Hoy vamos a hablar de la dilatancia (Ψ). Quizás a muchos nos suene ese término dentro del campo de la geotecnia aunque no terminemos de saber bien lo que es.
En ocasiones la naturaleza nos presenta fenómenos que realmente parece que son fruto de la magia. Y realmente así se ha ido creyendo a lo largo de los siglos hasta que la ciencia ha conseguido encontrar una explicación racional.
Viendo el siguiente vídeo sobre la dilatancia, la primera impresión al ver lo que ocurre al apretar la perilla de la derecha, es que se debe de tratar de un truco o de un efecto visual, porque realmente parece que vaya contra las leyes de la naturaleza.
Afortunadamente hoy conocemos porqué se produce este fenómeno, cuál es su explicación y qué tiene que ver la dilatancia en todo esto.
Vamos a tratar de explicarlo de una manera muy sencilla. Y es una explicación sencilla porque simplemente se trata de una consideración geométrica.
Como sabemos, la parte sólida del suelo, está constituida por partículas que se encuentran con una ordenación determinada. Esta ordenación hace que el peso específico del suelo varíe tratándose del mismo material, por ejemplo, una arena suelta respecto a una arena densa, la cual tendrá una configuración tal que reduzca los huecos entre granos.
Pues bien, lo que ocurre en el video anterior es justo esto. Si se somete al suelo a un esfuerzo cortante, ¿qué nueva posición ocuparán los granos en cada caso?
En el caso del suelo suelto, se puede apreciar que las partículas se mueven hacia la derecha y hacia abajo, de forma que entre las dos líneas de referencia iniciales, la altura disminuye, es decir, el volumen disminuye y el suelo se contrae (contractante).
En el caso del suelo denso, se puede apreciar que las partículas se mueven hacia la derecha y hacia arriba, de forma que entre las dos líneas de referencia iniciales, la altura aumenta, es decir, el volumen aumenta y el suelo dilata (dilatante).
Si se compone el movimiento horizontal ux y el vertical uy de una partícula para obtener el desplazamiento total δ, el ángulo que forma dicho vector respecto a la horizontal es lo que se conoce como dilatancia ψ=arctg(uy/ux).
Si la dilatancia es nula, no significa que este movimiento no se dé, sino que el movimiento hacia arriba y hacia abajo se iguala.
Una relación muy sencilla y usualmente empleada para estimar la dilatancia a partir del ángulo de rozamiento interno ϕ viene dada por:
ψ= ϕ-30º
Espero que esta sencilla explicación ayude a entender lo que está pasando en el video y en qué consiste la dilatancia. En futuros post, veremos las consecuencias que tiene esto en nuestros cálculos estructurales (especialmente en la interacción suelo-estructura y en la correcta definición de las leyes de comportamiento).
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Como siempre, muy aleccionador e interesante. Gracias