Física

Mecánica del suelo – Dilactancia y licuefacción de arenas

Publicado por Monica González

La dilactancia es la propiedad de los suelos para exhibir deformaciones volumétricas cuando se los requiere por corte. La dilactancia es positiva si v↑ y negativa si v↓.

En el caso de los suelos compactados bajo la acción del corte aumentan de volumen. Por el contrario, suelos con poca cohesión sufren una disminución de volumen.

ecrítico (índice de vacíos crítico):

El índice de vacíos crítico corresponde al índice de vacíos último o residual que permanece luego de una gran deformación de los suelos.

Índice de vacíos para la resistencia residual última: es el índice de vacíos para el cual se anulan las variaciones volumétricas durante el corte (dilactancia nula). En esa situación el suelo está en estado crítico.

Ángulo de rozamiento a volumen constante

Es el ángulo de rozamiento que él suelo exhibe cuando posee un índice de vacíos crítico. Esta es una característica del suelo, que depende apenas de la respectiva curva gránulométrica.

Licuefacción de las arenas

Ocurre bajo la acción de los sismos. Ciertas arenas pierden en esta situación, temporalmente la resistencia corte.

En un sismo (requisitos rápidos) por disminución de volumen, se verá un aumento de las tensiones neutras (μ) hasta que éstas igualen las tensiones totales (μ=σ).

Con esta situación sucede, las tensiones efectivas se anulan (σ´=0), y la resistencia corte del suelo es nula pudiendo suceder la licuefacción del suelo.

Existen grandes probabilidades de suceder una licuefacción en los cimientos de edificios, sobre arenas, en zonas sísmicas, si estas arenas en su estado natural tuvieran índices de vacíos superiores al índice de vacío crítico.

Si una arena en estas condiciones fuese requerida por corte tiende a disminuir de volumen. Si ella estuviese saturada, la acción del sismo provoca una disminución de volumen y un aumento de las presiones neutras (presión del agua).

Si la presión del agua igual las tensiones totales de este suelo, las tensiones efectivas resistentes de las partículas se anulan y el suelo se fluidifica comportándose entonces como un líquido.

Este fenómeno sucede si ocurriera un sismo con una vía de acción extensa, de forma rápida y con sentido a variar rápidamente. Si el requisito sísmico fuese muy rápido y muy localizado, los excesos de tensión neutra rápidamente se disiparían.  Luego del suceso del sismo, las partículas del suelo tienen tendencia a reagruparse con una compactación mayor a la que presentaban anteriormente al sismo.

La figura a continuación indica un esquema simplificado que ilustra este fenómeno

Esquema simplificado para explicar la licuefacción: a) antes de la licuefacción, b) durante la licuefacción, c) luego de la licuefacción.

La licuefacción tiene o puede tener efectos catastróficos en cualquier estructura fundada sobre un macizo en el que ocurre acción sísmica.

Estas figuras representan el colapso de diversas estructuras debido a la acción sísmica: (1) derrumbe estructural de un edificio de estacionamiento de automóviles; (2) deslizamiento de tierras en una carretera; (3) ruptura de pilares de un edificio; (4) ruptura parcial de un viaducto en una carretera.

 

Categorías: Dinámica de una partícula, energía, Física de Partículas, Física del Estado Sólido, Física Mecánica, Fuerzas, Geofísica, Propiedades