08-08-2014

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CI7411 Dinmica de SuelosClase 3

Cesar Pasten

( )tdv = sin

Ishihara (1996)

Ensayo Triaxial

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Cmo confeccionar una muestra remoldeada: https://www.youtube.com/watch?v=YvyHDFkQ5jk

Trayectoria de esfuerzos: q= 3/2(pc) Crculos de Mohr Esta es una trayectoria muy particular que no

tiene que ver con propagacin de ondas de corte Es una trayectoria simple y fcil de reproducir en

laboratorio Se supone que es un estado homogneo de

esfuerzos (evitar roce y localizacin de deformaciones)

Medicin local de deformaciones

Ensayo Triaxial

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Proceso de Saturacin Aplicar CO2 desde la parte inferior: como es

ms pesado que el aire desplaza las burbujas.

Percolar agua des-aireada en la misma direccin (hervida o al vaco). El CO2 se disuelve en el agua con facilidad (Coca-Cola)

Aplicar una contrapresin (back pressure) para disolver el gas en agua y evitar cavitacin en suelos fuertemente dilatantes.

Ensayo Triaxial

0

200

400

600

800

1000

0 200 400 600 800 1000

Mean principal stress, p' [kPa]

Dev

iato

r st

ress

, q

[kPa

]

4080160240320

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

10 100 1000

Mean principal stress, p' [kPa]

Void

ra

tio, e

4080160240320

(a)

(c)

3' (kPa) =

ecs = - log (pcs)

M

cs

cs

sin3sin6

=

0

200

400

600

800

1000

0 10 20 30 40

Axial strain [% ]

Dev

iato

r st

ress

, q

[kPa

]

4080160240320

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0 10 20 30 40

Axial strain [% ]

Void

ra

tio, e

4080160240320

(b)

(d)

Triaxial Drenado Contractivo

Gentileza Dr. Santamarina

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4

0

1

2

0 10 20

Pre

si

n de

Po

ros

[M

Pa]

Deformacin Axial [%]

0

1

2

0 10 20

q [M

Pa]

Deformacin Axial [%]

0

1

2

0 1 2 3 4

q [M

Pa]

p' [MPa]

Efecto de la Densidad

DR= 38%, e= 0.833

DR= 64%, e= 0.735

DR= 64%, e= 0.735

DR= 38%, e= 0.833 Dos muestras ensayadas al mismo

confinamiento efectivo tienen distintas resistencias no-drenadas Su.

La resistencia Su aumenta con la densidad.

Ishihara (1996)

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

0 1 2 3 4

e [-]

p' [MPa]

0

1

2

0 1 2 3 4

q [M

Pa]

p' [MPa]

Lnea de Estado ltimo (LEU)

DILATANTE

CONTRACTIVO

La Lnea de Estado ltimo (LEU) tiene proyecciones en los planos q-p y e-p.

La LEU en e-p se puede aproximar por la siguiente expresin:

Cualquier estado inicial sobre la LEU es contractivo.

Cualquier estado inicial bajo la LEU es dilatante.

=

refpp

e'

'ln

Respuesta Drenada

Contractiva

Ishihara (1996)

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Definicin de deformacin volumtrica y de corte

Ensayo Triaxial

Kokusho (1980)

Ensayo Triaxial

N= 1 2 5 10 N= 1 2 5 10

N= 1 2 5 10 N= 2 5 10

= 7.8106 = 8.5105

= 8.4104 = 4.010

c = 200 kPa

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Ishihara (1996)

Energa disipada

Curva Tensin-Deformacin

Razn de

amortiguamiento:

Energa elstica

almacenada

(por unidad de volumen)

G0: Mdulo de corte inicial o mximo (Gmax)

G: Mdulo de corte secante

Ishihara (1996)

Curva esfuerzo-deformacin Mdulo secante se degrada

Amortiguamiento geomtrico o por radiacin: prdida de energa a medida que la onda se propaga

Amortiguamiento histertico: prdida de energa por corrimiento de partculas

Ensayo Triaxial

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Gsteel= 2 GPa Kokusho (1980)

Curvas de Degradacin La rigidez decrece con la

deformacin angular.

El amortiguamiento aumenta con la deformacin angular.

El nmero de ciclos no afecta la rigidez ni el amortiguamiento a pequeas deformaciones (?)

Sensor de alta sensibilidad y celda de carga

1000 kgf/cm2= 100 MPa Kokusho (1980)

Efecto del Confinamiento

Triaxial no-drenado, arena de Toyoura, ciclo 10

El confinamiento aumenta la rigidez inicial

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8

Kokusho (1980)

Efecto del Confinamiento

Triaxial no-drenado, arena de Toyoura, ciclo 10

El confinamiento disminuye el amortiguamiento

Kokusho (1980)

Efecto del ndice de Vacos

Triaxial no-drenado, arena de Toyoura, ciclo 10, c= 100 kPa

El ndice de vacos controla la rigidez mxima

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9

Kokusho (1980)

Efecto del ndice de Vacos

Triaxial no-drenado, arena de Toyoura, ciclo 10, c= 100 kPa

La curva de degradacin es constante al normalizar por la rigidez mxima

Kokusho (1980)

Efecto del ndice de Vacos

Triaxial no-drenado, arena de Toyoura, ciclo 10, c= 100 kPa

El amortiguamiento es relativamente insensible al ndice de vacos

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Confinamiento

Densidad relativa

Mtodo de preparacin

Contenido de finos

Corte esttico

Comportamiento Cclico de Suelos

Pequeas deformaciones Columna-resonante en cilindro slido

Medianas deformaciones Corte torsional en cilindro hueco

Tatsuoka et al. (1979)

Comportamiento Drenado

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Ishihara (1996)

Corte Simple

Ishihara (1996)

Corte Torsional en Cilindro Hueco

Kramer (1996)

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Ishihara (1996)

Columna Resonante

Asume que el suelo es elstico Solucin de la ecuacin de onda con

condiciones de borde en base y extremo solicitado

La frecuencia resonante (=) es

It: Momento de inercia de la masa I: Momento de inercia del suelo

tss II

VH

VH

=

tan

Ishihara (1996)

Columna Resonante

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sVH =1

1

2

pi HfVs =Ishihara (1996)

Columna Resonante

1

2

pi HfVs =Kramer (1996)

Columna Resonante

f

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14

1

2

pi HfVs =Cascante & Santamarina (1997)

Columna ResonanteStrain

Ishihara (1996)

121 =pi

D

Columna Resonante