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Mecánica de suelos I

1. Mecánica de Suelos I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

2. DEFINICION El  esfuerzo  efectivo en cualquier dirección está definido como la diferencia entre el  esfuerzo total  en dicha dirección y la presión del  agua   que existe en los vacíos del suelo.

3. Esfuerzo total: El esfuerzo total es la suma de todas las fuerzas, incluyendo aquellas transmitidas a través de contactos entre partículas, aquellas transmitidas a través de la presión de poros en el agua (divididas por el área total) e incluyendo el área de sólidos y el área de vacíos. Esfuerzo Efectivo: Es el esfuerzo correspondiente a la fase solida del suelo y es el que gobierna los cambios volumétricos o la resistencia de un suelo. Una masa de suelo saturada está compuesta por dos fases distintas: el esqueleto de partículas y los poros entre partículas llenos de agua. Cualquier esfuerzo impuesto sobre el suelo, es soportado por el esqueleto de partículas y también, por la presión del agua.

4. Presión de Poros En general, la presión de poros consiste en la presión en el agua dentro de los poros del suelo y se identifica con la letra “μ ” . La presión de poros disminuye los esfuerzos normales efectivos entre las partículas, trata de separarlas y disminuye la resistencia a la fricción . Al colocar una carga se puede producir un cambio en la presión de poros que se denomina como Δμ ( exceso de presión de poros) o deficiencia de presión de poros inducidos por las condiciones de carga

5. NATURALEZA DEL ESFUERZO EFECTIVO El suelo es una estructura semejante a un esqueleto de partículas sólidas en contacto, formando un sistema intersticial de vacíos intercomunicados. La resistencia de un suelo es su capacidad última de resistencia a tal carga. Los esfuerzos cortantes sólo pueden ser resistidos por la estructura de las partículas sólidas, pues el agua no tiene resistencia cortante. Por otro lado, el esfuerzo normal en cualquier plano es la suma de dos componentes: una debida a la carga transmitida por las partículas sólidas de la estructura del suelo, y la otra, una presión del fluido en los espacios vacíos.

6. NATURALEZA DEL ESFUERZO EFECTIVO

7. EL PRINCIPIO DE ESFUERZOS EFECTIVOS EN SUELOS SECOS O SATURADOS El esfuerzo efectivo es igual al esfuerzo total menos la presión de poros. El esfuerzo efectivo controla ciertos aspectos del comportamiento del suelo, especialmente la comprensibilidad y la resistencia. EXISTEN DOS CONDICIONES NECESARIAS Y SUFICIENTES Las partículas del suelo son incompresibles. Los esfuerzos de fluencia en la partícula solida es independiente del esfuerzo de confinamiento.

8. Estados del agua-aire en relación con el principio de esfuerzos efectivos

9. Estados del agua-aire en relación con el principio de esfuerzos efectivos

10. DEFINICIONES: Esfuerzo Total ( σ ): Es el peso total de suelo y del agua entre el área Esfuerzo Neutro o Intersticial (µ): Es la presión del liquido que ocupan los vacíos de los suelos. Si no hay flujo este esfuerzo será igual a la hidrostática Esfuerzo Efectivo (σ’):Es la suma de todas las fuerzas transmitidas a través de las particulares sólidas de suelo en una sección, entre el área total de la sección. σ ’ = σ – μ O σ = σ – μ

11. CALCULO DEL ESFUERZO EFECTIVO Deben determinarse separadamente el esfuerzo total y la presión de poros. Para una condición típica de terreno en reposo con un nivel freático en superficie. El esfuerzo vertical es γ D y la presión de poros γ w D

12. Esfuerzo “In situ” en reposo debido al peso del suelo

13. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

14. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

15. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

16. Problema N°01: En el perfil de suelo se muestra. Calcule los valores de en los puntos A, B, C y D. grafique la variación de con la profundidad. Se dan los valores en la tabla.   Estrato Nº Espesor (m) Peso Específico I II III Estrato Nº Espesor (m) I II III

17. Esfuerzos Punto A Punto B Punto C Punto D 69.2 163.70 281.90 49.05 107.91 69.2 114.65 173.99 Esfuerzos Punto A Punto B Punto C Punto D 69.2 163.70 281.90 49.05 107.91 69.2 114.65 173.99

18. Problema N°02: En el perfil de suelo se muestra. Calcule los valores de en los puntos A, B, C y D. grafique la variación de con la profundidad. Se dan los valores en la tabla.   Estrato Nº Espesor (m) Parámetros de suelo I II III Estrato Nº Espesor (m) Parámetros de suelo I II III