Cómo influye el NF en la situación a CP y LP?

Question

Alejandro Calle · Accepted Answer

Hola:
Para que exista una diferencia entre la situación a corto plazo y a largo plazo deben darse dos condiciones:

El suelo es muy impermeable (un suelo muy permeable disipa a gran velocidad las presiones intersticiales, dando lugar a que la situación a corto plazo tiene una duración muy breve, disipándose las tensiones intersticiales en las operaciones iniciales (hormigonado del cimiento), mucho antes de que la totalidad de la carga llegue al cimiento.
El suelo está saturado o casi saturado. En esta condición, la situación del nivel freático es crucial. Un suelo muy impermeable, pero muy por encima del nivel freático, no tendrá un comportamiento distinto a corto o largo plaza. Por ello, al estudiar el suelo, habrá que saber si la profundidad del nivel freático da lugar a saturación en la porción de suelo afectada por las cargas del cimiento.

Un saludo

Manuel Aguilar García · Answer

Hola Alejandro,

En un suelo muy impermeable donde exista variación de nivel freático, ¿podría existir una alternancia entre las situaciones a corto plazo y a largo plazo? Es decir, en la etapa inicial estaríamos en una situación a corto plazo, con el tiempo desciende el nivel freático y se evacúa el agua por lo que se estaría en una situación a largo plazo, pero años más tarde vuelve a subir el nivel freático saturando nuevamente el suelo y por lo tanto el comportamiento volvería a ser como una situación a corto plazo.

Muchas gracias.

Un saludo,
Manuel Aguilar.

Alejandro Calle · Answer

Hola Manuel:

La diferencia entre el corto y largo plazo tiene que ver no tanto con la presencia de agua sino con la disipación de las presiones interticiales.

Creo que con un ejemplo se entiende mejor. Imagínate una esponja de baño totalmente empapada fuera del agua. Si la presionas con la mano estás simultáneamente deformando la estructura de la esponja (parte sólida) y evacuando el agua que existe en los poros. Una vez has aplicado presión suficiente, si mantienes la mano cerrada alrededor de la esponja, aunque la sumerjas en agua la esponja no vuelve a llenarse de agua. Para ello sería necesario que aflojases la presión de tu mano.

Aplicando el símil a un edificio, la presión de la mano sería la carga del edificio, que va a estar ahí, no va a desaparecer.

Saludos

Manuel Ballesta · Answer

Hola Alejandro, creo que este tema que plantea Manuel no es banal y considero conviene detenerse. En el corto plazo las comprobaciones se hacen sobre tensiones totales mientras que en el largo plazo se hace en efectivas es algo que creo no se ha mencionado en el curso pero creo es importante.

Si existen variaciones en el nivel freático a largo plazo sobre el nivel de apoyo de la base la zapata o en la zona de afección del bulbo de tensiones, creo que se deben hacer dos comprobaciones una con el peso específico aparente y otra con el sumergido, igualmente tener presente que el valor de q debe ser el efectivo.

Por otro lado, estaría bien puntualizar/cuantificar cuando se puede considerar que el NF puede afectar a esto que estoy mencionando en el párrafo superior. Podríamos decir que un NF oscilante dentro de una profundidad respecto del apoyo de la zapata igual a B debería de considerarse esto que menciono. ¿ Estas de acuerdo? .

Saludos,
Manuel.

Agustín Cuadrado · Answer

Estimados colegas:

Teniendo en cuenta que se trata de geotecnia esencial, coincido en que debería explicarse dos conceptos fundamentales: el de tensiones totales y efectivas. Son la base de la mecánica de suelos saturada.

En una píldora anterior he hecho un comentario sobre efectivas y totales por si algún curioso decide ampliar.

Ya puestos, creo que es importante indicar que todo lo que se cuenta sobre la expresión de presión de hundimiento de Prandtl es aplicable solo cuando se pueda desarrollar dicho mecanismo (activo-zona transición-pasivo). En otros casos, donde las condiciones de contorno no lo permitan, el mecanismo de rotura será otro que no tendrá nada que ver. Cuidado con todo esto, pues alguien sin muchos conocimientos puede calcular este mecanismo cuando en realidad no es el que se va a producir.

Tampoco se ha hablado de la resistencia al corte sin drenaje, sino de la cohesión no drenada. Cuidado, porque aunque uno es equivalente al otro en situación drenada - no drenada, los valores no coinciden en general.

Los suelos siempre rompen por tensiones efectivas, incluso cuando nos fijamos en las tensiones totales (caso de resistencia al corte sin drenaje). Por lo tanto, si el suelo está saturado, en el cálculo debe introducirse el peso específico sumergido, que es lo que proporciona la menor presión de hundimiento al reducir a la mitad (aprox.) el peso específico.Esto, lógicamente, incluye el caso de una hipotética subida del NF que, por cierto, siempre debemos tener en cuenta. Además, no olvidemos que si el NF está por encima del plano de cimentación hay que añadir el término de subpresión bajo la zapata a la expresión de Prandtl.

Por último, en relación a la profundidad a la que se debe considerar que el NF afecta o no al mecanismo de rotura, la respuesta es sencilla: basta con analizar la geometría del mecanismo de rotura. Dado que la máxima profundidad se alcanza (aprox.) en la espiral logarítmica bajo el extremo de la zapata, la expresión de la máxima profundidad (d) es:

d=Bexp((pi/4-fi/2)tg(fi))/(2cos(45+fi/2))

donde B es el ancho de la zapata. Por tanto, para un ángulo de 30º del suelo, conduce a 1.35B de profundidad. Es decir, por tener un número gordo, si el NF está más de 1.5 veces el ancho B por debajo del plano de cimentación, creo que podemos decir que no influye.

Saludos

Pregunta tonta: ¿cómo puedo completar mi perfil profesional? No veo la opción en "Mi perfil".

Cómo influye el NF en la situación a CP y LP?

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