Mecánica de Suelos Avanzada

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Questions and Answers

¿Qué tipo de cantidad física es un esfuerzo, según el contenido?

  • Escalar simple
  • Vector unidimensional
  • Número entero
  • Cantidad física compleja (correct)

¿Qué objeto matemático se utiliza para describir completamente los esfuerzos?

  • Escalar
  • Tensor (correct)
  • Matriz unidimensional
  • Vector

¿Qué orden de tensor se usa normalmente para describir los esfuerzos?

  • Orden 1
  • Orden 0
  • Orden 3
  • Orden 2 (correct)

En un elemento de suelo, ¿qué letra griega se usa comúnmente para representar los esfuerzos normales?

<p>Sigma ($\sigma$) (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué indican los subíndices en un esfuerzo (por ejemplo, $\sigma_{xy}$)?

<p>Dirección del plano y dirección del esfuerzo (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica tienen los esfuerzos en un tensor de esfuerzos simétrico?

<p>$\sigma_{xy} = \sigma_{yx}$, $\sigma_{yz} = \sigma_{zy}$, y $\sigma_{xz} = \sigma_{zx}$ (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué nombre reciben los esfuerzos cuando solo hay esfuerzos normales en las caras de un elemento?

<p>Esfuerzos principales (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representan $\sigma_1$, $\sigma_2$ y $\sigma_3$?

<p>Esfuerzos principales mayor, medio y menor (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué son las invariantes del tensor de esfuerzos?

<p>Valores que siempre son los mismos, sin importar la orientación del sistema de coordenadas (C)</p> Signup and view all the answers

¿El principio de esfuerzos efectivos es válido para qué tipo de materiales?

<p>Únicamente en el caso de materiales saturados (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente se descuenta al calcular el esfuerzo efectivo?

<p>Presión de poros (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué son importantes los esfuerzos efectivos?

<p>Muchos fenómenos geotécnicos dependen exclusivamente de los esfuerzos efectivos (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de estado de esfuerzos aplica un ensayo triaxial convencional al suelo?

<p>Un estado de esfuerzos principales (A)</p> Signup and view all the answers

En un ensayo triaxial, ¿qué significan los subíndices 'r' y 'a'?

<p>Radial y axial (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fuerza representa 'F' en las ecuaciones del ensayo triaxial?

<p>Fuerza aplicada al pistón (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se calcula el esfuerzo medio ('p') a partir de los esfuerzos axial y radial?

<p>$p = (\sigma_a + 2\sigma_r) / 3$ (C)</p> Signup and view all the answers

¿A qué es igual el esfuerzo desviador 'q'?

<p>$q = \sigma_a - \sigma_r$ (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la escala de descripción relevante para los ingenieros civiles, según el contenido?

<p>Escala macro (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué escalas se pueden identificar en un material granular como el suelo?

<p>Micro, meso y macro (C)</p> Signup and view all the answers

¿A qué corresponde la escala micro en un suelo?

<p>A los constituyentes (partículas) y las interacciones entre ellas (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué describe la escala meso en un suelo?

<p>La geometría de la red de interacciones entre partículas (B)</p> Signup and view all the answers

Según el texto, ¿qué justifica el nivel de complejidad en muchos proyectos relacionados con la mecánica de suelos?

<p>La necesidad de desarrollar una mayor comprensión del comportamiento mecánico de los materiales térreos. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el nombre del profesor que imparte la clase de 'Mecánica de Suelos Avanzada'?

<p>Nicolás Estrada M. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fase de consolidación se analiza sin considerar los efectos del tiempo?

<p>Consolidación primaria. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipos de suelos se consideran en el análisis de la consolidación primaria?

<p>Suelos normalmente consolidados y sobreconsolidados. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa $C_c$ en el contexto de la consolidación?

<p>Índice de compresibilidad. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se le conoce al asentamiento adicional que ocurre a carga constante después de la consolidación primaria?

<p>Compresión secundaria (reptación). (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué término describe la deformación viscosa del suelo que contribuye a la compresión secundaria?

<p>Flujo plástico. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de dependencia con el tiempo caracteriza la consolidación secundaria?

