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  En términos sencillos la ductilidad es la propiedad que le permite a un material deformarse notoriamente antes de romperse y adquiriendo una deformación permanente. El caso más familiar es la fabricación del alambre; donde se estira el metal (por e jemplo el cobre) y se deforma grandemente tomando el aspecto de un hilo y sin romperse, a menos que el esfuerzo supere un límite que depende del material. Por su lado, un material fragil es aqué que no puede suportar niveles grandes de esfuerzo antes de romperse. Como sucede con el vidrio (estando frío) que si se trata de estirar se rompe casi inmediatamente. El caso del vidrio caliente que si se puede deformar se debe al cambio temporal de sus propiedades debido al calor. Sería entonces el cobre un material ductil;mientras el hierro, un material frágil. En el caso de un material como el suelo, ocurre de manera idéntica: Un suelo falla cuando pierde permanentemente su capacidad para soportar esfuerzos debidos a una carga externa (el peso de una edificación, el empuje lateral de una estructura, etc.). Si el suelo se deforma notoriamente antes de fallar, es un suelo que presentará una falla dúctil; es decir, fallará despues de deformarse en una buena medida. Mientras un suelo que soporta gran esfuerzo antes de fallar y sin deformarse gran cosa, es un suelo frágil. El que la falla sea ductil o frágil, depende como en todo material, del módulo de elasticidad del suelo. El módulo de elasticidad determina el grado de deformación que presenta el suelo para un nivel de esfuerzos determinados dentro de su rango elástico. Si sometemos el suelo a un esfuerzo creciente y para cada nivel de esfuerzo tomamos la medida de su deformación, podemos construir una gráfica de esfuerzo Vs. deformación. Esta gráfica dependiendo del tipo de suelo puede presentar un tramo recto que nos está indicando el rango elástico del material (suelo). Dentro de este rango elástico el suelo se deforma ante el efecto de una carga externa, pudiendo retomar toda su forma inicial si la carga es retirada, tal como ocurre cuando estiramos un resorte y lo soltamos para que retome su longitud original. La pendiente de esta recta que representa el rango elástico, es la medidad del modulo de elasticidad. Esta pendiente es fácilmente determinable y muy notoria en e l caso de materiales como el acero.

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En términos sencillos la ductilidad es la propiedad que le permite a un material deformarse

notoriamente antes de romperse y adquiriendo una deformación permanente. El caso más

familiar es la fabricación del alambre; donde se estira el metal (por ejemplo el cobre) y se deforma

grandemente tomando el aspecto de un hilo y sin romperse, a menos que el esfuerzo supere unlímite que depende del material.

Por su lado, un material fragil es aqué que no puede suportar niveles grandes de esfuerzo antes de

romperse. Como sucede con el vidrio (estando frío) que si se trata de estirar se rompe casi

inmediatamente. El caso del vidrio caliente que si se puede deformar se debe al cambio temporal

de sus propiedades debido al calor.

Sería entonces el cobre un material ductil;mientras el hierro, un material frágil.

En el caso de un material como el suelo, ocurre de manera idéntica:

Un suelo falla cuando pierde permanentemente su capacidad para soportar esfuerzos debidos a

una carga externa (el peso de una edificación, el empuje lateral de una estructura, etc.).

Si el suelo se deforma notoriamente antes de fallar, es un suelo que presentará una falla dúctil; es

decir, fallará despues de deformarse en una buena medida. Mientras un suelo que soporta gran

esfuerzo antes de fallar y sin deformarse gran cosa, es un suelo frágil.

El que la falla sea ductil o frágil, depende como en todo material, del módulo de elasticidad del

suelo.

El módulo de elasticidad determina el grado de deformación que presenta el suelo para un nivel

de esfuerzos determinados dentro de su rango elástico.

Si sometemos el suelo a un esfuerzo creciente y para cada nivel de esfuerzo tomamos la medida

de su deformación, podemos construir una gráfica de esfuerzo Vs. deformación.

Esta gráfica dependiendo del tipo de suelo puede presentar un tramo recto que nos está indicando

el rango elástico del material (suelo). Dentro de este rango elástico el suelo se deforma ante el

efecto de una carga externa, pudiendo retomar toda su forma inicial si la carga es retirada, tal

como ocurre cuando estiramos un resorte y lo soltamos para que retome su longitud original.

