Comportamiento de suelos

Comportamiento de Suelos
 
   
Objetivo: lograr que el alumno comprenda el comportamiento mecánico de los suelos en cuanto a sus esfuerzos, a sus deformaciones, a su relación (esfuerzo-deformación) y a su variación con el tiempo, con el propósito de que las obras de ingeniería que tienen relación con los suelos sean de calidad, o sea, que resuelvan funciones económicas, seguras y armónicas conla naturaleza en forma simultanea.

Objetivo planteado

I.                    Propiedades hidráulicas de los suelos
II.                 Distribución de esfuerzos en masa de suelos
III.               Consolidación de suelos
IV.              Determinación de deformaciones

I.                    Propiedades hidráulicas de los suelos

Comportamiento de  los suelos            EsfuerzoDeformación
Relación Esfuerzo-Deformación
Variación con el tiempo

¿Por qué se requiere conocer y aprender este tema?

Esta pregunta se puede plantear la necesidad que debe ser satisfecha por el ingeniero de diseñar una obra civil de tierra como es la cortina de una presa de almacenamiento

Es natural que se tenga en cuenta que a través de la cortina pasará agua, y que debe hacerlo cumpliendocon ciertas condiciones que hagan a la obra de ingeniería el que sea funcional y segura (económica, armónica con la naturaleza). Así surge la necesidad de que la obra, en este caso la cortina, no se deforme al paso del agua; en clase de mecánica del medio continuo se aprendió que existen dos tipos de deformación:

a)      Deformación por volumen
b)      Deformación por forma
c)      Laconcurrencia de ambas

En el caso del ejemplo se induce mediante el diseño de la obra a que ésta (la cortina) no se deforme por cambio de volumen, y en estas condiciones es necesario que el flujo del agua a través de la cortina sea establecido y consecuentemente el ingeniero debe lograr ello; para la obtención de lo anterior es necesario que conozca la ley que gobierna el flujo del agua a través de unmaterial permeable como es el suelo, en general.

Con el ejemplo anterior no solo se concluye sobre la importancia de que el ingeniero aprenda sobre el flujo de agua en los suelos sino también se concluye que para eso es necesario establecer la ley que gobierna tal flujo.

Un primer paso es encontrar respuesta a la siguiente pregunta ¿Cuáles son los factores que influyen para que el agua semueva o fluya a través de un medio poroso como el suelo?
Al razonar se concluye que el agua, se mueve por que ocupa una posición (una altura o cota), con respecto a cierto plano, desde luego hay convencimiento que lo antes escrito es cierto pero no se tiene la evidencia de que existiendo en una masa de agua confinada ésta no se mueve por lo que se concluye que falta considerar otro elemento quehace que el agua se mueva. El razonar en clase permitió descubrir que el otro factor que influye para que el agua se mueva es la diferencia de presiones. En conclusión el agua se mueve por diferencia de alturas, por diferencia de presiones o por ambas.

Se puede aceptar que el agua se mueve por las dos causas anotadas, por lo que surge, en cada una de las partículas de agua, la necesidad de conocerla altura y la presión, y a su suma se le acostumbra denominar potencial hidráulico (h) y se define en una partícula de agua como:

ó                     
donde P ó U es la presión en el agua, por lo que  es la carga de presión.

En un caso especial que se tiene donde en un recipiente que contiene agua y ésta no se mueve se tiene que:

potencial hidráulico en 1
potencial hidráulico en 2Puede observarse que el  y consecuentemente el agua no se mueve, osea para que el agua se mueve, para que adquiera velocidad es necesario que exista diferencia de potencial hidráulico, osea:

Existe otro factor que influye en la velocidad del agua a través de un medio poroso como es el suelo, para descubrirlo basta observar lo que ocurre en la naturaleza.

En el dibujo se tienen...