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84.08 MECANICA DE SUELOS Y GEOLOGÍA

CONSULTAS DE ALUMNOS

Compacidad relativa

La compacidad relativa, según leí, es usada en suelos granulares
                     Cr= (emax - e) / (emax - emin)
Ahora bien, buscando el análogo en suelos cohesivos encontré, en mis apuntes algo distinto al Das que habla del Indice de liquidez
                     en el Das: LI = (w - PL) / (LL-PL)
                     en mis apuntes: Cr= (LL-w) / (LL-LP)
A simple vista la segunda expresiòn parece ser análoga a la de suelos granulares, en ese caso, para que es la de índice de liquidez? cual es el nombre correcto de la segunda expresión? y cual es la útil?

La definición de la compacidad relativa (o densidad relativa) implica comparar la densidad del suelo respecto de sus estados más denso y más suelto posible. Eso se logra comparando las relaciones de vacío como lo tenés en la fórmula. Si esa misma definición la llevamos a un suelo de grano fino y lo hacemos respecto de los límites plástico y líquido, recordando que en un suelo saturado la relación de vacíos es igual a la humedad por el peso específico de las partículas sólidas (gamma s) y dividido por el peso unitario del agua (gamma w), se llega a Cr = (LL-w) / (LL-LP). Esto se sigue llamando compacidad relativa. El índice de liquidez es exactamente lo mismo pero lo que estás mirando es qué tan cerca del LL está la muestra (cuando la humedad es igual al límite líquido, el LI es igual al 100%). Se puede utilizar cualquiera de las dos expresiones ya que nos dan la misma información pero en un caso referida al LL y en otro al LP.

Ing. Ernesto Strina

 

Duda de sifonaje

Hola! tengo una duda acerca del Sifonaje y queria ver si alguno me puede ayudar.En mis apuntes de la clase yo anoté que el factor de seguridad al sifonaje es :
Vsif=(Gamma´ x D x D/2 x1m) / U
(D = profundidad del anclaje)
y que debe ser mayor o igual a 2
Lo que no me queda claro es que es el término U.

El agua tiene una presión compuesta por la presión que tendría si estuviera quieta (hidrostática) más la presión debida al escurrimiento (sobrepresión). El sifonaje se evalúa en un prisma de altura D y ancho D/2. Lo que comparás es el peso sumergido del prisma (al tomarlo como sumergido ya estás descontando el efecto de Arquímedes sobre el prisma producido por la presión hidrostática) con la sobrepresión del agua (componente de presión del agua debida al escurrimiento). Esta sobrepresión es U. Obteniendo las presiones del agua en un plano horizontal que pasa por el pie de la tablestaca, restándole las presiones hidrostáticas (gamma del agua por la altura de agua del lado aguas abajo de la tablestaca), e integrándolas en un ancho D/2, sacás U. En definitiva, el concepto de la verificación es comparar el peso sumergido del suelo con la fuerza ascendente que hace el agua sobre el suelo. En otras palabras es ver si la sobrepresión del agua alcanza o no para anular las presiones efectivas.

Ing. Ernesto Strina

 

Tubificación

Cuando se traza la red de escurrimiento y se quiere verificar a la tubificación, y se compara el i crítico con el i del problema...ese gradiente i del problema puede calcularse como la sumatoria de las caidas de potencial (que caen dentro del volumen que estoy verificando) dividido su altura?? en otras palabras, es como un problema de ¨ebullición¨ del suelo por flujo ascendente?

La tubificación es un problema de erosión retrograda. Quiere decir que empieza erosionando los primeros granitos de suelo que no están confinados (en el caso de una tablestaca, los del nivel de terreno natural del lado aguas abajo y pegados a la tablestaca). Cuando el agua se lleva esos granos, le es más fácil llevarse los siguientes y de esa manera se va generando un “tubo” en el suelo desde la superficie hacia el interior. Por lo tanto lo que hay que ver es la seguridad que tenemos en el lugar dónde empezaría la tubificación. Entonces lo que hay que comparar es el gradiente hidráulico crítico con el gradiente del lugar en el que la tubificación tendería a iniciarse (en la superficie pegado a la tablestaca en el mismo ejemplo). El problema de ebullición que mencionás es otro. Se trata del sifonaje, que se origina porque las presiones efectivas se anulan debido a la sobrepresión ascendente del agua.

Ing. Ernesto Strina

 

Ensayo Triaxial

Ingeniero le hago una pregunta, referida al triaxial. Como es que explica que se puede utilizar una misma muestra de suelo y ensayarla varias veces. O sea, rompió y la sigue utilizando, para hallar en general el ángulo de fricción interna.

En suelos, "rompió" quiere decir que alcanzó su estado límite de falla. Pero en rigor, el suelo no se rompió porque siempre estuvo roto ya que es un conjunto de partículas que, a menos que estén cementadas, no están unidas entre sí, simplemente están en contacto. Al ensayar una probeta, se genera un plano en el que la combinación de esfuerzos y la resistencia friccional del suelo hacen que en algún momento se generen desplazamientos sin aumento de esfuerzo. En ese momento decimos que el suelo "rompió". Pero si le aumentamos la presión de cámara (quiere decir modificamos los esfuerzos en la probeta), para esos nuevos esfuerzos, el suelo aún no llega a su estado límite de falla. Por lo tanto podemos volver a usar la misma probeta.