<p>Exponencial. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ecuación describe el fenómeno de la consolidación unidimensional según Terzaghi?

<p>Ecuación diferencial de la difusión. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa $\Delta u$ en la teoría de la consolidación de Terzaghi?

<p>Exceso de presión de poros. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué parámetro representa $C_v$ en la ecuación de consolidación?

<p>Coeficiente de consolidación. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué fenómeno físico también se describe con la ecuación de difusión, similar a la consolidación?

<p>Transferencia de calor por conducción. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa $H_{dr}$ en el análisis de consolidación?

<p>Distancia de drenaje. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se le conoce a la condición en que se supone un exceso de presión de poros constante en un estrato delgado?

<p>Distribución uniforme. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representan las isócronas en el contexto de la consolidación?

<p>Curvas que corresponden a un mismo tiempo del proceso de consolidación. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Con qué letra se denota el grado de consolidación?

<p>U (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo puede expresarse el grado de consolidación?

<p>Como una proporción o un porcentaje. (A)</p> Signup and view all the answers

En el análisis de consolidación con exceso de presión de poros uniforme, ¿qué condición de grado de consolidación requiere una ecuación específica para $T_v$?

<p>$U &lt; 60%$ (B)</p> Signup and view all the answers

Además de las figuras, ¿de qué otra manera se puede representar la relación entre el avance de la consolidación y el paso del tiempo?

<p>Tablas de datos. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué forma tiene la distribución del exceso de presión de poros inicial en uno de los casos analíticos de consolidación?

<p>Triangular. (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

¿Qué es un tensor?

Objeto matemático usado para describir propiedades físicas. Es una generalización de escalares y vectores.

¿Qué es la escala macro en suelos?

Es la escala donde las propiedades del suelo son independientes del tamaño de la muestra y relevantes para la ingeniería civil.

¿Qué representan los subíndices en un tensor de esfuerzos?

Indican la dirección de la normal al plano y la dirección del esfuerzo, respectivamente.

¿Qué son los esfuerzos principales?

Un estado donde sólo existen esfuerzos normales en las caras del elemento.

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¿Qué son los invariantes del tensor de esfuerzos?

Son tres cantidades que permanecen constantes sin importar el sistema de coordenadas.

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¿Qué son los esfuerzos efectivos?

Estima la fracción del esfuerzo normal transmitida entre partículas, descontando la presión de poros.

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¿Qué significan los subíndices 'r' y 'a' en el ensayo triaxial?

El subíndice 'r' denota esfuerzo radial, mientras que el subíndice 'a' denota esfuerzo axial.

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¿Qué representa (σa + 2σr)/3?

Esfuerzo medio.

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¿Qué representa σa - σr?

Esfuerzo desviador.

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¿Parámetros de consolidación primaria?

¿Qué parámetros se utilizan en la consolidación primaria?

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¿Qué es la compresión secundaria?

Es la consolidación bajo carga constante a lo largo del tiempo, después de la disipación de la presión de poros.

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¿Ecuación de consolidación de Terzaghi?

Ecuación diferencial que describe la evolución de la presión de poros y la consolidación en el tiempo.

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¿Qué son las isócronas?

Representan la variación de la presión de poros en función de la profundidad, para un tiempo dado.

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¿Grado de consolidación?

La relación entre el asentamiento en un tiempo dado y el asentamiento total esperado.

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¿Factor de tiempo Tv?

Es un factor adimensional directamente proporcional al tiempo en el análisis de la consolidación.

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¿Qué es Hdr?

Es la longitud máxima que una partícula de agua debe recorrer para salir del suelo durante la consolidación.

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Study Notes

  • These are study notes on advanced soil mechanics, focusing on stresses, strains, and consolidation.
  • The information is attributed to Prof. Nicolás Estrada M. from the Universidad de los Andes, Colombia.

Introducción

  • Introduces the increasing complexity of projects, necessitating a deeper understanding of the mechanical behavior of earth materials.
  • Discusses identifying scales within earth materials and the physical quantities used to describe relevant phenomena.

