Mecánica del Suelo – Tensiones debidas al peso propio del suelo
En los suelos, ocurren tensiones debidas al peso propio y las cargas aplicadas. En el análisis del comportamiento de los suelos las tensiones debidas al peso tienen valores considerables y no pueden ser desconsideradas. Cuando la superficie del terreno es horizontal, se acepta intuitivamente que la tensión actuante en un plano horizontal a una cierta profundidad sea normal al plano.
De hecho estadísticamente, los componentes de las fuerzas tangenciales ocurrentes en cada contacto tienden a contraponerse anulando la resultante.
En un plano horizontal A, por encima del nivel del mar, actúa el peso de un prisma de tierra definido en un plano. El peso del prisma (γ) dividido por el área indica la tensión vertical.
Cuando el suelo está constituido de capas aproximadamente horizontales, la tensión vertical resulta de la sumatoria del efecto de las diversas capas.
Cuando el suelo está constituido de capas aproximadamente horizontales, la tensión vertical resulta de la sumatoria del efecto de las diversas capas.
La figura a continuación muestra un diagrama de tensiones con la profundidad de una sección de suelo por hipótesis seco.
Presión Neutra
Tomamos ahora el plano B, debajo de la capa freática, situada en la profundidad zw. La tensión total en el plano B será la suma del efecto de las capas superiores. El agua al interior de los vacíos, debajo del nivel del agua estará bajo una presión que es independiente de la porosidad del suelo, depende apenas de su profundidad en relación al nivel freático. En el plano considerado, la presión del agua está dada por:
Principio de las Tensiones Efectivas
El principio de las tensiones efectivas fue postulado por Terzaghi para el caso de suelos saturados, la tensión en un plano cualquiera debe ser considerada como la suma de dos partes:
A – La tensión transmitida por el contacto entre las partículas llamada tensión efectiva (σ’);
B – Por la presión del agua, denominada presión neutra o poro-presión
El principio de las tensiones efectivas dice que:
“La tensión efectiva para suelos saturados, puede ser expresada por:
siendo σ la tensión total y,
todos los efectos mensurables resultantes de la variación de tensiones en los suelos, como compresión distorsión y resistencia al corte son debidas a la variación de tensiones efectivas.
Tensión Horizontal: es una parte de la tensión efectiva vertical
Corolario del principio de las Tensiones Efectivas
1 – El comportamiento de dos suelos con la misma estructura y mineralogía será el mismo desde que sea sometido a idéntico estado de tensiones efectivas.
2 – Si un suelo fuese sometido a una carga o descarga sin cualquier cambio de volumen o distorsión no habrá variación de tensiones efectivas.
3 – Un suelo expandirá (y perderá resistencia) o comprimirá (ganará resistencia) si la poro-presión aisladamente aumenta o disminuye.
Uso del peso específico sumergido
En los lugares de suelos por debajo del nivel del agua, el cálculo de las tensiones efectivas podrá ser simplificado por el uso del concepto de peso específico sumergido. En este caso la presión total debajo del nivel del mar será dada por σV = γsat .z.