DIN SURVERSION

INTRODUCCION

Los suelos están conformados por partículas de diferentes tamaños, y poseen una serie de características físico químicas que los identifican. En un área pequeña de suelo, es posible hallar distintos tipos de suelos muy distintos entre ellos. Todos estos detalles, son necesarios conocerlos al momento de realizar cualquier tipo de construcción que se desee levantar sobre un suelo, y es allí donde entran los estudios de suelos, que nos permiten obtener la información que requerimos para hacer el diseño más seguro y adecuado en concordancia con las capacidades que brinde el suelo a intervenir.

Los suelos cohesivos, son suelos que poseen características de cohesión y plasticidad. Dichos suelos pueden ser granulares con parte de arcilla o limo orgánico, que les importen cohesión y plasticidad, o pueden ser arcillas o limos orgánicos sin componentes granulares. Son suelos arcillosos y limosos o sea material de grano muy fino. Estos suelos, presentan una serie de características, condiciones, comportamientos y reacciones, las cuales están debidamente estudiadas por la mecánica de suelos, cuyos temas principales relacionados con estos suelos, como las distintas reacciones que estos puedan presentar, los métodos y ensayos a realizarle a estos suelos, entre otros importantes aspectos relacionados con los mismos, están desarrollados en el contenido de este informe, ya que representa un punto importante de conocer en nuestro aprendizaje, y de llevar a cabo posteriormente en nuestra profesión.

RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS COHESIVOS

La resistencia al corte puede ser definida como el máximo valor que la tensión cortante puede alcanzar, a lo largo de un plano cualquiera en el interior del macizo, sin que se verifique la rotura de la estructura del suelo. Siendo que una grande parte de esta resistencia proviene de la fricción entre las partículas del suelo, esta depende de la tensión normal aplicada sobre este plano.

Por otro lado, la mayoría de los problemas de empuje puede ser aproximada a un estado plano de deformación, considerando apenas la sección principal del conjunto suelo estructura y admitiendo que todas las otras secciones sean iguales a esta.

ASPECTOS FISICO-QUIMICOS.

El comportamiento al corte de los suelos arcillosos es mucho más complejo que suelos granulares. Esto se debe al tamaño de las partículas que componen las arcillas. Se considera como arcilla la fracción de suelo compuesta por partículas de tamaño menor que 0,002 mm. En estas condiciones, la superficie específica, definida como la relación entre la superficie total de todas las partículas y el volumen total del suelo, es mucho mayor en el caso de las arcillas. Esto hace que las fuerzas de superficie de naturaleza físico-químicas se tornen preponderantes en el comportamiento del suelo. Estas fuerzas dependen mucho de la distancia entre las partículas. Además, la resistencia al corte aumenta con la consolidación, cuando las partículas son aproximadas unas de las otras por efecto de una carga. Cuando esta carga es retirada, las fuerzas de superficie impiden el retorno de las partículas a la situación anterior y surge entonces la cohesión. La presencia de agua en los vacíos del suelo arcilloso también influye en su resistencia. Esto se debe en parte al hecho que el agua provoca el apartamiento de las partículas, disminuyendo la cohesión. Otra característica importante ligada a la presencia de agua, que influye en el comportamiento de los suelos arcillosos, es su baja permeabilidad. Mientras que en las arenas cualquier exceso de la presión de poros provocado por las cargas se disipa casi inmediatamente, en el caso de las arcillas esta disipación es mucho más lenta. Además, la presión de poros originada por las cargas continua actuando después de terminada la construcción, por años. Se distinguen, por lo tanto, dos situaciones opuestas. La situación inmediatamente posterior a la aplicación de la carga, cuando poca o ninguna disipación de presión de poros ha existido, se la llama situación de corto plazo o no drenada y aquella de largo plazo o drenada, después de la total disipación de toda la presión de poros causada por las cargas.

El comportamiento del suelo en cada una de esas dos condiciones es diferente y el proyecto debe tener en cuenta esta diferencia. La envolvente de resistencia obtenida en este tipo de ensayo es denominada envolvente rápida “su”. Esta envolvente es utilizada en el análisis de situaciones de corto plazo cuando se admite que en el campo no ocurre disipación de la presión de poros ocasionada por la carga aplicada sobre el suelo. Además de eso, se admite también que el valor de la presión de poros que actúa en el campo es semejante a la que actúa en el ensayo rápido y, por lo tanto, no necesita ser determinada. En el caso de suelos saturados, los ensayos rápidos conducen a una envolvente sin fricción del tipo:

su=cu

donde “cu” es llamada cohesión no drenada. Esto ocurre porque el aumento de presión confinante no se traduce en un aumento de la resistencia del suelo ya que sin drenaje no ocurre consolidación y entonces el aumento del confinamiento es transferido para el agua y se traduce en un aumento igual de la presión de poros. La tabla 1 muestra valores típicos de la resistencia no drenada “su” de arcillas saturadas en función de su consistencia.