Escalas de Interés en un Suelo

  • Presents various scales of observation or description in granular materials like soil: micro, meso, and macro.
  • The micro scale corresponds to constituents (particles) and their interactions (contacts).
  • The meso scale represents the group of particles, describing the geometry of interactions between particles.
  • The macro scale includes the representative elementary volume, where sample properties are independent of system size.
  • The macro scale is identified as most relevant for civil engineers.

Esfuerzos y Deformaciones

  • Acknowledges the complexity of stresses, requiring a sophisticated physical quantity called a tensor for complete description.
  • A tensor is a mathematical object describing physical properties and generalizing scalars and vectors. Scalars are tensors of order 0, vectors of order 1.
  • The order of a tensor is the necessary number of directions to describe it.
  • Second-order tensors are commonly used to describe stresses.

Tensor de Esfuerzos

  • Illustrates an infinitesimal soil element in cubic form, showing normal and tangential stresses applied to its faces.
  • The symbol \sigma is used for normal stresses, while \sigma or \tau can represent tangential stresses.
  • Each stress has two subindices, where the first indicates the direction of the plane's normal, and the second indicates the stress direction.
  • These nine stresses are organized into a matrix called the stress tensor.
  • In most cases, this tensor is symmetrical, meaning: \sigma_xy = \sigma_yx, \sigma_yz = \sigma_zy, and \sigma_xz = \sigma_zx.

Esfuerzos Principales

  • The values of stresses depend on the coordinate system used.
  • A specific orientation exists where only normal stresses act on the element's faces; this is the state of principal stresses.
  • From largest to smallest, these stresses are denoted as \sigma_1, \sigma_2, and \sigma_3, or as major, intermediate, and minor principal stresses.

Invariantes del Tensor de Esfuerzos

  • The stress tensor has three invariants that remain constant regardless of the coordinate system's orientation.
  • These invariants are used in equations to calculate the principal stresses.
  • The equations are:
  • I₁ = σxx + σyy + σzz
  • I₂ = σxxyy + σyyzz + σzzxx - ⌧xy² - ⌧yz² - ⌧zx²
  • I₃ = σxxyyzz + σxx⌧yz² + σyy⌧zx² - σzz⌧xy + 2⌧xy ⌧yz ⌧zx
  • σ1 = (I1/3) + 2√(I1² - 3I2)/3 cos θ
  • σ2 = (I1/3) + 2√(I1² - 3I2)/3 cos ((2π/3) - θ)
  • σ3 = (I1/3) + 2√(I1² - 3I2)/3 cos ((2π/3) + θ)
  • cos 3θ =(2I3 – 9I1I2 + 27I3)/(2(I1²-3I2)^(3/2))
  • Invariants can be calculated from principal stresses:
  • I₁ = σ₁ + σ₂ + σ₃
  • I₂ = σ₁σ₂ + σ₂σ₃+ σ₃σ₁
  • I₃ = σ₁σ₂σ₃

Contenido (Consolidación 2/2)

  • Topics include primary consolidation (without time effects), secondary compression, and consolidation over time.

Consolidación Primaria (sin efectos de tiempo)

  • Parameters used are: e₀, Cc, Cs ≈ Cr, σ'ᵥ₀
  • Two types of soils are considered: normally consolidated and overconsolidated.

Suelos normalmente consolidados

  • Presents a graph of void ratio (e) vs. log σ'ᵥ
  • Includes the Normal Consolidation Line (NCL).
  • The process is elasto-plastic and non-reversible.
  • Formula for change in void ratio: Δε = Cc log(σ'ᵥf / σ'ᵥ₀)
  • Formula for change in height: ΔH = H₀ * (Δε / (1 + e₀))

Suelos sobreconsolidados

  • Shows a graph of void ratio (e) vs. log σ'ᵥ for overconsolidated soils.
  • Features the Normal Consolidation Line (NCL).
  • Includes the Unloading-Reloading Line (URL), indicating elastic and reversible processes.
  • Formula for change in void ratio related to overconsolidation: Δε = Cr log(σ'ᵥc / σ'ᵥgeo)
  • Formula for change in void ratio after overconsolidation: Cs log(σ'ᵥf / σ'ᵥvc)
  • Formula for change in height: ΔH = H₀ * (Δε / (1 + e₀))

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