La pendiente de esta recta que representa el rango elástico, es la medidad del modulo de

elasticidad.

Esta pendiente es fácilmente determinable y muy notoria en el caso de materiales como el acero.

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Pero para la mayoria de los suelos no es tan fácil determinarla porque el rango elástico del suelo

no está muy bien definido.

La parte de la gráfica no recta, comprende el rango plástico del material y en ocasiones un tramo

elastoplástico de transición entre las dos.

En el rango plástico el material se deforma permanentemente; es decir si dentro de este rango de

esfuerzos se retira la carga, el material no recupera su forma original.

Cuando un suelo presenta un rango plástico extenso, se deforma para incrementos de carga

importante sin fallar hasta el extremo del rango de incrementos y se dice que su falla es dúctil; es

decir, una falla que se da después de haberse presentado un grado importante de deformación.

Si el suelo soporta grandes esfuerzos sin deformarse y su rango elástico es tan corto que

prácticamente no existe, su falla se dá en el límite del rango elástico y se dice que su falla es frágil;

es decir una falla súbita que se presenta repentinamente.

De modo que la falla ductil o frágil del suelo depende de su modulo de elasticidad y de la forma

que tenga su rango elástico.

Estas propiedades están en función del tipo de suelo, de la densidad, de la matriz, del estado

atómico y químico de sus moléculas, del contenido de humedad del suelo, de su contenido de

vacios (aire), incluso de su temperatura. Es decir puede variar según su composición fisica y

química. Al igual que pasa con cualquier otro material.

Un suelo de roca ignea por ejemplo, será un suelo con falla frágil que soporta una carga

importante sin deformarse y cuando alcanza el límite de carga (carga de rotura) falla rompiéndose

repentinamente.

Un suelo arcilloso por ejemplo, soportará una buena cantidad de deformación para incrementos

importantes de carga y su falla se dará de manera progresiva. Tal como sucede en edificaciones

que duran hasta 30 años o más mostrando asentamientos por una falla ductil en el suelo.

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3.1. ElasticidadEl primero de los objetivos de los ensayos triaxales es proporcionar las característicaselásticas de la relación tensión-deformación de las arenas limosas de Diagonal Mar. Estascaracterísticas vienen representadas por el valor de los módulos elásticos que nos dan unaidea de la rigidez del material, y que en la mecánica de los medios continuos, suelen ser dos

parámetros, el módulo de Young E y el coeficiente de Poisson ν.

No obstante, en mecánica de suelos suele trabajarse con otros dos parámetroselásticos, el módulo volumétrico K y el módulo de corte G, que dividen las deformacioneselásticas o recuperables en una parte volumétrica (cambio de volumen manteniendo la forma) yen una parte distorsional (cambio de forma manteniendo el volumen), respectivamente [6].

Ambos pueden obtenerse a partir de los valores de E y ν tal como se expone a continuación.

E G E3(1 2 ) 2(1 )

= =

− ν + ν 

K (3.1) (3.2)Estos cuatro coeficientes elásticos pueden ser calculados utilizando diferenciales de

algunas de las variables que se han introducido en el apartado anterior obtenidas a partir de larealización de un ensayo triaxial drenado.pa a p q

E q 1 1 p G q2 3

∂  ∂ε  ∂ ′ ∂ ′ = ν′ = −  ′ = ′ = ∂ε  ∂ε  ∂ε ∂ε 

K (3.3) (3.4) (3.5) (3.6)Figura 3.1. Módulo de Young E deducido en un ensayo triaxialde compresión simple.

