ESFUERZOS EFECTIVOS

ESFUERZOS EFECTIVOSIntroduccionEl suelo es una estructura esqueltica de partculas slidas en contacto, formando un sistema intersticial de interconexiones entre los vacos o porosLos poros estn parcial o totalmente llenos de agua. Es por esta razn que los esfuerzos efectivos pueden presentarse en la naturaleza en diferentes maneras.

Suelos saturados con agua y cero de aire en los vacos.Suelos secos sin nada de agua en los vacosSuelos parcialmente saturados, con agua y aire en sus vacos.

Esfuerzos y deformaciones normales.

Esfuerzos y deformaciones de corte.

Para pequeas deformaciones = ngulo de deformacin o distorsin expresado en radianesMdulo de corte

Respuesta de los materiales a carga y descarga.El cambio en el esfuerzo vertical es.

Las deformaciones vertical y radial son respectivamente

Ho es la longitud original ro es el radio original

Respuesta de los materiales a carga y descarga.

Curvas esfuerzo-deformacin de un material elstico lineal y no linealCurvas esfuerzo-deformacin de un material elastoplsticoRespuesta de los materiales a esfuerzos de corte.

Respuesta esfuerzo de corte-deformacin de corte para un material elastoplsticoEsfuerzo total

Esfuerzo total vertical .- Es influenciado por las fuerzas gravitacionales y por consiguiente por el peso mismo del suelo y dems elementos que se encuentren en o sobre este

Esfuerzo total horizonta .- Es influenciado por fuerzas laterales en el terreno, de ah que toma su principal inters en el diseo de muros o estructuras de retencin, ya que ah es donde se analiza el empuje lateral del suelov hEsfuerzo neutral o presin de poros del aguaLa presin de poros tiene dos componentes:

la presin de agua, uw la presin del aire, ua

A causa de la tensin superficial que es la que causa el fenmeno conocido como capilaridad, la presencia de aire reduce la presin de poros, por lo tanto la presin de poros es influenciada tanto por el agua como tambin por el aire presente en los poros, Bishop (1955) sugiri la siguiente relacin para la presin de poros:

Donde x, es un parmetro que depende principalmente del grado de saturacin, y en grado menor de la estructura del suelo.Concepto del esfuerzo efectivoTerzaghi en 1943, demostr que para un suelo saturado, el esfuerzo efectivo en cualquier direccin puede definirse en forma cuantitativa como la diferencia entre el esfuerzo total y la presin de poros del agua

= Esfuerzo normal total.= Esfuerzo normal efectivo. u = Presin de poros del agua o esfuerzo neutral.PRINCIPIO DEL ESFUERZO EFECTIVOEl principio del esfuerzo efectivo fue definido por Bishop (1959), utilizando dos simples hiptesis:El cambio de volumen y deformacin de los suelos depende del esfuerzo efectivo y no del esfuerzo totalLa resistencia al corte depende del esfuerzo efectivo y no del esfuerzo total normal al plano considerado. Esto puede ser expresado por la ecuacin:

Dnde:f = resistencia al corte= esfuerzo efectivo en el plano considerado,c= cohesin= ngulo de resistencia al corte, con respecto al esfuerzo efectivoCALCULO DEL ESFUERZO TOTALEl esfuerzo efectivo es la diferencia entre la carga total aplicada y la presin del agua de los porosv = H DETERMINACION DE LA PRESION DE POROSEsta presin es calculada similarmente al esfuerzo total, asumiendo condiciones de agua esttica o condiciones hidrostticas.u = wHtotalDonde:w = peso especfico del agua. Una aproximacin til toma w = 10 [kN/ m3] (ms exactamente, w = 9.807 kN/m3).CALCULO DEL ESFUERZO EFECTIVOEl esfuerzo total es nada mas que la profundidad por el peso especifico =v - u FLUJO DE AGUA ASCENDENTE

En AEsfuerzo total: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo:

En BEsfuerzo total: En CEsfuerzo total: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo:

13FLUJO DE AGUA DESCENDENTE

En AEsfuerzo total: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo:

En BEsfuerzo total: En CEsfuerzo total: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo: Presin de poros del agua: Esfuerzo efectivo:

14En resumen se puede decir que cuando se tiene flujo de agua ascendente el esfuerzo efectivo disminuye y cuando se tiene flujo de agua descendente el esfuerzo efectivo aumenta