1 COMPORTAMIENTO DE SUELOSUNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA COMPORTAMIENTO DE SUELOS BAJAS Y ELEVADAS DEFORMACIONES Dr. Víctor Rinaldi

2 Ondas Elásticas DEFINICIÓN DE MÓDULOS

3 TIPOS DE MÓDULOS Ondas Elásticas s E = e t G g B 3 M Compresi ónSimple y E e s = Corte xx G g t Isotr ópica B 3 Confinada M σ ε /2 τ x γ o

4 PROPAGACIÓN DE ONDAS COMPRESIÓN EN BARRAS Equilibrio de FuerzasO También (1) Ley de Hooke (2) Reemplazando (2) en (1) Ondas Elásticas

5 PROPAGACIÓN DE ONDAS CORTE EN BARRAS Equilibrio de Fuerzas O También(1) Ley de Hooke (2) Reemplazando (2) en (1) Ondas Elásticas

6 PROPAGACIÓN DE ONDAS MEDIOS INFINITOS Equilibrio de Fuerzas En DondeOndas Elásticas

7 PROPAGACIÓN DE ONDAS MEDIOS INFINITOSDerivando todas respecto a x, y, z, y sumando De donde Siendo Diferenciando la segunda respecto a z, la tercera respecto a y, y substrayendo ambas De donde Ondas Elásticas

8 PROPAGACIÓN DE ONDAS MEDIOS SEMINFINITOS VR  0.9 VSOnda Rayleigh o de Superficie Achenbach (1975) VR  0.9 VS Richart et al., (1970) Ondas Elásticas

9 PROPAGACIÓN DE ONDAS MEDIOS SEMINFINITOS Richart et al., (1970)Ondas Elásticas

10 PROPAGACIÓN DE ONDAS Richart et al., (1970) Ondas Elásticas

11 PROPAGACIÓN DE ONDAS ATENUACIÓN MATERIAL Ondas ElásticasECUACIÓN DE LA PROPAGACIÓN CONSTANTE DE PROPAGACIÓN CONSTANTE DE ATENUACIÓN NUMERO DE ONDA AMORTIGUAMIENTO MATERIAL PROFUNDIDAD DE PIEL Ondas Elásticas

12 PROPAGACIÓN DE ONDAS ATENUACIÓN GEOMÉTRICA Richart et al., (1970)Ondas Elásticas

13 REFLEXIÓN Y REFRACCIÓNb P Sv e f 1 2 Sh Ondas Elásticas

14 z1 z2 Ai Ar INCIDENCIA NORMAL Coeficiente de Reflexión:Coeficiente de Transmisión: Impedancia Del Material: Ondas Elásticas

15 PROPAGACIÓN DE ONDAS Atenuación Total ATENUACIÓN TOTALAtenuación Material Atenuación Geométrica Atenuación por Absorción Atenuación Total Ondas Elásticas

16 MEDICIÓN DEL MÓDULO EN LABORATORIOOndas Elásticas

17 MEDICIÓN DEL MÓDULO EN LABORATORIO

18 COLUMNA RESONANTE-TORSIONALEQUIPO DE MEDICIÓN Kim (1991)

19 COLUMNA RESONANTE-TORSIONALRESULTADOS EN RESONANCIA Kim (1991)

20 COLUMNA RESONANTE-TORSIONALAMORTIGUACIÓN LIBRE Kim (1990)

21 COLUMNA RESONANTE-TORSIONALCOLUMNA-TORSIONAL Kim (1990)

22 CORTE SIMPLE CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN a) NGI, b) CambridgePrevost y Hoeg (1976)

23 CORTE SIMPLE CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN Seed y Peacock, (1971)Finn et al. (1971)

24 Politecnico de Torino Lopresti (1994)TRIAXIAL CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN Politecnico de Torino Lopresti (1994)

25 TRIAXIAL CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓNEcole Nationale des Travaux Public de l’Etat Di Benedetto et al., (1996)

26 Univ. de Tokio Tatsuoka et al. (1996)TRIAXIAL CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN Univ. de Tokio Tatsuoka et al. (1996)

27 Imperial College, Kuwano (1997)TRIAXIAL CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN Imperial College, Kuwano (1997)

28 TRIAXIAL CÍCLICO EQUIPO DE MEDICIÓN Goto (1986)

29 TRIAXIAL CÍCLICO ESFUERZOS INDUCIDOS Seed y Peacock, (1971)

30 TRIAXIAL CÍCLICO RESULTADOS DE MEDICIÓN Sedd e Idriss (1971)

31 CORTE TORSIONAL EQUIPO DE MEDICIÓN Iwasaki et al., (1978)

32 MESA VIBRATORIA EQUIPO DE MEDICIÓN DeAlba et al. (1976)

33 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS PIEZOCRISTALES

34 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS PIEZOCRISTALESMONTAJE DEL PIEZOCRISTAL

35 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS PIEZOCRISTALESRESULTADOS DE MEDICIÓN

