Esfuerzos laterales en compresión confinada - Suelos.

En un proceso de compresión confinada, los movimientos de las partículas se producen, por termino medio, en una sola dirección. Así pues, al sumar las fuerzas tangenciales de contacto para todos’ los puntos situados sobre una cierta superficie, debería existir una fuerza tangencial neta; es decir, un esfuerzo tangencial neto sobre la superficie. De aquí que, en general, la presión horizontal diferirá de la vertical en un proceso de compresión confinada. La relación entre la presión horizontal y la vertical es por definición K0, el coeficiente de presión lateral en reposo.

Cuando un suelo granular se carga por primera vez, las fuerzas de fricción en los puntos de contacto se movilizan en una dirección tal que σ h  es menor que σv; es decir, Ko < 1. El valor de Ko debe depender de la magnitud de la resistencia por fricción movilizada en los puntos de contacto entre partículas. La Fig. 10.11, muestra datos correspondientes a los valores de Ko en función del ángulo de fricción Φ.  Para unos pocos suelos, como la arena de río Sangamón, el valor de Ko puede predecirse por un ecuación teórica basada en el estudio de una agrupación ideal de esferas elásticas. Sin embargo, los valores experimentales de Ko vienen mejor representados por la expresión propuesta por Jaky (1944):

Combinando la ecuación 10.1 con la 8.10 que define la pendiente 3 de la trayectoria Ko, se llega a

Como se indicó en la Fig. 10.7d la dirección de las fuerzas de fricción en los puntos de contacto entre partículas comienza a invertirse al descargar. Para una presión vertical dada, la presión horizontal será mayor en la descarga que en la carga inicial. En las últimas fases de la descaiga, la presión horizontal puede incluso superar a la vertical. Este proceso demuestra por los datos experimentales recogidos en la Fig. 10.12. Al volver a cargar un suelo, el coeficiente de presión latera] comienza generalmente con un valor superior al dado por la ecuación 10.1, disminuyendo después hasta este valor al aumentar la presión. En ciclos de carga y descarga, la trayectoria de esfuerzos será como la indicada en la Fig. l0.7b, con un coeficiente de presión latera! oscilando alternativamente entre K0 y 1/K0. 

Figura  10.11 Coeficiente de presión lateral en reposo en función del ángulo de fricción para el primer ciclo de carga.

 

Figura 10.12 presiones laterales producidas en compresión unidimensional. Arena de Minnesota; e0=0.62, Dr=0.34