Clase 9 Analisis Tensional Mrupv

5/25/2018 Clase 9 Analisis Tensional Mrupv

1/49

MECANICA DE ROCAS

PROF: JULIO LOPEZ C

CLASE 9: ANALISIS TENSIONAL


2/49

MECNICA DE ROCAS - ANALISIS TENSIONAL

UN CORRECTO CONOCIMIENTO DE LOS CONCEPTOS DE

FUERZA,

TENSION, DEFORMACION Y

DESPLAZAMIENTO

ES IMPORTANTE PARA PROPORCIONAR UNA APRECIACION DELA RESPUESTA MECANICA DEL MACIZO ROCOSO, FRENTE ACUALQUIER OBRA CIVIL U OBRA SUBTERRANEA QUE CAMBIESU ESTADO INICIAL


3/49

EXISTEN TRES RAZONES PARA EL ESTUDIO DE TENSIONES ENEL AMBITO DEL ANALISIS GEOMECANICO DEL MACIZOROCOSO

1.- PREVIO AL ANALISIS Y DISEO DEL PROYECTO DEINGENIERIA, EXISTE UN ESTADO INICIAL DE TENSIONES EN ELTERRENO EL QUE REQUIERE SER :

CONOCIDO E INCORPORADO DENTRO DE LAS CONDICIONESDE CONTORNO DEL ANALISIS Y DISEO



4/49

2.- TODOS LOS CRITERIOS DE ROTURA RELACIONADOS CON LARESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA O DEL MACIZO ROCOSOESTAN EN TERMINO DE TENSIONES ( O ESFUERZOS)

3.- EL CONCEPTO DE TENSION ES FUNDAMENTAL EN LOSPRINCIPIOS QUE ESTABLECEN LOS FUNDAMENTOS DE LAMECANICA DE ROCA



5/49

CON LA MECANICA DE ROCA SE BUSCA PREDECIR LOSDESPLAZAMIENTOS QUE SE GENERAN EN EL CUERPO

MINERALIZADO Y LA ROCA HUSPED A CONSECUENCIA DE:

LAS EXCAVACIONES PROPIAMENTE TAL Y

POR LA PRODUCCIN (EXTRACCIN DEL MINERAL).



6/49

LA ROCA EST SOMETIDA A ESFUERZOS GRAVITACIONALES,TECTNICOS Y OTROS.



7/49


ESFUERZOS TECTONICOS


8/49

UNA EXCAVACIN ES PEQUEA EN FORMA RELATIVA ALTAMAO DE LA TIERRA.

SE PUEDE ASUMIR QUE OCURRE EN UN SEMI-ESPACIOINFINITO, SUJETO A UN ESTADO TENSIONAL INICIAL.

LA PREDICCIN DEL MOVIMIENTO ES DIFCIL POR LO TANTO

QUEREMOS SABER SI LOS DESPLAZAMIENTOS ESTN DENTRODE LMITES ACEPTABLES SEGN LA CALIDAD DEL MACIZOROCOSO


COMPORTAMIENTO EXCAVACION


9/49

SE BUSCA UN ANLISIS DE FACTORES DE SEGURIDAD YESTABILIDAD

ES NECESARIO ENTENDER LOS CONCEPTOS DE

FUERZA,

TENSION Y

DEFORMACIN.




10/49

ELEMENTOS DE ANALISIS PARA ENTENDER LOS CONCEPTOS:

CONJUNTO DE LEYES BSICAS:

LEYES FSICAS

CINEMTICA

LEYES DE LOS MATERIALES

LMITE ELSTICO: COMPORTAMIENTO DESPUS DETRASPASAR EL LIMITE PUEDE SER MUY DIFERENTE




11/49

SE ENTENDER QUE LOS EFECTOS DE ESTAS FUERZASINVOLUCRAN LOS SIGUIENTES ASPECTOS DELCOMPORTAMIENTO DE LAS LABORES:

EQUILIBRIO ANTES DE LA LABORES DE EXPLOTACION

REDISTRIBUCION DE LOS ESFUERZOS DEBIDO A LA

EXPLOTACION

REESTABLECIMIENTO DEL EQUILIBRIO CON O SIN AYUDADE REFUERZOS




12/49

SE ENTENDERA QUE LAS LABORES INDICADAS SE REFIERENPOR EJEMPLO A :

SALA DE CHANCADO

CRUZADO DE PRODUCCION

TUNELES

SALA DE TRANSFORMADOR COMEDORES, ETC




13/49

DEFINICIONES INFORMALES

MECNICA:

REA DE LA FSICA QUE ESTUDIA EL EFECTO DE LAS FUERZASSOBRE LOS CUERPOS.