Ing. Ernesto Strina

 

Cohesión

¿Que es lo que me determina la existencia o no de la cohesion en una arcilla? Porque he visto que los valores haciendo un ensayo sobre una arcilla normalmente consolidada y no drenada, caso C distinto a 0.

Las curvas de resistencia intrínseca (CRI) se pueden dividir en dos tipos: reales y aparentes. 
Las CRI aparentes son las que salen de ensayos en los que la presión neutra es desconocida. Sobre ellas pueden leer directamente del Juarez Badillo. Quizás sea la respuesta a la pregunta, porque puede haber confusión entre resistencia al corte no drenada y cohesión efectiva. 
Las CRI reales son el objeto de interés. Para eso, en referencia al gráfico adjunto vale lo que sigue:

1- Las arcillas normalmente consolidadas tienen una CRI real que es recta y que pasa por el origen (línea negra). O sea, no tienen cohesión real.
2- Las arcillas preconsolidadas tienen una CRI que es curva y que pasa por el origen (linea roja). Como pasa por el origen, las arcillas preconsolidadas no tienen cohesión real.
3- La CRI de las arcillas preconsolidadas se une a la recta de las normalmente consolidadas en un punto que depende de la presión de consolidación. Si la consolidación se hace en la cámara triaxial, la presión de preconsolidación es pc. Si la consolidación se hace en el edómetro, la tensión de preconsolidación está dada por el punto (sigma, tau).
4- Si se traza una tangente a la CRI de una arcilla preconsolidada en un punto cualquiera, esa recta tangente tiene una ordenada al origen y una pendiente. Ambas dependen del punto elegido para trazar la tangente.
5- El problema se ve claro si se hacen tres ensayos triaxiales y se eligen los resultados de dos de ellos para calcular c y fi (circulos rojos con rectas verdes). Si se eligen los ensayos 1 y 2 sale una cohesión más chica y un fi más grande. Si se eligen 2 y 3 sale una cohesión más grande y un fi más chico.

Conclusión:
Las arcillas normalmente consolidadas no tienen cohesión.
Las arcillas preconsolidadas no obedecen a la ecuación de Mohr-Coulomb tau = c + sigma * tan(fi).
Si queremos utilizar esa ecuación de todas formas, tenemos que elegir una cohesión efectiva y una fricción efectiva en función del problema que estemos estudiando.

Ing. Alejo O. Sfriso

 

Empujes

Cuando Rankine calcula el coeficiente Ka que relaciona las presiones efectivas verticales con las horizontales lo hace razonando sobre un estado de tension en el cual una de las tensiones principales se modifica debido al movimiento del muro de contención. Entonces, cuando el circulo de mohr de ese estado de tension se hace tangente a la recta al origen con ángulo Ø, el estado es de rotura. Ese estado de rotura sobre el cual se calcula la resultante de presiones sobre el muro de contención vertical, es menor que el que resulta de considerar al suelo en ¨reposo¨ donde K0 = 1 - Sen Ø. La duda que me surge es que: No habría que contemplar la situación del suelo en reposo para el cálculo de la estructura de contención?

Si adoptás como hipótesis que el muro puede moverse lo suficiente como para que las tensiones horizontales se relajen, usás Ka. Si la estructura es tan rígida que no permite que las tensiones horizontales se relajen, usás K0.

Ing. Ernesto Strina

 

Capacidad de carga

Quería hacerle una consulta sobre capacidad de carga. En el caso de tener una fundación superficial en un suelo saturado deben hacerse estudios de capacidad de carga a corto y a largo plazo (supongo que solamente en el caso de tratarse de un suelo arcilloso que tarda en drenar). En el estudio a corto plazo, la carga q que acompaña el factor Nq debe considerarse sin tomar el cuenta el peso del agua que contiene el suelo por estar saturado. Hecho que no logro comprender. Además se trabaja con los valores de fi y C sin drenar. Sin embargo, el valor de gama que multiplica el factor Ngama es el que corresponde a hacer la cuenta gama/saturado - gama/del agua. Esto me hace pensar que se está trabajando con presiones efectivas. Quería saber si mis afirmaciones son correctas.

El cálculo de capacidad de carga surge de integrar la resistencia al corte del suelo en determinadas superficies de falla. Como la resistencia al corte del agua vale 0, tanto q como gamma deben ser valores efectivos porque si no le estarías dando una resistencia de corte al suelo que no tiene. Cuando trabajás a corto plazo, conocés las presiones efectivas en el suelo antes de aplicar la carga. Lo que desconocés es el incremento de presiones neutras provocadas por la carga y por eso trabajás con los parámetros no drenados pero tanto q como gamma siguen siendo los valores efectivos.

Ing. Ernesto Strina