Suponiendo una elasticidad linealmente dependiente de la tensión, y trabajando con el

módulo de Young E’ y el coeficiente de Poisson ν', se puede describir la respuesta de una

probeta de suelo a un cambio de tensiones efectivas mediante las siguientes ecuaciones [6].a ar r

1 1 2E 1

− ν′ 

= ′  − 

(3.7)Recuperando las expresiones (2.14) y (2.15) para redefinir la deformaciones

volumétrica εp y de corte εq en función de las deformaciones axial εa y radial εr, junto con las

expresiones (2.24) y (2.25) donde las tensiones efectiva isótropa p’ y desviadora q se definen  

en función de las tensiones efectivas axial σ’a y radial σ’r, se puede redefinir la expresión

anterior de forma más elegante usando el módulo volumétrico K ’ y el módulo de corte G’. epeq

1/K' 0 p0 1/3G' q

= ∂ 

(3.8)31

Los términos nulos indican la ausencia de acoplamiento entre los efectos volumétricosy distorsionales de deformación para un material elástico lineal. Cambios en la tensión efectiva

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isótropa p’ no provocan distorsion ∂εq

e, y cambios en la tensión desviadora q no provocan

cambios de volumen ∂εp

e. El superíndice e indica que se trata de deformaciones elásticas.Aunque no siempre la elasticidad de los suelos responde a una relación lineal entre

tensión σ y deformación ε, según Kondner et al. (1963) [8] para arenas se puede tener una

relación hiperbólica como muestra la siguiente expresión, donde a y b son parámetros propiosdel suelo.

Anexo del tema

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Módulo de elasticidad

 Rocío Hermida Lorenzo

El módulo de elasticidad, también denominado módulo de Young, es un parámetroque se obtiene empíricamente a partir de un ensayo denominado ensayo a tracción.

En caso de que tengamos un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Youngcalculado en el ensayo a tracción también resulta válido para los casos en que hayacompresión.

El ensayo a tracción estudia el comportamiento de un material sometido a unesfuerzo de tracción progresivamente creciente, ejercido por una maquina apropiada, hastaconseguir la rotura. El ensayo se efectúa sobre una probeta normalizada, marcada contrazos de referencia, para poder determinar las deformaciones en función de los esfuerzos.

Los esfuerzos se definen como:

siendo P la carga aplicada sobre la probeta, con un área transversal inicial A0. Mientras quelas deformaciones las definimos como:

con , siendo l la longitud correspondiente a una carga determinada y l0 lalongitud inicial (sin carga).

A partir de los ensayos de tracción se obtienen las curvas tensión deformación delos distintos materiales. En dichas curvas se representan los valores obtenidos de losalargamientos frente a los esfuerzos aplicados. Las curvas, en el caso de materialesdúctiles, suelen tomar un aspecto similar a este:

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Se distinguen cuatro zonas:

  Zona 1: Deformación Elástica

  Zona 2: Fluencia  Zona 3: Deformación Plástica

  Zona 4: Estricción

En nuestro estudio sobre el módulo elástico nos centraremos en la zona 1. En esta zona,si se retirase la carga el material volvería a su longitud inicial. Además las tensiones sonproporcionales a los alargamientos unitarios y esto se expresa con una ecuación analíticaque constituye la ley de Hooke:

donde σ representa la tensión normal, ε las deformaciones unitarias y E el módulo deelasticidad.

Por tanto, podemos definir el módulo de elasticidad como la pendiente de la curva tensión-deformación en la zona elástica (zona 1). Es, por tanto, una medida de la rigidez delmaterial, esto es su resistencia a la deformación elástica. El modulo de Young es diferentepara cada material. En esta tabla se recogen los valores de los materiales de mayorutilización:

Material E(GPa)Cuarzo 310Acero inoxidable 200Cobre 110-120Bronce 110Latón 105Aluminio 70Granito 50

Hormigón 25-30

Madera 11-14

Variaciones en el módulo de elasticidad

  Temperatura:

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El módulo de elasticidad decrece al incrementarse la temperatura, ya que la

expansión térmica reduce el valor de (F: fuerza aplicada al material; a: área transversaldel material), haciendo disminuir por tanto el módulo de elasticidad.

En la siguiente gráfica se puede ver este efecto en cuatro metales comunes, hierro,

cobre, aluminio y magnesio:

  Dirección cristalográfica:

Los módulos elásticos no son isotrópicos dentro de los materiales, es decir, varíancon la orientación cristalográfica. Esto es debido a la relación entre el módulo elástico y laenergía de enlace. Así tenemos:

Metal <111> <100>Pb - FCC 27.6 6.9Al - FCC 75.9 62.1Au - FCC 110 41.1

Fe - BCC 283 130

  Tratamiento térmico:

El módulo elástico también varía, aunque en menor medida, con el tratamiento térmicoaplicado en porcentajes que oscilan entre un 1 a 6 % respecto de los valores originales.Así para un acero de alto contenido en carbono el módulo de Young del materialrecocido es de 210 GPa mientras que para el mismo material endurecido es de 201 GPa.