MECNICA DE ROCAS:

RAMA DE LA INGENIERA QUE ESTUDIA EL EFECTO DE LASFUERZAS SOBRE LAS ROCAS.

ROCA:

PARTE SLIDA DE LA CORTEZA TERRESTRE FORMADA PORBLOQUES SLIDOS Y DUROS DE GRAN TAMAO, ENCAJADOS YLIGADOS ENTRE S. AGREGADO DE MINERALES.


14/49


SUELO:

ACUMULACIN DE PARTCULAS DE PEQUEO TAMAO

(HASTA 3 O 4) Y SIN UNA LIGAZN FUERTE ENTRE S.

DISCONTINUIDADES (JOINTS):

CUALQUIER TIPO DE FRACTURA EN LA ROCA. SON PLANOS DE

FRAGILIDAD.


15/49


MACIZO ROCOSO (ROCK MASS): GRAN MASA DE ROCA COMPONENTE DE LA CORTEZATERRESTRE. EST COMPUESTO POR:

ROCA INTACTA: EL VOLUMEN DE ROCA QUE SE ENCUENTRAENTRE LAS DISCONTINUIDADES. TAMBIN SE LLAMA MATRIZROCOSA O SUSTANCIA ROCOSA.

DISCONTINUIDADES: FALLAS, DIACLASAS, PLANOS DEFRACTURA, DE CLIVAJE, ETC.

suelo

transicin

roca


16/49

LA MECNICA DE ROCAS

MECNICA DE SLIDOS: ASUME COMPORTAMIENTO IDEAL HOMOGNEO

CONTINUO

ISTROPO

LINEAL ELSTICO

AL TRATAR CON ROCAS, SE TIENE: DISTINTA COMPOSICIN MINERALGICA Y POROSIDAD

HETEROGNEO

MICROFISURAS DISCONTINUO

DISTINTA ORIENTACIN DE LOS MINERALES ANISTROPO

MINERAL ALTERADO, SOMETIDO A METEORIZACIN NO LINEAL, NIELSTICO


17/49

LA MECNICA DE ROCAS

HomogneoContinuoIstropoLinealElstico

HETEROGNEODISCONTINUOANISTROPONO LINEALNO ELSTICOX

AL CONSIDERAR EL MACIZO ROCOSO:

EXISTEN DISCONTINUIDADES A DISTINTAS ESCALAS

EXISTE UN GRADO DE METEORIZACIN DE LA ROCA (AGUA, AIRE)

TECTNICA

CLARAMENTE, LAS CONDICIONES NO SON IDEALES


18/49


19/49


20/49

LA MECNICA DE ROCAS

EL ESTADO MECNICO DE UN SISTEMA SECARACTERIZA POR:

LA POSICIN DE CADA PARTE DEL SISTEMA(COORDENADAS)

LAS FUERZAS QUE SE ENCUENTRAN ACTUANDO

LA VELOCIDAD DE LAS PARTES DEL SISTEMA QUE CAMBIANDE POSICIN


21/49

LA MECNICA DE ROCAS

LA DIFERENCIA ENTRE DOS ESTADOS QUEDADEFINIDA POR:

EL CAMPO DE DESPLAZAMIENTOS

EL CAMPO DE DEFORMACIONES

LA VARIACIN EN LOS ESFUERZOS (EL ESTADO TENSIONAL)


22/49

DESPLAZAMIENTOS

VECTOR QUE MIDE EL CAMBIO EN LA POSICIN DE UN PUNTO

DESPLAZAMIENTO TRAYECTORIA

U =PF PI LA TRAYECTORIA ES EL CAMINO SEGUIDO POR EL CUERPO EN

SU MOVIMIENTO.

EL DESPLAZAMIENTO ES LA DISTANCIA EN LNEA RECTA ENTRELA POSICIN INICIAL Y FINAL.


