ESTUDIO DE MATERIALES I

De qu nos ocupamos?

ESTUDIO DE MATERIALES I

ESTUDIO DE MATERIALES ICmo los estudiaremos?ANLISIS RESPETANDO UNA ESCALA MACROSCPICA DE OBSERVACIN

MECNICA DE MEDIOS CONTINUOSANLISIS RESPETANDO UNA ESCALA MICROSCPICA DE OBSERVACIN

DESCRIPCIN DE LA COMPOSICIN DE LOS MATERIALES, CARACTERISTICAS Y FENMENOS QUE OCURREN AL INTERIOR DE LOS MISMOSMECANICA DE MEDIOS CONTINUOSCONSIDERA QUE LOS MATERIALES NO PRESENTAN DISCONTINUIDADES (simplificacin)

VASO CON AGUAAGUAMECNICA DE MEDIOS CONTINUOSDESCRIBE LAS RELACIONES ENTRE FENMENOS BRUTOS (comportamiento mecnico) SIN TENER EN CUENTA LA ESTRUCTURA MATERIAL

(No tiene en cuenta la escala molecular, atmica y subatmica)MECNICA DE MEDIOS CONTINUOS

Qu ocurre en los cuerpos continuos cuando los sometemos a la accin de un conjunto de fuerzas?X3X1X2F1F2F3PMECANICA DE MEDIOS CONTINUOSFUERZAS

ESTADO DE DEFORMACIONES ESFUERZOS

CUANDO SOMETEMOS UN CONTINUO, A LA ACCIN DE UN CONJUNTO DE FUERZAS, ESTAS ORIGINAN EN EL INTERIOR DEL MISMO, LA APARICIN DE UN ESTADO DE ESFUERZOS EN CADA PUNTO P DE ESE CONTINUO, QUE TRAE COMO CONSECUENCIA DEFORMACIONES.

MECANICA DE MEDIOS CONTINUOSOBJETIVO

Encontrar modelos matemticos que representen el comportamiento mecnico de los materiales

ECUACIONES CONSTITUTIVASESTUDIO DE MATERIALES I DISCONTINUIDAD DE LA MATERIAhasta qu punto debemos llevar el estudio de la discontinuidad?VISIBLEMICROSCPICA (5 MICRONES)COLOIDAL (1 MICRN)MOLECULAR (10-8 CM = 1 Amstrong)ATMICASUBATMICAESTUDIO DE MATERIALES IDE QU DEPENDE EL NIVEL DE ANLISIS?DEL MATERIAL A ESTUDIARGRAVAS (VISIBLE)ARENAS (VISIBLE)LIMOS (VISIBLE)ARCILLAS (MOLECULAR)CEMENTOS ASFLTICOS (COLOIDAL)EMULSIONES ASFLTICAS (COLOIDAL)DILUDOS ASFLTICOS (COLOIDAL MOLECULAR)

ESTUDIO DE MATERIALES IDesde la estructura de la materia:

AGUAMOLCULAS DE AGUATOMOS DE H Y OAGUA AGUA AGUAESTUDIO DE MATERIALES ISUELOSGRAVAS FRACCIN GRUESAARENAS

LIMOS FRACCIN FINAARCILLASSUELOSDEFINICINCOMPOSICIN DESCRIPCIN DE CARACTERSTICAS: COLORTEXTURAESTRUCTURAFORMASUELOS: DEFINICINEROSIN MECNICA:subdivisin de la roca en trozos ms pequeossin alterar la naturaleza de los mineralesque componen la roca de origenEROSIN QUMICA:alteracin o descomposicin de las rocas o minerales que las integran formando nuevas sustanciasESTRUCTURA SUELTAES LA FORMACIN NATURAL DE ESTRUCTURA SUELTA O REMOVIBLE Y DE ESPESOR VARIABLE, RESULTANTE DE LA TRANSFORMACIN DE LA ROCA MADRE SUBYACENTE, BAJO LA INFLUENCIA DE DIVERSOS PROCESOS FSICOS, QUMICOS Y BIOLGICOS (Dr Hervot)SUELOSESQUEMTICAMENTE UN SUELO PUEDE REPRESENTARSE AS:

MATERIAL HETEROGNEO CONSTITUDO POR PARTCULAS DE DIFERENTES NATURALEZA , TAMAO Y FORMA QUE SE PRESENTAN EN GRAL. SUELTAS (SIN FZAS. DE UNIN ENTRE ELLAS) O DE RELATIVAMENTE FCIL REMOCIN (FZAS. DBILES DE UNIN)SUELOSESTRUCTURA DEL SUELO