En el caso de que la curva tensión deformación no presente un tramo rectilíneo, ya nose puede calcular el módulo de elasticidad del modo que hemos explicado. Este es el casode materiales como las fundiciones grises, en los que el porcentaje de elongación espequeño y la reducción de área es inapreciable.

Los métodos usuales son determinar el módulo “relativo” al 25% de la resistencia tensilesperada o el módulo “tangente” trazando una línea tangente a algún valor de esfuerzo

dado.

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Bibliografía

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J.ROSIQUE JIMÉNEZ. Editorial Pirámide, 2002.

  “Procesos de manufactura”. JOHN A. SCHEY. Editorial Mc Graw Hill, 2001.

  “ Materiales para ingeniería”. VAN VLANCK. Editorial Continental, 1992.

  “ Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros”. JAMES F.SHACKELFORD. Editorial Pearson Prentice Hall, 1995.

  http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n

  “Comportamiento mecánico de los materiales”. CARLOS NÚÑEZ,  ANTONI ROCA Y

JORDI JORBA. Edicions Universitat de Barcelona, 2002.

  “ Introducción a la metalurgia física”. Sydney H. Avner. McGraw-Hill, 1988.

Mecánica de suelos 

LAS DIFERENCIAS ENTRE LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS ESTÁTICAS Y DINÁMICAS 

Introducción 

Las características elásticos Dinámico-determinadas (el cociente de Young del módulo y dePoisson) a menudo se utilizan indistintamente en diseño de la fractura o evaluacioneshidráulico de la estabilidad de wellbore/perforation. Con experiencia, y el buen juicio de laingeniería, estas medidas dinámicas pueden ser una herramienta útil. Sin embargo, elgeólogo o el ingeniero debe estar enterado de los riesgos y de las trampas potenciales de

usar la información dinámica. Estas consideraciones se discuten abajo. 

Comportamiento Elástico En Rocas. 

Para los materiales elásticos, continuos lineares, tales como la mayoría de metales, lascaracterísticas elásticos son independientes de la tensión y de la frecuencia. Es decir, en silas medidas están realizadas unconfined condiciones o con tensiones que confinan quediferencian, los valores de las constantes elásticos son sin cambios. Además, si estascaracterísticas están determinadas estáticamente, durante la prueba de compresión, odinámicamente, con técnicas ultrasónicas de la transmisión o de la resonancia, los valoresde las constantes elásticos son iguales. Las constantes elásticos en metales son así características materiales que caracterizan su comportamiento mecánico

independientemente de la tensión aplicada en el material o la frecuencia.Desafortunadamente, las rocas no se comportan de una manera simple similar. Comomaterial, la roca es discontinua, en todas las escalas, sus relaciones del stress-strain es nolinear, inelástica (el cargamento-descargar completa un ciclo resultado en lazos hysteretic)y es tarifa-dependiente. Además, las rocas experimentan la deformación permanente,cuando están sujetadas a las tensiones suficientemente altas. Estas deformaciones cambiansus características mecánicas drástico. Cuando un metal se sujeta a las tensionescompresivas no-isotro'picas (es decir, compresión triaxial), la tensión volumétrica queresulta es siempre compresiva, así el volumen total del espécimen disminuyecontinuamente mientras que las tensiones compresivas aumentan. Eventual, durante la