23/49

DEFORMACIONES

CAMBIO EN LA SEPARACIN ENTRE DOS PUNTOS DELSISTEMA, RESPECTO A SU SEPARACIN INICIAL

E = (LI LF) / LI

ADIMENSIONAL


24/49

FUERZAS

GRAVEDAD: F = M G

SUPERFICIALES: EJERCIDAS POR MATERIALES QUE RODEAN ELCUERPO Y ACTAN SOBRE LAS SUPERFICIES

FUERZA COMPRESIVA FUERZA TRACCIONAL

F

F


25/49

FUERZAS

EN GENERAL SE TIENE:

FUERZA NORMAL FUERZA DE CORTE O CIZALLE

(COMPRESIVA O TRACCIONAL) (CONVENCIN DE SIGNOS)

F F


26/49

FUERZA DEPENDE DEL REA, SE MIDE EN N

POR ESTA RAZN SE TRABAJA CON ESFUERZOS


27/49

FUERZAS

ESTABILIDAD :

ES EL OBJETIVO BSICO DE LA MR, SE DEFINE CUANDO SELOGRA RELACIONES EN ESFUERZOS QUE ACTANCONTRA LA RESISTENCIA DE LA ROCA


28/49

CONSIDERACIONES

FRACTURAMIENTO DE LA ROCA

EL CAMPO DE ESFUERZOS EN MINERA ES COMPRESIVO A

DIFERENCIA DE OTROS MATERIALES EN LOS CUALES ESTRELACIONADO CON LA TRACCIN

LA COMPRESIN EN CONJUNTO CON MICROFRACTURASGENERA ZONAS DE ALTO CIZALLE

COMPORTAMIENTO ES ALTAMENTE SENSIBLE ALCONFINAMIENTO

FALLAMIENTO POR CIZALLE O CORTE


29/49

CONSIDERACIONES

EFECTOS DE ESCALA

NATURALEZA DISCONTINUA DEL MACIZO ROCOSO

RESISTENCIA Y PROPIEDADES DE DEFORMACIN DELMACIZO DEPENDEN DE LAS PROPIEDADES DE LA ROCAINTACTA Y DE LAS DISCONTINUIDADES

PERFORACIN DEPENDE DE PROPIEDADES DE ROCAINTACTA

EXCAVACIN DE TNEL DEPENDE DELCOMPORTAMIENTO DEL SISTEMA DE FRACTURAS PILAR COMPORTAMIENTO SEUDO-CONTINUO

DIFICULTAD PARA TESTEAR MACIZO ROCOSO


30/49

CONSIDERACIONES

RESISTENCIA A LA TRACCIN

LA ROCA (Y EL CONCRETO) MUESTRA UNA MUY BAJA

RESISTENCIA A LA TRACCIN, UN ORDEN DE MAGNITUDMENOR A LA RESISTENCIA A LA COMPRESIN UNIAXIAL

DISCONTINUIDADES PRCTICAMENTE NO TIENENRESISTENCIA A LA TRACCIN

ZONAS QUE SERN SOMETIDAS A TRACCIN ALREALIZARSE UNA EXCAVACIN GENERARNINESTABILIDADES PARA DESCONFINARSE


31/49

CONSIDERACIONES

EFECTO DEL AGUA SUBTERRNEA

AGUA EN DISCONTINUIDADES REDUCE RESISTENCIA AL

CORTE (FRICCIN) PUEDE ALTERAR LA ROCA Y REDUCIR SU RESISTENCIA

METEORIZACIN

ALTERACIN FSICA O QUMICA DE LA SUPERFICIE DE LAROCA EN CONTACTO CON GAS O SOLUCIONES

REDUCE CALIDAD DE LA ROCA Y COEFICIENTE DE FRICCIN


32/49

LA TENSION ES UNA MAGNITUD FISICA DERIVADA DE OTRA:

LA FUERZA

CONCEPTO DE ESFUERZO


33/49

LAS FUERZAS QUE INDUCEN UN ESTADO TENSODEFORMACIONAL SON DE MASA Y DE SUPERFICIE

LAS FUERZAS DE MASAS ESTAN ASOCIADAS CON EL PROPIOCUERPO EN ESTUDIO Y SE DISTRIBUYE EN TODA LA AMPLITUDDEL MISMO Y SE PUEDEN NOMBRAR COMO EJEMPLO: FUERZA

GRAVITACIONAL, LA DE INERCIA,LAS MAGNETICAS, ETC.



