Esfuerzos del suelo

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio de Educación Universitaria
U.P.T.M Ludovico Silva
Maturin-Monagas
























JUNIO-2013
Introducción
Los suelos son sistemas de fases múltiples. En un volumen dado de suelo, las partículas de solidos están distribuidas al azar con espacios vacíos entre ellas. Los espacios vacíos continuos, están ocupados poragua, aire o ambos. Es necesario conocer la naturaleza de la distribución de los esfuerzos a lo largo de una sección trasversal de un suelo.
Se han visto aspectos relacionados con las deformaciones de un suelo sometido a la acción de fuerzas externas, y hemos integrado el efecto del agua a su comportamiento; igualmente se han definido los límites y estudiado las relaciones de fase del suelo,visto como una estructura trifásica, compuesta por sólidos, agua y aire.















Estructura del suelo y esfuerzos
La fábrica textural del suelo, tiene dos posibilidades extremas: es floculada como los suelos marinos que presentan contacto borde – cara, gracias a fuerzas de atracción eléctrica, o dispersa cuando las partículas se disponen paralelas, porque se repeleneléctricamente. Al cargar un suelo, los desplazamientos por deformación de carga tienden a desplazar las partículas y los enlaces electroquímicos pueden deshacerse, para que la fábrica estructural quede dispuesta en forma paralela. El comportamiento mecánico dependerá de la estructura del suelo. El suelo floculado ofrece mayor permeabilidad, alta resistencia y baja compresibilidad, gracias a las fuerzaselectroquímicas entre las partículas.
Tipos de esfuerzos en los suelos:
Esfuerzo vertical y horizontal (suelo seco)
En un elemento de suelo, a una profundidad Z, se puede considerar las fuerzas normales N y tangenciales T que, sobres sus caras, carga las partículas de suelo: Sea “h” la dirección horizontal y “v” la dirección vertical.
Esfuerzos geostáticos verticales (σv)
Los esfuerzosal interior del suelo se aplican por dos razones: El peso propio del suelo y el efecto de las cargas exteriores aplicadas al suelo. Los esfuerzos geostáticos (verticales) son los debidos al peso propio del suelo; y pueden variar con la profundidad, cuando varía el peso unitario del suelo.
Esfuerzo geostáticos horizontal
La relación entre los esfuerzos horizontal σh y vertical σ V, se expresapor el coeficiente de esfuerzo lateral o coeficiente de presión de tierras. La relación no es exclusiva de los esfuerzos geostáticos y su valor TEÓRICO está en un rango que es amplio: 0 ≤ K ≤ 1
Cuando un depósito sedimentario se forma por acumulación en capas horizontales, se va incrementando σ V y no necesariamente σh, por lo que K < 1. En depósitos de arena sedimentaria, K = 0,4 – 0,5.Esfuerzos producidos por cargas aplicadas
La teoría de la elasticidad frecuentemente se emplea para el cálculo, en una masa del suelo, de este tipo de esfuerzos. La teoría supone que ESFUERZO y DEFORMACIÓN son proporcionales; la mayoría de las soluciones útiles, que el suelo es homogéneo e isótropo; incluso suponen, el suelo es “CHILE” (continuo, homogéneo, isótropo y linealmente elástico).
Mecanismode los fenómenos de fricción
Fuerza entre dos superficies en contacto, a aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerzaperpendicular R entre ambas superficies no lo sea perfectamente, si no que forme un ángulo φ con la normal N (el ángulo de rozamiento). Por tanto, la fuerza resultante se compone de la fuerza normal N (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento F, paralela a las superficies en contacto.
Prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante
Durante muchos años este fue...