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deformación plástica, el volumen sigue siendo constante. A la sorpresa de muchos, ésta noes la caja para las rocas o los suelos. En rocas (y algunos suelos), como las tensiones decompresión aumente, el volumen de las disminuciones de la muestra primero, entoncesaumenta a su volumen original y continúa más allá de este valor, experimentando ladilatación volumétrica. Este comportamiento mecánico característico de rocas vienealrededor por su naturaleza discontinua, la fragilidad de sus sólidos constitutivos, y su

capacidad de experimentar el microcracking para redistribuir tensiones de regiones de laalta concentración de la tensión. La población de la generación y del aumento delmicrocracking stress-induced hace la roca dilatar bajo tensión.Los diversos grados del microcracking presentes en diversa tensión nivelan resultados enrelaciones del stress-strain continuamente que cambian en respuesta a la carga decompresión aplicada. Además, puesto que el microcracking ocurre preferencial en ladirección de la tensión principal máxima, una direccionalidad fuerte en la deformación seinduce en la muestra. El espécimen llega a ser anisotropic mientras que procede elcargamento. A pesar de estas dificultades, una tentativa se hace a menudo de caracterizar elcomportamiento de la carga-deformacio'n de rocas en términos de dos constantes elásticoslineares (e.g., el módulo de Young y el cociente de Poisson). Estas constantes cambian conel confinamiento, así de las pruebas realizadas en la tensión que confina constante, se

busca una región dentro de la cual la relación del stress-strain es razonablemente linear. Varias pruebas se requieren así evaluardependencia de los módulos elásticos de la tensión que confina. Se descuida el anisotropyinducido y el comportamiento material en cada tensión que confina particular se trata comoisotrópico.La Diferencia Entre Los Módulos Estáticos Y Dinámicos En RocaDe la discusión antedicha, uno no anticiparía que los módulos dinámicos y estáticos en rocaserían iguales. Incluso si se consideran los efectos termodinámicos, todavía hay unadiscrepancia mensurable entre los valores dinámicos y estáticos. En general, el móduloelástico dinámicamente resuelto es más alto que el módulo estáticamente determinado. Varios mecanismos son responsables de estas discrepancias; los dos más obvios sepresentan aquí.

El efecto de la magnitud de la tensión:Las magnitudes de tensión y de tensión generadas con la propagación de la ondaultrasónica son insignificante pequeñas comparadas a las tensiones y a las tensionesasociadas al estado dado de la tensión aplicado al espécimen. La tensión normal mala delespécimen, es así prácticamente sin cambios por la excitación ultrasónica. Concebible, lasdeformaciones no-ela'sticos que ocurren durante el cargamento estático, debido a lamovilización de las microrajas (resbalón) y de los límites de grano, son prevenidas por laalta tensión mala. Así, las medidas ultrasónicas son afectadas principalmente por unarespuesta predominante elástico de la masa de la roca. En hecho, los experimentos deHilbert et el al. (1994), y el cocinero y Plona (1995), en la piedra arenisca de Berea y deCastlegate, respectivamente, probó este postulado. La ejecución de la descargar-recargapequeña completa un ciclo, durante una prueba triaxial convencional, a estos autoresdemostró eso: (i) la curva del stress-strain dentro de cada uno de los ciclos de descargar-

recarga pequeños es linear, (ii) la histéresis dentro de cada lazo es insignificante pequeña,y (iii) los módulos elásticos determinados de la cuesta de estos ciclos de descargar-recargason notable similares a ésos calculaban de medidas ultrasónicas, en las mismas condicionesde la tensión (es decir, medido apenas antes del ciclo de descargar-recarga). Este efecto dela amplitud de la tensión sobre la evaluación de las características elásticos es, sinembargo, no el efecto único que contribuye a las discrepancias entre las medidas estáticasy dinámicas. Los experimentos similares en otras rocas, (e.g., piedra caliza de Indiana) handemostrado discrepancias considerables entre los módulos elásticos y dinámicos, a pesarde el hecho de que éstos fueron medidos de descargar pequeño completan un ciclo.

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El efecto de la frecuencia:Un efecto común de rocas en la propagación de ondas acústicas es el de la atenuación y dela dispersión dependientes de la frecuencia de la velocidad. Los de alta frecuencia seatenúan fácilmente mientras que las frecuencias bajas propagan distancias considerables.Correspondientemente, los varios componentes de la frecuencia que constituyen la señalacústica propagan a través de la roca a diversas velocidades. Este fenómeno se llama

