Angulo de Dilatancia

8/18/2019 Angulo de Dilatancia

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ANGULO DE DILATANCIA

• La Dilatancia es una propiedad de los materiales utilizada frecuentemente para

describir el incremento en volumen de un material granular frente a un esfuerzo

de corte. Al aplicar alto confinamiento sobre materiales granulares se puedeobservar una alteración en su comportamiento, donde a mayor presión sevuelven netamente contractivos, en régimen de altos esfuerzos también puededar lugar a la ruptura de fragmentos generando así una disminución en ladistancia del material. El índice o razón de dilatancia se representacomúnmente a través del ngulo de dilatancia !"# como$

Donde,

εv representa la deformación volumétrica y dγ representa la deformación por corte.

La dilatancia puede obtenerse a través de la realización de un ensayo de corte directo.En el cual se prepara una probeta con el material granular a la cual se le aplica unesfuerzo normal constante, mientras se induce un plano de falla aplicando una fuerzade corte.

• La definición de dilatancia es la variación del volumen cuando se aplican

tensiones tangenciales, y tiene una influencia significativa en la cómo secomportan los suelos granulares. %e entiende muy bien con el siguiente

grfico.

&enemos un terreno granular sobre el 'ue actúa una presión sometido a unesfuerzo tangencial %. (or la morfología del terreno, la capa superior tiende adesplazarse )acia, provocando un cambio de volumen *+, y esto provoca undeslizamiento dentro del terreno. Al ngulo de este deslizamiento se le llama o ngulo de dilatación. De esta manera, el esfuerzo tangencial m-imo 'uepuede aguantar el terreno sigue la siguiente fórmula$

" tan/0 !d1v 2 d3#

https://es.wikipedia.org/wiki/Material_granularhttps://es.wikipedia.org/wiki/Material_granularhttps://es.wikipedia.org/wiki/Material_granular


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Donde 4 es el ngulo de rozamiento del terreno !a obtener mediante anlisise-perimentales#. El fenómeno se conoce desde 0556.

• Durante el corte, se produce un aumento de volumen ya 'ue los granos se

encuentran tan imbricados 'ue necesariamente tiene 'ue desenca7arse losunos a los otros para 'ue se produzca un desplazamiento entre ellos. Estefenómeno se conoce como dilatancia positiva. Alcanzada la resistencia residualya no se produce variación alguna de volumen.

• En una arena 8suelta9, la resistencia no presenta m-imo, creciendo

asintóticamente )acia la 8resistencia última9. Durante el corte la muestradisminuye de volumen !8dilatancia negativa9# )asta alcanzar el valor residual, a

partir del cual ya no )ay variación de volumen.

• Durante el desarrollo de un ensayo triaxial CID en un suelogranular inicialmente denso, cuando se llega a un estado demáxima densifcación las partículas comienzan a montarse unasobre otra, aumentando así el índice de vacío y la resistencia alcorte, este enómeno es defnido como dilatancia. a conocida

teoría de !o"e #$%&'( )ue relaciona la tensión y dilatancia pormedio de la siguiente ecuación*

Implica )ue el termino D de dilatancia es unción de la razón detensiones y la ricción inter+partícula, u, de-ando uera el eecto de laábrica, la densidad de la muestra, la presión de confnamiento y latrayectoria de tensiones. or este motivo es )ue diversos autores /andesarrollado m0todos )ue incluyen estas características. 1olton #$%2&(defne el ángulo máximo de dilatancia, 3max, y de corte, 4max, para unensayo de deormación plana por medio de las siguientes ecuaciones*

5 6

Dilatancia :z2 :-


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5/anz y 9ermeer #$%%&( extienden la :c. '.; para un ensayo triaxial acompresión, con una razón diámetro9ermeer #$%%&( corroboran )ue el ángulo de dilatanciaes el mismo para un ensayo de deormación plana y un ensayo triaxial acompresión, además este se relaciona con I! por medio de la siguienteecuación*

:n la :c. '.& ID es el índice de densidad relativa, ? y ! son coefcientes)ue toman el valor de $@ y $, respectivamente, para arenas y p4 es lapresión media enunidades AB


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EFECTO DE LA DILATANCIA EN LA RESISTENCIA DEL SUELO

En la ;ecnica de suelos se utiliza la teoría de fallo de ;o)r/.00#. En este caso, sólo senecesitan dos parmetros para representar completamente la resistencia del suelo$ laco)esión c y el ngulo de rozamiento interno 4. (ara suelos sueltos, la envolvente defallo puede relacionarse con la línea de estados críticos como

Donde el subíndice c indica compresión. Lee y %eed !0?@#B06C estudiaron los factoresms destacados 'ue contribuyen a la resistencia a cortante de suelos granulares.

Entre estos factores se encuentran$ El ngulo de rozamiento interno en eldeslizamiento, la dilatancia y la rotura de partículas sólidas. En la =igura >.0> se )arepresentado la envolvente de fallo de la teoría de rotura de ;o)r/


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dilatancia, la cual provoca una reducción del ngulo de rozamiento. (ara altaspresiones de confinamiento, la energía absorbida causada por la rotura de partículassólidas aumenta la resistencia tangencial !aumentando el ngulo de rozamiento# )asta'ue se llega a un valor constante de 4. Adems, ya 'ue la resistencia2tensión de fallollega a ser grande para altas presiones de confinamiento, e-iste un incremento en laenergía necesaria para el reordenamiento de las partículas.


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TEORÍA DE TENSIÓN — DILATANCIA DE ROWE


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1I1IEF!=I=

• R. F. Craig, ed. (2004). Craig's Soil Mechanics (en inglés) (7 th edición).

Spon. S!" #7$0$7%%&#%& .

• M Fen*alida, ed. (202). +stdio de l-o graitacional coninado / s aplicación a la

iner1a de caing. niersidad de Chile.

• Fdo.: Mª Dolores Melgarejo Gil

• Alberto Ruiz-Cabello López 22 de Eero de 2!"!

• Craig3s Soil Mechanics

• esis5 Caracteri*ación Mec6nica de Materiales Constitidos por part1clasle-o 8.

Sriso

https://es.wikipedia.org/wiki/ISBNhttps://es.wikipedia.org/wiki/ISBNhttps://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/9780873351935https://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/9780873351935https://es.wikipedia.org/wiki/ISBNhttps://es.wikipedia.org/wiki/Especial:FuentesDeLibros/9780873351935


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• estimación de los parámetros de resistencia al corte en suelos granulares gruesos tesis para optar al

grado de magister en ciencias de la ingeniería

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