COMPORTAMIENTO DE SUELOS

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COMPORTAMIENTO DE SUELOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA

• BAJAS Y ELEVADAS DEFORMACIONES
• Dr. Víctor Rinaldi

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Ondas Elásticas
DEFINICIÓN DE MÓDULOS

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Ondas Elásticas
TIPOS DE MÓDULOS
4
PROPAGACIÓN DE ONDAS
COMPRESIÓN EN BARRAS
Equilibrio de Fuerzas
O También
(1)
Ley de Hooke
(2)
Reemplazando (2) en (1)
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
CORTE EN BARRAS
Equilibrio de Fuerzas
O También
(1)
Ley de Hooke
(2)
Reemplazando (2) en (1)
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
MEDIOS INFINITOS
Equilibrio de Fuerzas
En Donde
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
MEDIOS INFINITOS
Derivando 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
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
MEDIOS SEMINFINITOS
Onda Rayleigh o de Superficie
Achenbach (1975)
VR ? 0.9 VS
Richart et al., (1970)
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
MEDIOS SEMINFINITOS
Richart et al., (1970)
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
Richart et al., (1970)
Ondas Elásticas

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PROPAGACIÓN DE ONDAS
ATENUACIÓN MATERIAL
ECUACIÓN DE LA PROPAGACIÓN
CONSTANTE DE PROPAGACIÓN
CONSTANTE DE ATENUACIÓN
NUMERO DE ONDA
AMORTIGUAMIENTO MATERIAL
PROFUNDIDAD DE PIEL
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
ATENUACIÓN GEOMÉTRICA
Richart et al., (1970)
Ondas Elásticas
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REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN
Ondas Elásticas
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INCIDENCIA NORMAL
Ai
z2
z1
Ar
Coeficiente de Reflexión Coeficiente de
Transmisión Impedancia Del Material
Ondas Elásticas
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PROPAGACIÓN DE ONDAS
ATENUACIÓN TOTAL
Atenuación Material
Atenuación Geométrica
Atenuación por Absorción
Atenuación Total
Ondas Elásticas
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MEDICIÓN DEL MÓDULO EN LABORATORIO

Ondas Elásticas
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MEDICIÓN DEL MÓDULO EN LABORATORIO
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COLUMNA RESONANTE-TORSIONAL
EQUIPO DE MEDICIÓN
Kim (1991)
19
COLUMNA RESONANTE-TORSIONAL
RESULTADOS EN RESONANCIA
Kim (1991)
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COLUMNA RESONANTE-TORSIONAL
AMORTIGUACIÓN LIBRE
Kim (1990)
21
COLUMNA RESONANTE-TORSIONAL
COLUMNA-TORSIONAL
Kim (1990)
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CORTE SIMPLE CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
a) NGI, b) Cambridge
Prevost y Hoeg (1976)
23
CORTE SIMPLE CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Seed y Peacock, (1971)
Finn et al. (1971)
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TRIAXIAL CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Politecnico de Torino Lopresti (1994)
25
TRIAXIAL CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Ecole Nationale des Travaux Public de lEtat Di
Benedetto et al., (1996)
26
TRIAXIAL CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Univ. de Tokio Tatsuoka et al. (1996)
27
TRIAXIAL CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Imperial College, Kuwano (1997)
28
TRIAXIAL CÍCLICO
EQUIPO DE MEDICIÓN
Goto (1986)
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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)
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MESA VIBRATORIA
EQUIPO DE MEDICIÓN
DeAlba et al. (1976)
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VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS
PIEZOCRISTALES
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VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS
PIEZOCRISTALES
MONTAJE DEL PIEZOCRISTAL
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VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN - ELEMENTOS
PIEZOCRISTALES
RESULTADOS DE MEDICIÓN
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PARÁMETROS DE INFLUENCIA SOBRE EL MODULO ELÁSTICO
Parámetros muy importantes -Amplitud de
deformación -Tensión principal efectiva
media. -Relación de vacíos -Grado de saturación  
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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)
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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)
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EFECTO DE MEDICIÓN DE DEFORMACIONES
Shibuya et al. (1991)
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INFLUENCIA DEL NIVEL DE DEFORMACIONES
?et deformación específica de transición
elástica, generalmente se toma igual a 10-4.
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INFLUENCIA DE LA TENSIÓN MEDIA
Para ?1gt?2gt?3
Para ?1gt?2?3ko ?1
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INFLUENCIA DE LA RELACIÓN DE VACÍOS
La disminución de vacíos produce una
densificación del suelo con el aumento de numero
de contactos por partícula de suelo
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INFLUENCIA DE LA RELACIÓN DE SOBRECONSOLIDACIÓN
(OCR)
Emax ? (OCR)K
El efecto de sobreconsolidación implica
disminución de la relación de vacíos y probable
formación de contactos ligeramente cementados
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INFLUENCIA DE L GRADO DE HUMEDAD
Menor contenido de humedad se traduce en un
aumento de la succión y la rigidez del suelo
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INFLUENCIA DE LA CONSOLIDACIÓN
El tiempo de aplicación de la carga se traduce en
una disminución de la relación de vacíos y
aumento de tensiones efectivas
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INFLUENCIA DE LA FRECUENCIA DE CARGA
En las arcillas el modulo depende de la
frecuencia de medición. El efecto aumenta con el
Indice de Plasticidad.
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INFLUENCIA DEL NÚMERO DE CICLOS
La disminución del módulo con el número de ciclos
se conoce como degradación cíclica.
48
INFLUENCIA DE LA CEMENTACIÓN
La cementación aumenta el módulo y provoca una
degradación discontinua con las deformaciones
Santamarina y Rinaldi (2002)
49
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 ALTERACIÓN
La alteración provoca una reducción generalizada
del modulo.Fundamentalmente por aparición de
microfisuras.
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INFLUENCIA DEL REMOLDEO Y TIXOTROPÍA
Tixotropía o aging produce incrementos en el
módulo. Actualmente no se conoce con certeza las
causas de este fenómeno
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CONCLUSIONES FUNDAMENTALES

• EL 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.)