dispersión de la velocidad. Medir la velocidad de la onda en diversas frecuencias (e.g.,acústico y ultrasónico) da lugar así a diversas velocidades de la onda ycorrespondientemente a diversos módulos elásticos.Por otra parte, en las frecuencias particulares cuando la longitud de onda de la onda elpropagar es comparable en magnitud al tamaño de las discontinuidades (e.g., tamaño degrano) en una muestra, la dispersión fuerte resulta. La dispersión puede ser tan fuerte encuanto a destruye la coherencia de la forma de onda. En tales casos, ninguna señal no sepuede medir por el transductor de recepción. Alternativomente, una forma de ondacoherente puede resultar del campo dispersado. Se transmite la señal, pero su trayectoriade la propagación es un pozo no más largo definido. Las velocidades deducidas son por lotanto extremadamente inciertas (página et al., 1996, Suárez-Rivera et el al 1997).Las técnicas del análisis de frecuencia se pueden utilizar a menudo para determinar elgrado de dependencia de la velocidad de la frecuencia. Estas inferencias, aunque está

limitado a una gama estrecha de frecuencias (típicamente a partir de 1 megaciclo a50 kilociclos) proporcionan una buena indicación del grado y de la magnitud de ladispersión de la velocidad. Dependiendo de si la dispersión es grande o pequeña, unopuede anticipar el grado de discrepancia entre las herramientas de registración acústicas ylas medidas ultrasónicas del laboratorio.ReferenciasPlona T.J. y J.M. Cook, 1995, los "efectos de la tensión completa un ciclo en módulos de Young estáticos y dinámicos en la piedra arenisca de Castlegate," Mecánica de suelos.Daamen y Schultz (redactores). Balkema. RotterdamHilbert, L.B., T.K. Kwong, N.G.W. Cook, KT Nihei y L.R. Myer, 1994, "efectos de la amplitudde la tensión en la deformación no linear estática y dinámica de la piedra arenisca deBerea." Procedimientos del 1r simposio norteamericano de la Mecánica de suelos, pp. 497-

502Página, J.H., silbido de bala Sheng, c. v., Schriemer, I. Jones, Xiaodun Jing, y D.A. Weitz,1996, "velocidad del grupo en fuertemente la dispersión de medios." Ciencia . 271, 634-637Suárez-Rivera R., S. Nakagawa y L.R. Myer, 1997, "determinación de las característicaselásticos de la roca de medidas acústicas de los fragmentos de la roca." J. Interno Rock Mech. Y Mínima. Sci . 34:3-4, No. De papel 304 

APLICACIONES 

Como ya hemos indicado en otras ocasiones, todos los trabajos en los que interviene la geotecnia tienen una

estructura similar:

Conocer el terreno sobre el que va a apoyar nuestra estructura

Agrupar materiales con las mismas características geotécnicas

Utilizar modelos de comportamiento, y

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Determinar los esfuerzos, analizar las posibles roturas, obtener deformaciones, y comparar éstas con lasadmisibles para la estructura a construir.

Los puntos tercero y cuarto son precisamente los objetivos de este capítulo.

Vamos a analizar a continuación las tensiones y deformaciones que se producen en una porción de suelocualquiera ante la aplicación de ciertos esquemas de cargas en su interior o en su contorno.

Antes de ello conviene definir las constantes elásticas que con más frecuencia se emplean en la Mecánica delos Suelos.

Módulo de Young:(con 3=0; 3>0). Se obtiene de losensayos de compresión simple y puede definirse de dos formas distintas: módulo tangente o módulo secante(E50). Un extremo..

Módulo edométrico:(con 3=0). Se obtiene de los ensayos edométricos y es el Otro extremo. 

Módulo de rigidez o de Corte:

Módulo de Poisson:

Un aspecto muy importante a analizar es el de las relaciones que presentan entre ellos, ya que no suele sercorriente efectuar muchos ensayos en la práctica. La introducción en estas relaciones de las constantesobtenidas de los pocos realizados permite deducir fácilmente otras que sean necesarias para analizar conmayor profundidad el problema objeto de estudio. Adicionalmente estas relaciones pueden servir para poseeruna visión más amplia que refrende o matice los resultados obtenidos de los distintos ensayos.

Aplicando las ecuaciones de la elasticidad es fácil deducir las siguientes:

Estado tensional isótropo:

Estado puro de corte:

c) Compresión confinada:

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Por último, consideraremos a partir de este momento dos posibles estados de deformación del suelo comoconsecuencia de la aplicación de un determinado esquema de esfuerzos en su contorno, dependiendo de sucapacidad de evacuación de agua.

