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Condición de Desplazamiento

Storyboard

Se estudia las condiciones bajo las cuales un cuerpo que se adhiere a un plano por el efecto del rose puede comenzar a deslizarse.

>Modelo

ID:(382, 0)



Ejemplo de deslizamiento

Definición

En condiciones de lluvias extremas se observan deslizamientos de suelo que pueden comprometer poblados y vías publicas:

Desplazamiento de Tierra

Para comprender la dinámica y la perdida de estabilidad procederemos a construir un modelo simple de una capa de suelo sobre un suelo rocoso sobre el que se puede deslizar. La clave esta en comprender la dinámica del roce y las fuerzas en torno de el.

ID:(2357, 0)



Esquema del deslizamiento

Imagen

Cuando el terreno cede crea un área en que el material sede y fluye fuera de su zona original mientras la parte superior se hunde:

Desplazamiento de una sección

ID:(2358, 0)



Mecanismos de desplazamiento

Nota

Existen distintos mecanismos de desplazamiento dependiendo de la geometría y tipo de suelo/roca. En general ocurre en alguna parte un corte y el desprendimiento de la masa debajo de este:

Estabilidad del suelo

ID:(2359, 0)



Condición de desplazamiento

Cita

El cuerpo comenzara a deslizarse si en algún momento la fuerza de tracción F_T supera la fuerza de roce F_R.

ID:(1133, 0)



Fuerzas normal y de roce

Ejercicio

La fuerza normal F_N genera una fuerza de roce F_R cuyo valor es el de la fuerza normal multiplicado por un coeficiente de roce. La fuera de tracción debe superar la fuerza de roce para lograr desplazar el objeto:

Coeficiente de roce

ID:(1640, 0)



Plano inclinado

Ecuación

En el caso del suelo la situación asemeja a un plano inclinado sobre el cual se desliza una sección del terreno. Por ello debemos primero analizar como se comporta un sistema de este tipo, en partícula respecto de las fuerzas normales y de tracción que surgen por efecto de la gravedad:

Sección de suelo

ID:(2360, 0)



Condición de Desplazamiento

Storyboard

Se estudia las condiciones bajo las cuales un cuerpo que se adhiere a un plano por el efecto del rose puede comenzar a deslizarse.

Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$\alpha$
a
Angulo crítico de deslizamiento del talud
rad
$\mu$
mu
Coeficiente de roce
-
$F_T$
F_T
Condición de desplazamiento
N
$F_r$
F_r
Fuerza de roce
N
$F_t$
F_t
Fuerza de tracción en el plano
N
$F_N$
F_N
Fuerza normal
N
$F_N$
F_N
Fuerza normal en el plano
N
$M$
M
Masa
kg

Cálculos


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Ecuaciones


Ejemplos

En condiciones de lluvias extremas se observan deslizamientos de suelo que pueden comprometer poblados y v as publicas:

image

Para comprender la din mica y la perdida de estabilidad procederemos a construir un modelo simple de una capa de suelo sobre un suelo rocoso sobre el que se puede deslizar. La clave esta en comprender la din mica del roce y las fuerzas en torno de el.

Cuando el terreno cede crea un rea en que el material sede y fluye fuera de su zona original mientras la parte superior se hunde:

image

Existen distintos mecanismos de desplazamiento dependiendo de la geometr a y tipo de suelo/roca. En general ocurre en alguna parte un corte y el desprendimiento de la masa debajo de este:

image

El cuerpo comenzara a deslizarse si en alg n momento la fuerza de tracci n F_T supera la fuerza de roce F_R.

La fuerza normal F_N genera una fuerza de roce F_R cuyo valor es el de la fuerza normal multiplicado por un coeficiente de roce. La fuera de tracci n debe superar la fuerza de roce para lograr desplazar el objeto:

image

El roce F_R es proporcional a la fuerza normal F_N. La constante de proporcionalidad se denomina coeficiente de roce. Por ello la fuera de roce se calcula de

kyon

El desplazamiento se inicia si en alg n momento la fuerza de tracci n vence a la de roce:

kyon

En el caso del suelo la situaci n asemeja a un plano inclinado sobre el cual se desliza una secci n del terreno. Por ello debemos primero analizar como se comporta un sistema de este tipo, en part cula respecto de las fuerzas normales y de tracci n que surgen por efecto de la gravedad:

image

La fuerza gravitacional es igual a la masa por la aceleraci n gravitacional:

kyon

En un plano inclinado la fuerza de tracci n es generada por la propia masa a trav s de la componente de la fuerza paralela al plano de deslizamiento. Si el angulo del plano es \alpha entonces dicha componente es el seno del angulo, o sea que:

kyon

En un plano inclinado la fuerza normal es generada por la propia masa a trav s de la componente de la fuerza perpendicular al plano de deslizamiento. Si el angulo del plano es \alpha entonces dicha componente es el coseno del angulo, o sea que:

kyon

Como el cuerpo comenzara a deslizarse si la fuerza de tracci n F_T supera la de roce F_R, o sea

equation=4409

y esta ultima es igual al coeficiente de roce \mu multiplicado por la fuerza normal

equation=4408\\n\\nse tiene que el sistema se vuelve inestable si\\n\\n

$F_T>\mu F_N$



Si por otro lado el objeto est n en el plano inclinado con un angulo \alpha_c la fuerza de tracci n ser

equation=4487

y la normal

equation=4486\\n\\ndonde M es la masa del cuerpo y g la aceleraci n generacional. En el caso limite en que la desigualdad se torna una igualdad y el angulo pasa a ser el angulo cr tico \alpha_c se tiene entonces que\\n\\n

$Mg\sin\alpha_c=\mu Mg\cos\alpha$



por lo que

kyon


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ID:(382, 0)