(Microsoft PowerPoint - 106 Presiones efectivas [S\363lo lectura])
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Las presiones efectivas (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar Ernesto Strina: estrina@fi.uba.ar Presiones efectivas Índice • Principio de Arquímedes • Presiones totales, de poros y efectivas • Ascenso capilar Presiones efectivas Principio de Arquímedes Presiones efectivas Índice • Principio de Arquímedes • Presiones totales, de poros y efectivas • Ascenso capilar Presiones efectivas La definición de “tensión” en un medio poroso Las fuerzas concentradas que se transmiten de grano a grano (a través de sus contactos) se “convierten” en una “tensión integranular” que actúa en toda la superficie La parte de imagen con el identificador de relación rId3 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId4 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId5 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId6 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId7 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId8 no se encontró en el archiv o. Presiones efectivas El principio de Arquímedes en un medio poroso: tensión efectiva La parte de imagen con el identificador de relación rId4 no se encontró en el archiv o. La parte de imagen con el identificador de relación rId5 no se encontró en el archiv o. Presión total vertical en terreno horizontal: suelo no saturado Presiones efectivas En un suelo no saturado los vacíos tienen agua y aire, el peso promedio es mas bajo que cuando está saturado Presión total vertical en terreno horizontal: suelo saturado Presiones efectivas En un suelo saturado, el peso unitario no depende de la presión del agua (que puede ser positiva o negativa) Presión total vertical en terreno horizontal: suelo sumergido Presiones efectivas Un suelo saturado y sumergido tienen el mismo peso unitario, lo que cambia es la presión del agua (+ / -) Presión de poros en terreno horizontal: suelo sumergido Presiones efectivas En este ejemplo, la presión del agua se asume cero en la superficie Presión efectiva en terreno horizontal: suelo sumergido Presiones efectivas La presión integranular (efectiva) es igual a la presión total menos la presión del fluido de poros (agua) = + Presiones efectivas Ejercicio - Enunciado Nota importante: Se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático Ejercicio - Solución Presiones efectivas 0 kPa 27 77 132 Nota importante: Se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático Ejercicio - Solución Presiones efectivas 0 kPa 0 kPa 27 77 25 132 Nota importante: Se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático 50 Ejercicio - Solución Presiones efectivas 0 kPa 0 kPa 0 kPa 27 77 25 132 Nota importante: Se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático 27 52 50 82 Una definición de presión efectiva para cambio de volumen Presiones efectivas C σ σ−u Cs σ − (1 − )u C (Nur y Byerlee 1971) Presiones efectivas Índice • Principio de Arquímedes • Presiones totales, de poros y efectivas • Ascenso capilar Interfaz agua-aire Presiones efectivas La interfaz agua-aire se comporta como una membrana con resistencia a la tracción BBC News In pictures Visions of Science.jpg Insectos que viven sobre y bajo la interfaz (Milne and Milnc, 1978) Presiones efectivas Interfaz agua-aire La interfaz agua-aire se comporta como una membrana con resistencia a la tracción En un conducto pequeño el agua moja las paredes y la membrana se curva Se produce una diferencia de presión: ascenso capilar (Wikipedia) Presiones efectivas Equilibrio de una columna capilar En el contacto agua-aire-sólido hay tres fuerzas σsl • Tensión sólido-líquido • Tensión sólido-gas σsg • Tensión líquido-gas σlg El ángulo del contacto surge del equilibrio de esas tres fuerzas θ Equilibrio de una columna capilar Presiones efectivas El equilibrio de la columna capilar es • Peso columna de agua • Fuerza de tensión superficial (Columna de vidrio comprimida) • Por equilibrio La altura del ascenso capilar es inversamente proporcional al radio de los poros Ascenso capilar Presiones efectivas En arenas, el ascenso capilar se puede estimar con la relación de Hazen En arcillas, el ascenso capilar puede alcanzar varios metros Esta es la distribución de presiones si no hay ascenso capilar Presiones efectivas 0 kPa 0 kPa 0 kPa 27 77 25 132 Nota importante: Se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático 27 52 50 82 El ascenso capilar aumenta las presiones efectivas Presiones efectivas 0 kPa 15 kPa -15 0 kPa 30 80 25 135 Nota importante: No se asume que la presión de poros es nula por encima del nivel freático 30 55 50 85 Presiones efectivas Bibliografía Básica • Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos I. Ed. Rueda • Olivella, S. Problemas resueltos. Geotecnia. Mecánica de Suelos. UPC, 2003. • Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed. Limusa Complementaria • Fredlund y otros. Unsaturated Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley • Mitchell, J. Fundamentals of soil behavior. 3ª Ed. Wiley.