34/49

LA TENSION O ESFUERZO, COMO TAL, NO PUEDE SER MEDIDADIRECTAMENTE, Y DEBE SER DETERMINADA

CUANTITATIVAMENTE,


35/49

Y ESTA MEDIDA ES A TRAVES DE EFECTOS COMO LADEFORMACION O ROTURA DEL CUERPO QUE ESTA SIENDOSOMETIDO A UN ESFUERZO



36/49

EL TERMINO TENSION ENVUELVE DOS CONCEPTOS : TENSIONEN UN PLANO Y TENSION EN UN PUNTO.

EL PRIMERO DEFINE LA TENSION COMO FUERZA POR UNIDADDE AREA, MATEMATICAMENTE SE REPRESENTA POR ELCOCIENTE ENTRE LA FUERZA Y EL AREA DONDE SE APLICA

LA COMPONENTE PARALELA AL PLANO DE APLICACIN SEDENOMINA TENSION CIZALLANTE (T) MIENTRA QUE LAPERPENDICULAR TOMA EN NOMBRE DE TENSION NORMAL.



37/49


DEFINIMOS EL ESTADO TENSIONAL EN UN PUNTO ENTRMINOS DE LA INTENSIDAD AREAL DE LAS FUERZAS QUEACTAN EN LAS SUPERFICIES ORTOGONALES DE UN CUERPO

LIBRE ELEMENTAL CENTRADO EN EL PUNTO.

A DIFERENCIA DE LAS FUERZAS, LOS ESFUERZOS NO PUEDENMEDIRSE DIRECTAMENTE.


38/49


39/49


40/49



41/49


CORTANDO EL CUERPO, PODEMOSCONSIDERAR LA FUERZA RESULTANTE DRQUE PERMITE MANTENER EL EQUILIBRIO

EL ESFUERZO RESULTANTE EN EL PUNTOES:

EL VECTOR DR SE DESCOMPONE EN UNACOMPONENTE NORMAL Y OTRA

TANGENCIAL A LA SUPERFICIE:

ESFUERZO NORMAL ESFUERZO DE CORTE


42/49


TENSOR DE ESFUERZO (NI ESCALAR, NIVECTOR)

DEFINIDO POR:

TRES COMPONENTES NORMALES

QUE ACTAN PERPENDICULAR A LASCARAS DE UN CUBO ELEMENTAL

SEIS COMPONENTES DE CORTESOBRE ESTAS CARAS

NUEVE COMPONENTES A

DETERMINAR


43/49


44/49

TENSOR DE ESFUERZO

ACTAN NORMAL A LAS SUPERFICIES ASOCIADAS Y SONESFUERZOS DIRECTOS


45/49

TENSOR DE ESFUERZO

ACTAN PARALELO A LAS SUPERFICIES ASOCIADAS Y SONESFUERZOS DE CORTE


46/49


MEDIDOS EN PASCALES N/M2

SIGNO ES CONVENCIONAL TERMINOLOGA INFORMAL PARA DEFINIR EL ESTADO DE

ESFUERZOS DE UN MACIZO ROCOSO:


47/49


TERMINOLOGA PARA ESFUERZOS MEDIDOS EN LABORATORIOES MS CLARA:

ESFUERZO UNIAXIAL (APLICADO EN UN SOLO EJE)

BIAXIAL (APLICADO SOBRE DOS EJES)

TRIAXIAL (APLICADA SOBRE TRES EJES, CON DOS DE ELLOSSOMETIDOS AL MISMO ESFUERZO USUALMENTE

MEDIANTE UN FLUIDO)

POLIAXIAL O TRIAXIAL VERDADERO (CUANDO LOS TRESESFUERZOS A LOS QUE SE SOMETE LA PROBETA SONEFECTIVAMENTE DIFERENTES)


48/49

ESFUERZOS PRINCIPALES

DIRECCIONES DE EJES 1, 2 Y 3 SON DIRECCIONES PRINCIPALES

ESFUERZOS PRINCIPALES SON PERPENDICULARES ENTRE S YNORMALES A LOS PLANOS PRINCIPALES

PLANOS PRINCIPALES NO ESTN SUJETOS A ESFUERZOS DECORTE


49/49

PREGUNTAS ???

Clase 9 Analisis Tensional Mrupv

Documents

Transcript of Clase 9 Analisis Tensional Mrupv