0001
0.001
0.01
0.1
1
Deformación Cortante Cíclica γc (%)
10
AMORTIGUAMIENTO DE ARENAS (Seed e Idriss, 1970) 28 24
) % ( o t n 20 e i m a u g 16 i t r o m A12 e d n ó z a 8 R
Weissman and Hart (1961) Hardin (1965) Drnevich, Hall and Richart (1966) Matsushita, Kishida and Kyo (1967) Silver and Seed (1969) Donovan (1969) Hardin and Drnevich (1970) Kishida and Takano (1970)
4
0 -4 10
10-3
10-2
Deformación Cortante, γ (%)
10-1
1
AMORTIGUAMIENTO DE GRAVAS (Seed e Idriss, 1984)
24 Datos para gravas y suelos gravosos
20
) % ( o t n 16 e i m a u g 12 i t r o m A e 8 d n ó z a R 4
0
10-4
Valores promedio para arenas Límite superior e inferior para arenas
10-3
10 -2
Deformación Cortante, γ (%)
10-1
1
AMORTIGUAMIENTO DE SUELOS COHESIVOS (Vucetic y Dobry , 1991)
25 ) % ( o 20 t n e i m a u g 15 i t r o m A e d 10 n ó z a R
PI = 0 15 30 OCR OCR == 1-8 1-8
50 100 200
5
0 0.0001
0.001
0.01
0.1
Deformación Cortante, γ (%)
1
10
MEDICIÓN DE PROPIEDADES DIN Á MICAS
MEDICIÓN DE LAS PROPIEDADES DIN Á MICAS DEL SUELO ENSAYOS DE CAMPO Ensayos a Bajo Nivel de Deformación Ensayos Geofísicos Ensayos a Gran Deformación Ensayo de Penetración Estándar Penetración Cónica Dilatómetro Presurímetro
MEDICIÓN DE LAS PROPIEDADES DIN Á MICAS DEL SUELO ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos en Elementos a Baja Deformación Ensayo de Columna Resonante, Pulso Ultrasónico y Ensayo con un Elemento Piezoeléctrico Flexible Ensayos en Elementos a Gran Deformación Ensayo Triaxial Cíclico, Corte Directo Simple Cíclico y Corte Torsional Cíclico Ensayos en Modelos Mesa Vibradora, Mesa Centrífuga
ENSAYOS DE CAMPO ENSAYOS GEOFÍSICOS SÍSMICOS Métodos geof ísicos inducen deformaciones muy pequeñas en el suelo, por lo tanto la rigidez del suelo corresponde al módulo de corte inicial. Eso implica que al medir la velocidad de ondas de corte, se obtiene el módulo de corte inicial. Ensayos de Reflexión y Refracción Sísmica Ensayos Downhole y Uphole Ensayo Crosshole Ensayos de Vibración Superficial (Ondas Rayleigh) Ensayo con el Cono Sísmico Ensayo con la Sonda de Suspensión
ENSAYO DE REFRACCIÓN SÍSMICA
) 80 c e s m (
a d a g e l l e d o p m e i T
60
a d a g40 e l l e d o20 p m e i T 0
Tiempo de viaje de la primera llegada
0
100
Equipo registrador
Carga explosiva en perforación superficial
200
300 Distancia (ft)
400
1/V3 1/V3 1/V2
1/V1
500
x C1 Geófonos
x C2
x C3
Distancia
V1
H1
V2
H2
V3
H3
V4
V1 < V2 < V3 < V4
Unidad de adquisición y procesamiento de datos (ensamblado final)
ENSAYOS : CROSSHOLE - DOWNHOLE - UPHOLE
RECEPTOR
FUENTE
Ensayo Cross-hole RECEPTOR
FUENTE
Ensayo Up-hole
FUENTE
RECEPTOR
Ensayo Down-hole
Oscilógrafo t
Fuente de Impulso
Receptor
Receptor
Determinación de velocidades por el método Crosshole
Tipo m de Valor de N Suelo 10 20 0
1
2
Tiempo de Viaje ( x 10 -2 ) sec. 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
1.35 mm 5
10
580
210
V p = 1300 m sec
Owi Island N°1 C2 Tokyo Bay
Vs = 155 m sec 100 140
120 15 1890
195
20
Ejemplo de prospección de velocidades por el método Downhole
150
ENSAYO CON LA SONDA DE SUSPENSIÓN
Grabadora
Segundo Receptor Primer Receptor
Tubo de Filtro Fuente de Impulso
Pesa
1.0 m.
DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES DINÁMICAS DE LOS MATERIALES
ρ = 0.2 V p 0.25 (V p /Vs )2 - 2 ν= 2 ((V p /Vs )2 - 1) Gd = ρ Vs 2 Ed = 2 (1 + ν )G
Donde: ρ = densidad volumétrica ν = relación de Poisson Gd = módulo de corte Ed = módulo de Young
VALORES PROMEDIOS DE V p SEGÚN LA NORMA ASTM-D5777
Descripció Descripción
Suelo intemperizado Grava o arena seca Arena saturada Arcilla saturada Agua Agua de mar Arenisca Esquisto, arcilla esquistosa Tiza Caliza Granito Roca metamórfica
Velocidad V p pie/s
800 a 1500 a 4000 a 3000 a 4700 a 4800 a 6000 a 9000 a 6000 a 7000 a 15000 a 10000 a
2000 3000 6000 9000 5500 5000 13000 14000 13000 20000 19000 23000
m/s
240 460 1220 910 1430 1460 1830 2750 1830 2134 4575 3050
a a a a a a a a a a a a
610 915 1830 2750 1665 1525 3960 4270 3960 6100 5800 7000
VALORES TÍPICOS DE VELOCIDADES DE ONDAS DE CORTE
Velocidades de ondas de corte en distintas unidades geotécnicas sísmicas de depósitos sedimientarios en
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN PROPUESTO DEL SITIO SEGÚN LA RESPUESTA SÍSMICA
Ref: Seed et al (2001), State of art Report, 4th International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, San Diego
SISTEMA DE CLASIFICACIÓN PROPUESTO DEL SITIO SEGÚN LA RESPUESTA SÍSMICA
Ref: Seed et al (2001), State of art Report, 4th International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics, San Diego
ENSAYO DE PENETRACIÓN EST Á NDAR (SPT) Trípode de Tubo de diámetro φ 2 1/2”
Martillo
Guía de hinca Cadena de fierro Guía Cabezal de hinca
Φ 1 1/2”
MARTILLO Cuchara
CUCHARA Φ 2” - 4 1/2”
ALGUNAS CORRELACIONES EXISTENTES DE Vs-N (SPT) Tipo de Suelo
Vs (m/s)
N0.50
Arena
Arcilla Limos Aluviales Friccionantes Gravas Granulares (Granular) Arenas diluviales
Todos
32 87 N0.36 88 N0.34 80 N(1/3) 56 N0.50 81 N0.33 (Holoceno) 97 N0.32 (Pleistoceno) 57 N0.49 100 N(1/3) 114N0.31 102 N0.29 (Holoceno) 114 N0.29 (Pleistoceno) 106 N0.32 85 N0.31 59 N0.47 94 N0.34 100 N0.29 125 N0.30 19 N0.60 82 N0.39 92 N0.329 90 N0.341 91 N0.337 85 N0.348 61 N0.50 97 N0.314 76 N0.33 121 N0.27 22 N0.85 84 N0.31
Autor
Shibata (1970) Ohta (1972) Ohta y Goto (1978) JRA (1980) Seed (1983) Imai (1977) Imai (1977) Lee (1990) JRA(1980) Lee (1990) Imai(1977) Imai(1977) Lee(1990) Ohba y Toriumi (1970) Ohsaki e Iwasaki (1973) Ohta y Goto (1978) Sykora y Stokoe (1983) Okamota (1989) Kanai (1966) Ohsaki e Iwasaki (1973) Imai y Yoshimura (1975) Imai (1975) Imai (1977) Ohta y Goto (1978) Seed e Idris (1981) Imai y Tonouchi (1982) Imai y Yoshimura (1990) Yokota (1991) Jafari (1997) Ohba y Toriumi (1970)
Los valores de N son para la práctica japonesa, considerado aproximadamente 1.2 veces más pequeño en
Vs y N (ARENAS) 650 600 550 500 450 400 ) s 350 / m ( s 300 V
250 Shibata (1970) Ohta (1972) Ohta y Goto (1978) JRA (1980) Seed (1983) Imai (1977) holocene Imai (1977) pleistocene Lee (1990) MEDIA M+1SDT M-1SDT
200 150 100 50 0
0
10
20
30
40
50
60
N
70
80
90
100
110
120
VARIOS SUELOS FRICCIONANTES 600
500
400 ) s / m ( s V
300
Ohba y Toriumi (1970) aluviales
200
Ohsaki y Iwasaki (1973) friccionantes Ohta y Goto (1978) gravas Sykora y Stokoe (1983) granulares