Consistencia Su (kPa) Características

Muy Blanda 0-10 Fluye entre los dedos cuando la mano está cerrada.

Blanda 10-20 Fácilmente moldeada por los dedos.

Firme 20-40 Moldeada por fuente presión de los dedos.

Compacta 40-60 Deformada por fuente presión de los dedos.

Muy Compacta 60-80 Poco deformada por fuente presión de los dedos.

Dura > 80 Poco deformada por la presión de un lápiz.

Tabla 1. Resistencia no drenada “su” de arcillas saturadas.

Para suelos parcialmente saturados hay un aumento de la resistencia con el aumento del confinamiento. Esto hace que la envolvente “su” presente una parte de fricción. En general se considera que la situación de saturación completa es más crítica y, entonces, se desprecia esa fricción. En el otro extremo, la situación a largo plazo está caracterizada por la disipación de toda la presión hidrostática causada por la carga. La envolvente de resistencia que representa esta situación es definida como envolvente efectiva “s” y es utilizada para analizar situaciones en que toda la presión hidrostática causada por la carga se haya disipado. En este caso el análisis es hecho en términos de tensiones efectivas y es necesario determinar las presiones hidrostáticas causadas por la capa freática, cuando presente.

En arcillas normalmente consolidadas y saturadas la envolvente efectiva “s” no presenta cohesión:

sʹ=σʹ.tan∅ʹ

donde "σ" es la tensión normal efectiva e “φ” es el ángulo de fricción efectivo del suelo.

La tabla 2 muestra valores del ángulo de fricción efectivo “φ" de arcillas en función del índice de plasticidad.

Índice de Plasticidad (%) ∅(Grados)

15 30

30 25

50 20

80 15

Tabla 2. Ángulo de fricción efectivo ∅ de arcillas

La cohesión efectiva surge apenas en las arcillas preconsolidadas, como efecto de la sobre densificación del suelo. Para presiones confinantes por debajo de la presión de preconsolidación, la resistencia al corte es superior a la de la arcilla normalmente consolidada. Se aproxima esta envolvente a una recta en un intervalo de tensiones de trabajo que incluye tensiones por debajo de la presión de preconsolidación, quedando la envolvente efectiva:

sʹ= cʹ + σʹ.tan∅ʹ

donde “c” es la cohesión efectiva.

En la determinación de los empujes, actuantes sobre estructuras de contención, en general es más indicado el análisis en términos de tensiones efectivas, utilizando el envolvente de resistencia efectiva del suelo. Esto porque la hipótesis de empuje activo caracteriza una descarga del suelo y la situación a largo plazo es, en general, más desfavorable. De esta forma, aún en el caso de macizos formados por suelos arcillosos, la cohesión efectiva es muy pequeña, o hasta nula. Por esto, es común desconsiderar completamente la cohesión en el cálculo del empuje activo sobre estructuras de contención.

COHESION VERDADERA

En muchas arcillas esta atracción entre partículas como consecuencia de la tensión superficial, se pierde rápidamente si la muestra se sumerge en agua, ya que la muestra absorbe agua, los meniscos aumentan de radio con lo cual los esfuerzos que mantienen unidas a las partículas disminuyen, las partículas se separan y la muestra se desgrana totalmente o en trozos perdiendo de esta forma la cohesión aparente debida a la tensión superficial.

En otros tipos de arcilla esta pérdida de cohesión no se manifiesta cuando son sumergidas en agua. Evidentemente en estos casos las partículas son retenidas por fuerzas de otro tipo, que no alcanzan a ser destruidas, por la inmersión en agua.

Estas fuerzas pueden ser de carácter electrostático, que son generadas por la película de agua absorbida que se forma sobre cada partícula. O derivar de agentes cementantes naturales o no, como es el caso del cemento Portland cuando lo mezclamos con suelos para hacer suelo-cemento.

A esta forma casi permanente de resistencia al corte, o resistencia al desplazamiento relativo de partículas adyacentes motivada por esta fuerza de origen interno se la denomina

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