Como se aprecia en la Fig. 10.5, solamente una parte de la deformación producida al aplicar la carga se recupera en la descarga subsiguiente, las deformaciones debidas al deslizamiento entre partículas o a la fracturación de éstas son en gran parte irreversibles. La recuperación en la descarga se debe a la energía elástica almacenada en las partículas al cargar el suelo. Sin embargo, existe realmente un cierto deslizamiento inverso entre partículas al descargar.
La Fig. 10.5 muestra también el comportamiento en descarga de una arena sometida a un ciclo de carga-descarga. Para presiones inferiores a la máxima del primer ciclo de carga, la arena tiene una rigidez mucho mayor al volver a cargar que en la primera carga, ya que gran parte del deslizamiento potencial entre partículas ya se ha producido en el primer ciclo. Al volver a cargar la arena con presiones superiores a la máxima del primer ciclo, la curva presión-deformación es esencialmente la misma, como si no hubiera habido una descarga previa.
En la Fig. 10.6 se aprecia el efecto de los ciclos de presiones entre dos límites fijos. Durante los primeros 10 a 50 ciclos, queda tina pequeña deformación remanente al final de cada ciclo. Por último, se obtiene un lazo estable de histéresis, con una pequeña o nula deformación permanente para un determinado ciclo de carga (Fig. lO.7a).
Los procesos que tienen lugar en una carga cíclica pueden explicarse partiendo de los resultados del estudio teórico de una agrupación de esferas elásticas (Miller, 1963). Es posible producir una deformación unidimensional de esta agrupación como se indica en la Fig. 10.7c. Las fuerzas normales en los contactos comprimen las esferas, pero se produce el deslizamiento de forma que el movimiento relativo resultante es vertical puro. Al descargar, las partículas recuperan su forma original, produciéndose el deslizamiento en sentido contrario. Durante cada
Figura 10.5 Resultados de un ensayo edométrico en una arena calcárea, bien graduada de Libia.
Fig. 10.6. Curvas de esfuerzo deformación durante varios ciclos de carga en el ensayo edométrico. (Según Seaman y Col., 1963).
ciclo de carga es absorbida una pequeña cantidad de energía. El mismo proceso general debe ocurrir en los suelos reales. Para la mayoría de los problemas de ingeniería, los efectos de tiempo en la compresión de las arenas carecen de importancia práctica. La Fig. 10.8 muestra el comportamiento típico. Excepto el pequeño porcentaje final de la compresión, el resto se produce durante los primeros minutos.
Fig. 10.7. Comportamiento bajo ciclos de compresión confinada. a) Lazo de histéresis en un ciclo de compresión. b) Trayectoria de esfuerzos. c) Aumento de la deformación vertical. Las partículas se deforman en los puntos de contacto y se mueven hacia abajo sin desplazamiento lateral de sus centros. La compatibilidad geométrica exige el deslizamiento y por tanto fuerzas de fricción en el sentido indicado en la figura. Para estas condiciones Pv > Ph. d) Disminución de la deformación vertical. En la descarga, la energía elástica almacenada en las partículas produce un movimiento hacia arriba de A respecto de B. Debe producirse un deslizamiento en sentido contrario para mantener la condición de nulo desplazamiento lateral. Por lo tanto Pv <Ph.
Sin embargo en compresiones bajo presiones suficientemente grandes para producir una fracturación significativa de las partículas, existe un desfase importante, como se aprecia en la curva típica compresión-tiempo de la Fig. 10.9. Para la mayoría de los suelos, esto sólo se produce con presiones muy grandes. Sin embargo, en suelos formados por partículas blandas o ligeramente cementadas, pueden darse efectos de tiempo importantes con las presiones habituales.
Figura 10.8 curva de consolidación de para un incremento de carga típica en arena.
Figura 10.9 Curva típica de consolidación en una prueba bajo elevadas presiones.
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