100
Okamota (1989) arenas diluviales
0 0
10
20
30
40
50
60
N
70
80
90
100
110
120
ARCILLA 500 450 400 350 ) s / m ( s V
300 250 200 150 100 50 0
0
10
20
30
40
50
60
N
70
80
90
100
110
120
ESTIMACIÓN DEL MÓDULO CORTANTE A PARTIR DE ENSAYOS SPT
Go = N0.78
Imai y Yoshimura (1970)
Go = 1.22 N0.62
Ohba y Toriumi (1970)
Go = 1.39 N0.72
Ohta et al
Go = 1.20 N0.80
Ohsaki e Iwasaki (1973)
Go = 1.58 N0.67
Hara et al
Goo en Kpa N ≈ 0.833 N60 60
(1972)
(1974)
CORRELACIONES Seed et al. (1984), para arenas Gmax = 1000 K 2max (σ'm)0.5 en psf , donde K 2max = 20 [(N1)60]1/3 Imai y Tonouchi (1982), para arenas Gmax = 325 (N60)0.68 en ksf Sykora y Stokoe (1983), arenas Vs = 350 (N60)0.27 en ft/s Rix y Stokoe (1991) Gmax = 1634 (qc)0.250 (σ'v) 0.378 en kPa
CORRELACIONES Hardin (1978) G
max
625 ' ( P = σ a m 0 . 3 + 0 . 7 e 2o
0 .5
)
OCR
k
donde Pa = presión atmosf érica
Jamilkowski et al.(1991), para arcillas 0 .5 625 ' ( ) G max = 1 . 3 P a σ m OCR eo
k
K depende de IP, var ía de 0 a 0.5, σ’= esfuerzo octaédrico efectivo
Mayne y Rix (1993) Gmax = 99.5 (Pa) 0.305 (qc)0.695 (eo)-1.13
CORRELACIONES Mayne y Rix (1995) Gmax = 9.44 (qc)0.435 (eo)-5.32 en m/s, qc en kPa Imai y Tonouchi (1982) Gmax = 325 (N60)0.68 en ksf
Importante:
Usar el mismo N que el autor de la correlación
Relación del peso unitario con la velocidad de onda de corte y la profundidad en suelos saturados N= Número de datos; r 2 = Coeficiente de determinación; S.E.= Error estándar de la variable dependiente
Velocidad de Ondas de Corte Vs (m/s) 0
100
200
Tokio
s o r t e m n e d a d i d n u f o r P
300
400
Ciudad de Salt Lake
20
Ciudad de México San Francisco 40 Subsuelo Río Daule Ciudad Guayaquil Boston
60
Modificado de Whitman (1986)
ENSAYO DE PENETRACIÓN CÓNICA
Varilla de Hincado
Resistencia a la Fricción (ton/ft 2)
Amplificador de Señal
0
6 4 2 0
Resistencia por Punta (ton/ft2) 100
200
300
400 500
Relación de Fricción (%) 0 2 4 6 8
Inclinómetro Biaxial 10 Geófono Biaxial Manguito de Fricción (150 Celda de Carga del Manguito de Fricción
(a)
Celda de Carga por punta
) 20 t f ( d a d i 30 d n u 2 cm ) f o r 40 P
50 60
(b)
a) Típico penetrómetro de cono con sensor sísmico incorporado; b) Resultados de un ensayo de penetración cónica
ENSAYO DEL DILATÓMETRO
Dispositivo del Dilatómetro (a) Vista frontal y perfil (b) Caja de control
SHEAR WAVE VELOCITY
Vs (m/s)
Resultados de un ensayo de Dilatómetro
ENSAYO DEL PRESURÍMETRO
Unidad de control
Sondaje
Membrana flexible cilíndrica presurizada por el fluido
p , a d i g e r r o c n ó i s e r P
Deformación Pástica Deformación Elástica Cierre de poros Volumen corregido de la cavidad, V
a)
a) Instalación del equipo b) Curva típica
b)
ENSAYOS DE LABORATORIO
Ensayo de Columna Resonante Ensayo Triaxial Cíclico Ensayo de Corte Directo Simple Cíclico Ensayo de Corte Torsional Cíclico Ensayos en Mesa Vibradora Ensayos en Centrífuga
RANGO DE DEFORMACIONES OBTENIDAS MEDIANTE ENSAYOS DE LABORATORIO
Prueba
Rango de deformaciones
Observaciones
“Bender Elements”
10-4%
Sólo para pequeñas deformaciones
Columna Resonante
10-4% - 10-2%
Carga en torsión de una probeta de suelo
Triaxial Cíclico
10-2% - 1%