V aire VvV agua Vt

Slido Vs

Va + Vw + Vs = VtES UN CONJUNTO DE PARTCULAS Y ESPACIOS HUECOS, QUE PUEDEN ESTAR OCUPADOS POR AIRE O POR LQUIDOS, O AMBOS A LA VEZ. SE TRATA DE UN SISTEMA TRIFSICO (SOL. LIQ. GAS) Y MENOS FRECUENTEMENTE BIFSICO (SOL.-LIQ. O SOL.-GAS)RELACIONES VOLUMTRICASPeso Especfico: Pe = Ws/Vs (2,65 g/cm3)Peso Unitario Seco: PU = Wss/VtPeso Unitario Hmedo: PU = Wsh/VtPorosidad: = Vv/VtRelacin de vacos: = Vv/Vs = / (1- )% de vacos: volumen total de vacos en 100 cm3 de suelo: %v = 100 Vt = Vw+Vg+VsWt = Ws+Ww+Wg (este ltimo se desprecia)PERFIL DEL SUELO

17CARACTERSTICAS DEL SUELOCOLORTEXTURATEXTURA ELEMENTAL

ES LA DISTRIBUCIN DE LAS PARTCULAS SEGN EL TAMAO DE LOS GRANOS SEPARADOS UNOS DE OTROSTEXTURA REAL

SE REFIERE A LA DISTRIBUCIN DE LOS AGREGADOS DE PARTCULAS TAL COMO SE PRESENTAN EN EL TERRENO SIN PROCEDER A SU SEPARACINESTRUCTURA

La estructura que encontremos en el suelo depender de distintos factores como la humedad del suelo, poder cementante de la fraccin fina del suelo, de la distribucin por tamao de sus partculas, de la vegetacin.Estructura dispersa y estructura FloculentaFASE SLIDAEs la fase principal, sus caractersticas como textura, estructura y dureza, son determinantes del carcter friccional de los suelosLa relacin: FASE SLIDA FASE LIQUIDA determina el carcter cohesivo de los suelos. Ambas influyen en el comportamiento mecnico.FASE SLIDAEL ESTADO DE ESFUERZOS EN EL INTERIOR DE UN CONTINUO FORMADO POR UNA CAPA DE SUELO DEPENDER DE:FRICCINTRABAZNCOHESINCOMPACIDADFASE SLIDAEst constituda por las partculas que componen el suelo.Cmo se conocen las caractersticas de la fase slida?:

MEDIANTE ENSAYOSTAMAOCLASIFICACIN POR TAMAO SEGN LA D.N.VGravas (mayores de 2mm) (tamiz n 10)Arena Gruesa (2 mm a 0,420 mm) (tamiz n 40 a tamiz n 10)Arena fina (0,420mm a 0,05mm) (entre tamiz n 200 y tamiz n 40)Limos y Arcillas (tamiz N 200) (inferior a 74 micrones)

El tamao de las partculas de suelo puede variar desde varios centmetros hasta fracciones del orden de los micronesFORMALas partculas del suelo pueden presentar formas muy variadas.Desde el punto de vista de nuestro estudio las clasificaremos en tres categoras.

ORIGEN EROSIN MECNICAEste tipo de partculas conserva las propiedades de la roca de origen

Sus propiedades predominantes son las de carcter friccionalEROSIN MECNICA Y QUMICAPartculas sumamente pequeas. En ellas se han modificado las propiedades de origenLas propiedades friccionales son escasas o nulas y aparecen los fenmenos de cohesinARENAS Y GRAVAS(FRACCIN GRUESA)Pertenecen al conjunto de partculas cuyo origen es la erosin mecnicaLas arenas de ro son en gral. De naturaleza silcea y granos redondeadosLas de montaa son de origen grantico, cuarctico, y tienen bordes angulosos por lo tanto son ms friccionales.Las arenas de origen calcreo son fcilmente atacables por agentes naturalesLas arenas de mdanos poseen granos finos y uniformes y son de naturaleza silcea en gral.

ARENAS Y GRAVAS(FRACCIN GRUESA)Redondeadas (cbicas): Mayor regularidad de volumenMayor resistencia al desmenuzamientoMejor trabajabilidadMenor propiedad friccionalFormas angulosas (lajas y agujas, piedras y arenas de trituracin):Mayores propiedades friccionalesMenor trabajabilidadMenor resistencia al desmenuzamiento por la friccin entre partculas

Las caractersticas de Forma, Tamao y Dureza de las partculas, influyen en la compacidad, trabajabilidad y desmenuzamiento de las mezclas.LIMOS(FRACCIN FINA)Es un material intermedio entre las arenas y arcillasPosee gran fineza: partculas inferiores a 50 micronesPoca friccin y cohesinTerrones friablesSu abundancia puede darle al suelo gran elasticidadARCILLA(FRACCIN FINA)Superficie especfica grandePueden tener distinta naturaleza pero en gral. Son silicatosDe gran actividad superficial por lo que poseen cohesinTerrones duros (con humedad pierden cohesin)Floculacin: Forma copos o granulosImbibicin: Adsorcin de agua con aumento de volumenEs un material formado por partculas de un alto grado de fineza (5 micrones, 2 micrones) (arcilla coloidal menor a 1 micrn)