Cargas repetidas. La aplicación y supresión repetida de esfuerzos verticales en una muestra de arena confinada lateralmente, en condiciones drenadas, conduce a un diagrama esfuerzo-deformación como el mostrado en la fig. 4.13. La deformación total aumenta con cada aplicación de la carga, pero las magnitudes de los aumentos van siendo sucesivamente menores.
Sin embargo, en las condiciones drenadas cada aplicación de la carga se acompaña de un aumento en la presión de poro. Al acumularse la presión de poro, los esfuerzos efectivos producidos por la carga aplicada, disminuyen y la resistencia de la muestra también disminuye. Si la muestra está inicialmente suelta, la resistencia puede reducirse a cero, cuando menos localmente, en la vecindad de las concentraciones de esfuerzo. La arena puede entonces fluir y se dice que presenta movilidad cíclica (Casagrande, 1971).
Figura 413. Relación entre esfuerzo y deformación vertical para arena moderadamente compacta, confinada, gruesa, uniforme, sujeta a cargas verticales repetidas (según Rendron. 1963).
Flujo plástico (Creep). Si el esfuerzo cortante que actúa en una muestra de arcilla inalterada es menor que un valor conocido como resistencia al cree, la arcilla se deforma casi instantáneamente al aplicarle los esfuerzos y de allí en adelante no sufre ulterior deformación. Por otra parte, si se excede la resistencia al creep, la arcilla se deforma continuamente bajo un esfuerzo cortante constante. La rapidez de deformación aumenta al aumentar los valores del esfuerzo cortante, como se muestra en la fig. 4.14 para una arcilla remoldeada (Hvorslev, 1937).
Flujo plástico (Creep). Si el esfuerzo cortante que actúa en una muestra de arcilla inalterada es menor que un valor conocido como resistencia al cree, la arcilla se deforma casi instantáneamente al aplicarle los esfuerzos y de allí en adelante no sufre ulterior deformación. Por otra parte, si se excede la resistencia al creep, la arcilla se deforma continuamente bajo un esfuerzo cortante constante. La rapidez de deformación aumenta al aumentar los valores del esfuerzo cortante, como se muestra en la fig. 4.14 para una arcilla remoldeada (Hvorslev, 1937).
Velocidad de aplicación de la carga. En las pruebas con que se determinan los valores de la resistencia al esfuerzo cortante, la diferencia de esfuerzo que produce la falla se alcanza usualmente en unos cuantos minutos o, cuando más en unas cuantas horas; en algunas pruebas drenadas pueden requerirse algunos días. Durante muchas operaciones de construcción en el campo, la rapidez con que aumentan los esfuerzos cortantes es mucho menor. Por lo tanto, la influencia de la velocidad de aplicación de la carga en la resistencia al corte tiene importancia práctica.
Figura 4.14. Relación entre la deformación angular y en, el tiempo en pruebas de esfuerzo cortante realizadas en espécimen drenados de arcilla plástica remoldeada, sin consolidar (según Hvorslev, 1937).
En el laboratorio se han hecho investigaciones sobre la resistencia al esfuerzo cortante de muestras no drenadas, aplicando la carga muy lentamente. En general, en las arenas no pudo notarse influencia alguna de esta disminución de rapidez. Sin embargo, varias arcillas y lutitas arcillosas, mostraron reducciones apreciables de resistencia al disminuir la velocidad de aplicación de la carga (fig. 4.15). Estos descubrimientos (Casagrande y Wilson, 1951) demuestran que los resultados de las pruebas convencionales de los laboratorios pueden no ser conservadores y deben usarse con precaución; siempre que sea posible, deberá utilizarse la experiencia local de campo para investigar la aplicabilidad de los resultados obtenidos en el laboratorio. Basándose en estudios de terraplenes construidos sobre suelos blandos que fallaron en condiciones no drenadas, (Bjerrum y colaboradores, 1972) dedujeron que debe aplicarse un factor de reducción Cr a los resultados de las pruebas no drenadas hechas en el laboratorio, así como en las pruebas efectuadas con veleta en el campo, sobre arcillas muy plásticas. El valor del factor puede obtenerse aproximadamente por la ecuación:
En muchos problemas prácticos, la consolidación ocurre simultáneamente al aumento de carga, y el aumento correspondiente de resistencia puede más que compensar la disminución asociada a la lentitud de la aplicación de la carga.
Cuando la rapidez de la aplicación de la carga es muy grande, y llega a ser de unos cuantos milésimos de segundo a la falla, la resistencia no drenada en algunos suelos parece aumentar, posiblemente tanto como 100 por ciento. Sin embargo, es probable que gran parte del aumento observado se deba a presiones negativas de poro, mismas que provienen de ciertas peculiaridades del aparato triaxial, y parece una imprudencia depender de estos aumentos de resistencia hasta que se adquieran conocimientos mayores sobre el fenómeno.
Figura 4.15. Resistencia no drenada de suelos arcillosos que llegan a la falla en tiempos diferentes, comparada con la resistencia cuando las pruebas se ejecutan en 1 min (según Casagiande y Wilson, 1951).
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