Mejora con mediciones locales de deformaciones
“Simple Shear” Corte Simple
10-2% - 5%
Torsional Cíclico
10-3% - 20%
ENSAYO DE COLUMNA RESONANTE
Proximitor target
LVDT
Accelerometer counter weight
Support ring Drive coil
Accelerometer
Proximitor probe
Drive coil
Proximitor holder
Magnet
Top cap Magnet Drive coil holder
Support ring
Leveling & securing screw
Locking ring Fluid bath Inner cylinde
Specimen Proximitor probe
Accelerometer Base pedestal
Porous stone (a)
(b)
Aparato de Ensayo de Columna Resonante (a) Vista superior del sistema de carga; (b) Vista del perfil del sistema de carga y el espécimen de suelo (after EPRI, 1993)
Estado inicial antes de corte
Deformación final después del corte
ENSAYO TRIAXIAL CÍCLICO Pistón de carga
Junta tórica (anillo "0")
Disco cerámico
Tubo de nylon flexible Juntas tóricas (Anillos "0") Cámara de perspex
Membrana de caucho Agua
Muestra de suelo
Juntas tóricas (Anillos "0"
Bandas de papel filtro
Discos de caucho lubricados (arriba y abajo) Hacia la bureta de drenaje
Desde el controlador de presión de cámara
Disco cerámico
Hacia el transductor de presión intersticial
Equipo de Ensayo Triaxial Cíclico - Laboratorio CISMID, Universidad Nacional de Ingeniería, Lima,
ENSAYO CORTE DIRECTO SIMPLE CÍCLICO LVDTs para desplazamiento vertical
Carga Vertical de Celda
Espécimen de suelo
Celda de carga horizontal
LVDT para desplazamiento horizontal
Dispositivo transductor para cambio de volumen/presión de
Aparato de Corte Directo Simple Cíclico (After Airey and Wood, 1987)
DISPOSITIVO DE CORTE DIRECTO SIMPLE CÍCLICO
ENSA YO DE CORTE TORSIONAL CÍCLICO ENSAYO Esfuerzo Axial
Presión Externa
Torque
σz
Presión Interna
τz θ τ z θ σθ σr
Aparato de cilindro hueco. El espécimen es colocado entre membranas internas y externas, sobre las cuales pueden ser aplicadas presiones internas y externas independientemente. La aplicación de torque cíclico al cilindro induce esfuezos de corte cíclicos cíclicos en planos horizontales
FUERZA FUERZA AXIAL Y RADIAL Base de la celda triaxi al
Brazo de torque
(b) Cojinete de empuje
Axial Ax ial actuan act uante te
(c)
(a) a) Equipo del ensayo de Corte Torsional; (b) Detalle de dispositivo de carga; (c) Muestra de suelo hueco para ensayo
MESA VI MESA VIB B RADORA Muro instrumentado
8 ft 6 ft Placas de aluminio
4 ft Actuador Base de la Mesa Vibratoria Muros laterales Paneles rígido plásticos Acoplamiento del actuador
Mesa vibratoria con contenedor de suelo para la investigación de la presión dinámica de tierras
MESA CENTRÍFUGA
Bearing
Recipiente del Modelo
Contrapeso
Slip rings Motor
Bearing
Sección de Centrífuga Geotécnica
CENTRÍFUGA GEOTÉCNICA (UNIVERSIDAD DE COLORADO, EEUU)
FACTORES QUE AFECTAN Gmax
Incremento de:
Gmax
Presión de confinamiento, σ´m
Aumenta con σ´m
Relación vacíos, e
Disminuye con e
Edad geológica, tg
Aumenta con tg
Cementación, c
Aumenta con c
Razón de sobreconsolidación, OCR
Aumenta con OCR
Índice de plasticidad, PI
Aumenta con PI si OCR > 1; permanece constante si OCR = 1
Velocidad de deformación, γ
No afecta a suelos no-plásticos; aumenta con γ en suelos plásticos
Número de ciclos de carga, N