  Condiciones no drenadas o Corto Plazo: Tiene lugar esta situación cuando la carga se aplica de maneratan rápida que no hay drenaje o más correctamente, disipación de las sobrepresiones intersticiales generadaspor las cargas impuestas. Considerando incompresible el agua y el esqueleto sólido del suelo, la deformación

se produce sin que exista un cambio de volumen del suelo, por lo que el módulo de Poisson valdrá 0,5 (Sededuce de un estado tensional isotropo haciendo que la deformación volumétrica sea nula) y denominándoseal módulo de deformación característico de esta situación, módulo de deformación sin drenaje, Eu, y alasiento correspondiente, instantáneo o inicial, si.

  Condiciones drenadas o Largo Plazo: Es característica de aquellos procesos de carga cuya aplicacióntiene lugar de manera tan lenta que no se producen sobrepresiones intersticiales. Puede considerarse en estecaso que el suelo tiene una capacidad de drenaje tan elevada que impide el desarrollo de las sobrepresiones.Como consecuencia de ello, el comportamiento del suelo puede analizarse en términos efectivos, E' y '. Encuanto a los asientos, se denominan como asientos a largo plazo, sf.

Como consecuencia:

sconsolidación=sf-si 

y si suponemos que si=0, tendremos entonces que

sconsolidación=sf 

En cuanto a lo que se refiere a la relación existente entre los módulos característicos de una y otra situación,puede deducirse de los ensayos triaxaiales no drenados, sin más que considerar la igualdad de los módulosde corte en ambas (Gu=G'), resultando:

Considerando que ' suele presentar un valor típico en torno a 0,3, resultaEu/E'=1,15. Sin embargo, valores tan elevados como 3 ó 4 no son infrecuentes en arcillas normalmenteconsolidadas.

Parámetros elásticos típicos de suelos 

En los siguientes apartados vamos a analizar las distribuciones de presiones originadas en el interior delterreno como consecuencia de la aplicación de cargas de distintos tipos en su superficie. De maneracomplementaria deduciremos los asientos que, como consecuencia, se producen en esta última. Ladependencia en ambos casos de las características elásticas del suelo obliga a pasar previamente revista alos valores típicos que presentan las constantes elásticas en diversos tipos de suelos, así como la formarecomendada por diferentes autores para determinarlas a partir de los resultados de ciertos ensayosrealizados “in situ” o en laboratorio. 

Tipo de Suelo  E (MPa) 

Arena Suelta 10.5-24.0 0.20-0.40

Arena Media 17.0-27.0 0.25-0.40

Arena Densa 34.5-55.0 0.30-0.45

Arena muy densa > 60.0 0.30-0.45

Limo arenoso 10.5-17.5 0.20-0.40

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Arena y Grava 69.0-175.0 0.15-0.35

Arcilla blanda 2.0-5.0

Arcilla media 5.0-10.0 0.20-0.50

Arcilla rígida 10.0-24.0

Modulo de Young 

N golpeo corregido del ensayo S.P.T.

qc, resistencia a la penetración estática

E=250 a 500.Su Arcillas normalmente consolidadas

E=750 a 1000.Su Arcillas sobreconsolidadas

Arenas normalmente consolidadas

Arenas compactadas o sobreconsolidadas

Módulo en condiciones drenadas 

E'=200 a 300.Su Suelos Blandos

E'=125.Su Para arcillas muy sobreconsolidadas

E'=10.qc. Válida sólo para arcillas

Módulo en condiciones no drenadas 

Eu=1000 a 1200.Su Suelos Blandos

2 - 5 MPa Arcillas Blandas

4 - 8 MPa Arcillas medias

7 - 20 MPa Arcillas firmes30 - 40 MPa Arena arcillosa

10 - 25 MPa Arena suelta

50 - 90 MPa Arena densa

100 - 200 MPa Arena muy densa

Módulo edométrico 

Eedo=100.Su Para arcillas muy sobreconsolidadas

Eedo(MPa)=0,537(N+15) Arenas saturadas finas a medias

Eedo(MPa)=0,358(N+5) Arenas finas arcillosas saturadas