Métodos Para Determinar El ángulo De Fricción Y La Cohesión En Suelo Arenoso.docx

1. ÁNGULO DE FRICCIÓN DE LA ARENA Es una propiedad de los materiales granulares el cual tiene una interpretación física sencilla, al estar relacionado con el ángulo de reposo o máximo ángulo posible para la pendiente de un conjunto de dicho material granular. En un material granuloso cualquiera, el ángulo de reposo está determinado por la fricción, la cohesión y la forma de las partículas, pero en un material sin cohesión y donde las partículas son muy pequeñas en relación al tamaño del conjunto el ángulo de reposo coincide con el ángulo de rozamiento interno. Es importante para determinar la estabilidad de taludes, la resistencia de una cimentación o para el cálculo del empuje de tierras.

Sea A una partícula de arena a punto de rodar, y β el ángulo máximo de reposo del depósito de arena seca. Las componentes del peso W de la partícula A, son la normal n y la fuerza tangencial t. Además, r es la fuerza de rozamiento que se opone a t; es decir: r = t (equilibrio) (12.16) si n = W cosφ’ y t = W senφ’ (12.17) puedo decir que r = n f (12.18) siendo f la fricción unitaria. Reemplazando (12.18) y (12.17) en (12.16) tenemos: r = t ⇒ pero r = (W cosφ’) f y t = W senφ’. luego: (W cosφ’) f = W senφ’ ⇒ f =W senφ /W cosφ así: f = tgφ’

(12.19)

Pero β = φ’ (lados perpendiculares entre sí); entonces, la fuerza actuante será proporcional a un coeficiente f a= tg β

(12.20)

Y el factor de seguridad, cociente entre las fuerzas resistente y actuante, será:

Imagen 1: Fricción residual y fricción máxima. La curva σ – ε enseña que las arenas tienen un comportamiento plasto – elasto – plástico, razón por la que la envolvente de falla no es recta, y el máximo valor de φ’ estará en el pico de σ - ε. Se debe relacionar el valor que se corresponde con el nivel de esfuerzos reales probables a los que se someterá el suelo, pero midiéndolos parámetros C’ y φ’ en muestras de suelo a lo largo de la superficie de falla probable, teniendo en consideración las condiciones reales del suelo. 1.1. ENSAYO SPT

2. COHESIÓN DE LA ARENA La cohesión es una medida de la cementación o adherencia entre las partículas de suelo. La cohesión en mecánica de suelos es utilizada para representar la resistencia al cortante producida por la cementación, mientras que en la física este término se utiliza para representar la tensión. En suelos eminentemente granulares en los cuales no existe ningún tipo de cementante o material que pueda producir adherencia, la cohesión se supone igual a 0 y a estos suelos se les denomina Suelos no Cohesivos.