Disminuye después de N ciclos de γc grande con pero se recupera con el tiempo en arcillas; aumenta con N en arenas
FACTORES QUE AFECTAN CURVAS DE G/Gmax Incremento de:
G/Gmax
Presión de confinamiento, σ´m
Aumenta con σ´m ; efecto disminuye con PI
Relación de vacios, e
Aumenta con e
Edad geológica, tg
Puede aumentar con tg
Cementación, c
Puede aumentar con c
Razón de sobreconsolidación, OCR
No está afectado
Índice de plasticidad, PI
Aumenta con PI
Deformación cíclica, γc
Disminuye con γc
Velocidad de deformación, γ
No afecta a suelos no-plásticos; aumenta con γ en suelos plásticos Disminuye después de N ciclos de γc grande pero se recupera con el tiempo en arcillas; aumenta con N en arenas
Número de ciclos de carga, N
FACTORES QUE AFECTAN CURVAS DE AMORTIGUAMIENTO
Incremento de: Presión de confinamiento, σ´m
Aumenta con σ´m
Relación de vacios, e
Disminuye con e
Edad geológica, tg
Aumenta con tg
Cementación, c
Aumenta con c
Razón de sobreconsolidación, OCR
Aumenta con OCR
Índice de plasticidad, PI
Aumenta con PI si OCR > 1; permanece constante si OCR = 1
Velocidad de deformación, γ
No afecta a suelos no-plásticos; aumenta con g en suelos plásticos
Número de ciclos de carga, N
Disminuye después de N ciclos de g c grande con pero se recupera con el tiempo en arcillas; aumenta con N en arenas
RESISTENCIA CÍCLICA DE LOS SUELOS
El efecto de la carga cíclica sobre la resistencia límite de los suelos tiene enorme importancia en los problemas de estabilidad de taludes, cimentaciones y muros de contención, en los cuales interesa la resistencia que el suelo puede movilizar a grandes deformaciones. La resistencia del suelo suele discutirse por conveniencia en términos de suelos granulares gruesos y suelos cohesivos finos bajo condiciones drenadas y no drenadas, respectivamente. Sin embargo, la carga dinámica de un sismo es por lo general aplicada con tal rapidez que todos los suelos excepto los más permeables son cargados bajo condiciones no drenadas. La resistencia cíclica de los suelos granulares está muy ligada al fenómeno de licuación.
τcyc
A
τ o e t z r n e a t u r f s o E C
τave
0
γcyc
γ n ó e i c t a n a m r r t o o f e C D
Excitación
Tiempo Respuesta
γave
0
Tiempo Creep
Consolidación Corte
Definiciones de esfuerzo cortante cíclico y deformación cortante
120
εf > 5% εf ≤ 3%
100 c u y c S
τ
a c i l c í c a i c n e t s i s e r e d n ó i c a l e R
80 60 40
20 0
1
3
10
30
100
300
1000
10,000
Ciclos para la falla, N
Variación de la relación de resistencia cíclica con el número de ciclos para diferentes suelos
UNIVERSIDAD DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL CISMID – Laboratorio Geotécnico
Talud-Eje III M-8 Especimen 0.37
ENSAYO DE LICUACION DE SUELOS SOLICITADO : HIDROENERGIA PROYECTO : EST. CANCHA RELAVES
Esfuerzo Desviador (Kg/cm2)
0.37
0
-0.37 Deformación Axial (%) 28.00
) 2 m c / g K ( r o d a i v s e D o z r e u f s E
0
-0.37 -28.00 0
-28.00
0.19
-28.00 Presión de Poros (Kg/cm 2)
1.00
0
0 30
Deformación Axial (%)
5
10
15 Número de Ciclos
20
25
) 2 m c / g K ( ) 3 a m g i s 1 a m g i s ( = Q
0
-0.19
0
Registro típico del Ensayo de Licuación
P = (sigma1-sigma3)/2 (Kg/cm 2)
1.50
