Esfuerzo Efectivo

I.U.P. “Santiago Mariño” – Esfuerzos y deformaciones en una masa de suelo.

INTRODUCCION

Para poder resolver problemas de ingeniería, también en necesario entender como evaluar
los esfuerzos que actúan en un punto de la masa de suelo debido a su propio peso y así
mismo el cambio de esfuerzos que se induce en el suelo debido a la acción de carga (o
descarga) externa producto de laconstrucción de obras de ingeniería. De la misma manera
son importantes las deformaciones de la masa de suelo, principalmente los asentamientos,
que resultan de los cambios de tales esfuerzos.
Por lo general, el esfuerzo sobre un punto no es el mismo en todas las direcciones y, por
tanto, es importante estudiar el estado general de los esfuerzos que existen en un punto
dentro de la masa de suelo yconsiderar las relaciones entre los esfuerzos actuantes en
direcciones diferentes. Sin embargo, en muchos problemas de ingeniería el interés principal
se centra sobre los esfuerzos que actúan en una dirección particular; por ejemplo, el estudio
de la capacidad portante y los asentamientos de cimentaciones depende principalmente de
los esfuerzos que actúan en la dirección vertical, en tanto queel estudio de las presiones de
tierras sobre los muros de contención requiere un conocimiento de los esfuerzos
horizontales en la masa de suelo.

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CONTENIDO

Asentamiento
Es la deformación vertical en la superficie de un terreno proveniente de la aplicación de
cargas o debido al peso propio de las capas.Tipos de Asentamientos


Inmediatos: por deformación elástica (suelos arenosos o suelos arcillosos no
saturados)



Por densificación: debidos a la salida del agua del suelo (suelos arcillosos):



Por flujo lateral: desplazamiento de las partículas del suelo desde las zonas más
cargadas hacia las menos cargadas (suelos no cohesivos)

Causas de los Asentamientos


Cargasestáticas: presión transmitida por las estructuras, por el propio peso del
suelo, etc.



Cargas dinámicas: clavado de estacas, terremotos, etc.



Erosión del subsuelo



Variaciones del nivel del agua: rebajes

Efectos de los Asentamientos
Daños a la estructura del suelo, cambios en la apariencia, funcionalidad y estabilidad.

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Esfuerzo efectivo
En una masa de suelo existen esfuerzos dentro del esqueleto del suelo que resultan de las
fuerzas que actúan sobre los puntos de contacto entre partículas individuales, y existen
esfuerzos dentro del fluido intersticial que ocupa los vacíos del suelo. Para estudiar el
comportamiento ingenieril de los suelos es necesario tener la capacidad dedistinguir estas
dos clases de esfuerzos y también entender la relación entre ellos. Si se considera dentro de
este propósito, una masa de suelo saturado con una superficie horizontal, con el nivel
freático a nivel del terreno, se tiene que en un plano horizontal XX de área A a profundidad
z, la columna vertical de suelo por encima de XX tendrá el peso total W siguiente:
W = Ws + Ww

(1)Donde Ws es el peso de las partículas del suelo y Ww es el peso del agua en los vacíos.

Las partículas del suelo por debajo del nivel freático están sometidas a un empuje U de tal
manera que su peso efectivo W´s está dado por:
W´s = Ws – U
Entonces:

Ws = W´s + U
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Luego reemplazamos en (1):

W = W´s + U + WwSi Vs representa el volumen de las partículas de suelo en la columna, y Vw el volumen de
agua, entonces U = ρwgVs (principio de Arquímedes) y Ww = ρwgVw
Entonces:

W = W´s + ρwg (Vs + Vw)

Como el suelo está saturado, el volumen de agua Vw es igual al volumen de vacíos Vv. Por
tanto Vs + Vw representa el volumen total V de la columna. Entonces:
W = W´s + ρwgV
Y como V = Az,...