mineria

Auxiliar N°1
Geotecnia Minera
(MI46B)

Auxiliar
Profesores

:
:

Fecha

:

Juan Luis Yarmuch
Julian Ortiz
Sofia Rebolledo
Enrique Rubio
10 de Marzo, 2006

“Fuerzas y tensiones”
La mecánica de sólidos asume un
comportamiento ideal de los materiales:
homogéneo, continuo, isótropo, lineal y
elástico. Las rocas, a diferencia de los ma­
teriales artificiales como el acero oel
hormigón, presentan “defectos” estructurales
debido a la variación en la composición
mineralógica, orientación de minerales,
porosidad y microfisuración, grado de altera­
ción, etc. Los macizos rocosos, además,
contienen discontinuidades de muy diverso
tipo y zonas meteorizadas o tectonizadas. En
ambos casos estas características se reflejan en
unas propiedades físicas y mecánicasheterogéneas, discontinuas y anisótropas, que
gobiernan la respuesta mecánica del medio
rocoso frente a la actuación de las fuerzas.
La aplicación de nuevas fuerzas, o la
modificación de la magnitud o distribución de
las preexistentes, da lugar a cambios en el
estado mecánico de los sistemas rocosos,
produciéndose una serie de efectos internos,
como desplazamientos, deformaciones ymodificación del estado tensional o de
esfuerzos. En los ensayos de laboratorio se
aplican fuerzas para producir la ruptura del
material y conocer así sus propiedades
resistentes y deformacionales.
El estado mecánico de un sistema está
caracterízalo por:
— La posición de cada una de sus partes,
definida
por sus coordenadas.
— Las fuerzas que actúan entre y sobre las
partes
del sistema.
— Lavelocidad con que las partes cambian de
posición.
La diferencia entre dos estados mecánicos,
por tanto, quedará definida por los
desplazamientos, las deformaciones y los
cambios en el estado tensional o de esfuerzos.

Figure 1:Vector de desplazamiento y campo de desplazamientos.

El desplazamiento, u, es el cambio de posición de una
partícula s, y queda definido por un vector u = p' —
p. Elcampo de desplazamientos en un sistema será
homogéneo si los vectores de desplazamiento de cada
partícula son iguales en magnitud y dirección (Figura 1).
La deformación, ε , indica la variación de longitud o
espacio entre dos partículas en dos estados mecánicos
distintos, y se puede expresar como la relación entre la
variación de longitud y la longitud inicial entre las
partículas:

ε=(li − l f )
li

.

Este parámetro es adimensional y compara situaciones
en dos estados mecánicos diferentes.
El estado tensional de un sistema es consecuencia de
las fuerzas actuando sobre él. Al variar las fuerzas, por
tanto, varía el estado de tensiones asociado a los planos
considerados.
Las fuerzas son las primeras responsables del estado y
comportamiento mecánico de un sistema.Sobre un
cuerpo rocoso actúan dos tipos de fuerzas (Figura 2): la
fuerza gravitatoria o volumétrica, F = mg y las fuerzas
superficiales, que son ejercidas sobre el cuerpo por los
materiales que lo rodean, y actúan sobre las superficies de
contacto

Figure 2: Fuerzas actuando sobre un cuerpo rocoso.

entre partes adyacentes del sistema rocoso, y se
transmiten a cualquier punto delinterior del cuerpo; un
ejemplo de estas últimas son las fuerzas tectónicas
que se ejercen sobre las rocas. Ambas fuerzas,
volumétricas y superficiales, están íntimamente
relacionadas entre sí, estando las segundas
condicionadas por la distribución y variación espacial
de las primeras.
Las fuerzas superficiales se clasifican en compresi­
vas (positivas) y distensivas o traccionales (negativas),representadas respectivamente por vectores apuntando
hacia dentro o hacia fuera del punto de aplicación. La
fuerza es una cantidad vector, representada por su
magnitud, dirección y sentido de aplicación.
Si se considera un plano sobre el que actúa una
fuerza, ésta puede tener cualquier dirección con res­
pecto al plano; si es perpendicular al mismo recibe el
nombre de fuerza normal, y...