En el ámbito de la geotecnia, el concepto de estrés efectivo—el Principio de Terzaghi—juega un papel fundamental en la comprensión del comportamiento del suelo bajo diversas condiciones de carga. Este principio, formulado por Karl Terzaghi, distingue entre el estrés total aplicado a una masa de suelo y la presión del agua dentro de los poros, destacando que la resistencia y deformación de los suelos están principalmente influenciadas por el estrés efectivo. El estrés efectivo es crucial para predecir cómo reaccionará el suelo ante actividades de construcción, como excavaciones, carga y establecimiento de cimientos, asegurando la estabilidad y seguridad de las estructuras. Guía a los ingenieros en el diseño de cimientos y estructuras de retención de tierras que pueden soportar las complejidades de la mecánica de suelos, convirtiéndolo en una herramienta indispensable en el análisis y aplicación geotécnica.«Definición y exploración del esfuerzo efectivo y conceptos relacionados en suelo no saturado»
El estrés efectivo en el suelo es la fuerza ejercida sobre las partículas del suelo por el esqueleto sólido del mismo. Es la diferencia entre el estrés total aplicado al suelo y la presión del agua poral dentro del suelo. El estrés efectivo gobierna el comportamiento mecánico del suelo y determina factores como la resistencia al corte, la consolidación y la deformación. El concepto de estrés efectivo es crítico en geotecnia para analizar la estabilidad del suelo, el diseño de cimentaciones y otros problemas geotécnicos.«Evaluación del esfuerzo efectivo vertical y lateral de pilas»
| Tipo de Suelo | Descripción | Tensión Total (kPa) | Presión del Agua de Poros (kPa) | Tensión Efectiva (kPa) | Deformación Efectiva (kPa) | Notas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Arcilla | Grano fino, plástico | 59 - 178 | 18 - 91 | 45 - 92 | 8 - 49 | Alta compresibilidad |
| Limo | Grano fino, no plástico | 39 - 147 | 6 - 57 | 28 - 78 | 6 - 36 | Propenso a la licuefacción |
| Arena | Grano grueso, granular | 62 - 224 | 0 - 42 | 62 - 174 | 17 - 90 | Buenas propiedades de drenaje |
| Grava | Grano grueso, partículas redondeadas | 70 - 277 | 4 - 36 | 82 - 232 | 29 - 130 | Baja compresibilidad |
El esfuerzo efectivo es un concepto importante en la geotecnia que nos ayuda a entender el comportamiento de los suelos y su respuesta a la carga. Considerando la interacción entre el esfuerzo total y la presión del agua poral, los ingenieros pueden analizar y predecir eficazmente la estabilidad y deformación de las capas de suelo. Entender el esfuerzo efectivo es crucial para construir cimientos, taludes y otras estructuras geotécnicas seguras y confiables. Aplicando los principios del esfuerzo efectivo, los ingenieros pueden tomar decisiones informadas sobre métodos de diseño y construcción, asegurando el rendimiento y estabilidad a largo plazo de los proyectos de ingeniería.«El concepto de esfuerzo efectivo para suelo, concreto y roca, Géotechnique»
El esfuerzo total es la suma del esfuerzo efectivo y la presión del agua poral en una masa de suelo. El esfuerzo efectivo representa la capacidad del suelo para soportar cargas y es la diferencia entre el esfuerzo total y la presión del agua poral. La presión sobre la masa de suelo es la carga externa aplicada al suelo. La relación se puede expresar como: Esfuerzo total = Esfuerzo efectivo + Presión del agua poral. Es importante considerar el esfuerzo efectivo en la geotecnia, ya que rige la resistencia y el comportamiento de deformación del suelo.«Comportamiento sísmico de estructuras geotécnicas»
La relación entre el estrés efectivo principal lateral y vertical se representa por el coeficiente de presión lateral del terreno, que varía dependiendo del tipo de suelo y las condiciones. En general, para un suelo saturado, el estrés efectivo lateral (σ'h) puede considerarse aproximadamente dos tercios del estrés efectivo vertical (σ'v). Por lo tanto, la relación se puede expresar como σ'h / σ'v ≈ 2/3. Sin embargo, es importante señalar que esta es una aproximación simplificada y la relación exacta puede variar dependiendo de las propiedades específicas del suelo y las condiciones.«Teoría de consolidación tridimensional en términos de la velocidad de los sólidos, Géotechnique»
No, el estrés efectivo del suelo no puede ser negativo. El estrés efectivo es una medida de la capacidad de carga de un suelo, y se define como la diferencia entre el estrés total y la presión del agua porosa. El estrés total es la suma del peso de las partículas del suelo y cualquier carga aplicada externamente, mientras que la presión del agua porosa representa la presión ejercida por el agua dentro de los poros del suelo. Tanto el estrés total como la presión del agua porosa pueden ser positivos, pero el estrés efectivo siempre es positivo o cero.«Libros electrónicos de IOS Press - La no unicidad de la relación entre el cociente de vacíos al final de la primaria (EOP) y el esfuerzo efectivo»
La capacidad portante segura es la carga máxima permitida que puede aplicarse a un suelo sin causar un asentamiento significativo o falla por corte. Se determina considerando factores como la resistencia del suelo, la estabilidad y el nivel de riesgo deseado. Por otro lado, la capacidad portante última es la carga máxima que puede soportar el suelo antes de que falle por corte. Se determina mediante pruebas de laboratorio o de campo y se utiliza para diseñar cimientos profundos y determinar los límites de carga adecuados para las estructuras.«Evaluación del esfuerzo efectivo vertical y capacidad de tensión de pilotes en arenas considerando dimensiones de agujero de erosión»