36 Parámetros muy importantes:PARÁMETROS DE INFLUENCIA SOBRE EL MODULO ELÁSTICO Parámetros muy importantes: -Amplitud de deformación -Tensión principal efectiva media. -Relación de vacíos -Grado de saturación

37 Parámetros de importancia media:PARÁMETROS DE INFLUENCIA SOBRE EL MODULO ELÁSTICO Parámetros de importancia media: -Razón de sobreconsolidación (OCR) -Nivel de resistencia efectiva -Tensiones octaédricas -Efectos del tiempo (tixotropía)

38 Parámetros de menor importancia:PARÁMETROS DE INFLUENCIA SOBRE EL MODULO ELÁSTICO Parámetros de menor importancia: -Frecuencias de carga, superiores a 0.1 Hz -Número de ciclos de carga -Características de los granos, tamaño, forma, graduación, mineralogía, etc. -Estructura del suelo -Cambios volumétricos sufridos como consecuencia de tensiones de corte (para deformaciones menores del 0.5%)

39 EFECTO DE MEDICIÓN DE DEFORMACIONESShibuya et al. (1991)

40 INFLUENCIA DEL NIVEL DE DEFORMACIONESet: deformación específica de transición elástica, generalmente se toma igual a 10-4.

41 INFLUENCIA DE LA TENSIÓN MEDIAPara 1>2>3 Para 1>2=3=ko 1

42 INFLUENCIA DE LA RELACIÓN DE VACÍOSLa disminución de vacíos produce una densificación del suelo con el aumento de numero de contactos por partícula de suelo

43 Emax  (OCR)K INFLUENCIA DE LA RELACIÓN DE SOBRECONSOLIDACIÓN (OCR)El efecto de sobreconsolidación implica disminución de la relación de vacíos y probable formación de contactos ligeramente cementados

44 INFLUENCIA DE L GRADO DE HUMEDADMenor contenido de humedad se traduce en un aumento de la succión y la rigidez del suelo

45 INFLUENCIA DE LA CONSOLIDACIÓNEl tiempo de aplicación de la carga se traduce en una disminución de la relación de vacíos y aumento de tensiones efectivas

46 INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE CARGAEn las arcillas el modulo depende de la frecuencia de medición. El efecto aumenta con el Indice de Plasticidad.

47 INFLUENCIA DEL NÚMERO DE CICLOSLa disminución del módulo con el número de ciclos se conoce como degradación cíclica.

48 Santamarina y Rinaldi (2002)INFLUENCIA DE LA CEMENTACIÓN La cementación aumenta el módulo y provoca una degradación discontinua con las deformaciones Santamarina y Rinaldi (2002)

49 Santamarina y Rinaldi (2002)INFLUENCIA DE LA CEMENTACIÓN La cementación hace que el módulo resulte insensible al confinamiento. Santamarina y Rinaldi (2002)

50 INFLUENCIA DE LA SUCCIÓN (GRADO DE SATURACIÓN)La cementación aumenta el módulo y provoca una degradación discontinua con las deformaciones Clariá y Rinaldi (2002)

51 INFLUENCIA DEL GRADO DE ALTERACIÓNLa alteración provoca una reducción generalizada del modulo.Fundamentalmente por aparición de microfisuras.

52 INFLUENCIA DEL REMOLDEO Y TIXOTROPÍATixotropía o aging produce incrementos en el módulo. Actualmente no se conoce con certeza las causas de este fenómeno

53 CONCLUSIONES FUNDAMENTALESEL MODULO DE ELASTICIDAD ES EL PARAMETRO FUNDAMENTAL PARA PREDECIR DEFORMACIONES DE ESTRUCTURAS. EL MODULO DEPENDE DE NUMEROSOS PARAMETROS INTRINSECOS DEL SUELO. EL MODULO DEPENDE TAMBIEN DE PARAMETROS ATRIBUIBLES AL MUESTREO Y MEDICIÓN. ACTUALMETE LOS ASENTAMIENTOS TINDEN A SOBREESTIMARSE (DISEÑO ANTIECONÓMICO) LOS ESTUDIOS DE SUELOS DEBEN INCORPORAR MEDICIÓN DIRECTA DEL MÓDULO (ENSAYOS DE VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN, PLATO DE CARGA, PRESIÓMETRO, ETC.)