Tensiones y Deformaciones de Las Rocas

 

La tectónica estudia las deformaciones de las rocas y las estructuras resultantes de dichas deformaciones, producidas por las fuerzas internas que actúan en la Tierra y, en ocasiones, por la

acción de la fuerza de la gravedad.

 

Las Fuerzas de Deformación pueden ser : Distensión: Do Dos s fu fuerz erzas as al alin inea eada das, s, dirigidas en sentido divergente. Produce estiramiento sobre los materiales en que actúa. Compresión:: Compresión Dos fuerzas alineadas, dirigidas en sentido conver con vergen gente. te. Pro Produc duce e aco acorta rtamie miento nto sobre los materiales en que actúa. Cizalla:: Dos fuerzas de sentido Cizalla conv co nver erge gent nte e pe pero ro no al alin inea eada das. s. Litostatica: Ocasionada por la fuerza de gravedad que origina el peso de la capa suprayacente.

 

De allí de dos tipos de fuerzas: Las superficiales y las volumétricas. En las primeras las fuerzas actúan en la superficie de un contacto directo, las segundas, actúan sin contacto físico sobre el volumen de un fluido. Los desplazamientos son medibles, y se toman las capacidades de resistencias, capacidad de carga, y comportamiento dúctil y fr frág ágil il..

Un fluido es también una sustancia que se deforma continuamente al ser sometida a un esfuerzo constante (esfuerzo tangencial) no importa cuan pequeña sea.

 

Se sabe que todo cuerpo posee un peso cuyo vector va dirigido verticalmente hacia abajo, hacia el centro centr o de gravedad del planeta, dicho peso generara un esfuerzo con la misma dirección y sentido que su peso. Sin embargo, cuando se coloca dicho cuerpo sobre una superficie vertical el vector esfuerzo tiende a descomponerse en uno perpendicular a la superficie y otro tangencial a esta.

La componente perpendicular del vector de esfuerzo se le conoce como el esfuerzo e sfuerzo Normal y se denota denota con la la letra griega griega sigma. La componente tangencial del vector esfuerzo se le llama Esfuerzo de Cizalla y se denota con la letra griega Tau.

 

Para cualquier punto del macizo el tensor de tensiones viene definido por seis componente ntes tre tres s comp ompone onentes n or males yσx tσy res σzcoτxy mponτyz entes tangenciales y τxz e n u n s i s t e m a d e c o o r d e n a d a s x , y, z . D e p e n d i e n d o d e l a m a g n i t u d y

dirección de las seis componentes del tensor se obtienen las tres tensiones on nde σ 1i es principales σ 1 i, σ 2 i, σ 3 i , d o la te n s ió n m a y o r, σ 2 i la te n s ió n i n tte erme ed d iia a y σ 3 i l a t e n s i ó n menor

 

sio one ness se apl pliica el Circ rcu ulo de Mo Moh hr: Gen eneera rallme men nte par araa Para el estudio de las tensi el caso del criterio de Mohr-Coulomb, se define el criterio de rotura en función de la tensión tangencial y la tensión normal en un plano. En este caso la  τ

su supe rfic icie ie denfl flue uenc ncia ia es form fo rma = f   (σ   (σ   ) es . :  τ   = c  +   σn tan   φ, donde: Laperf expr ex pres esió ión mate ma temá máti tica cadedeladi dich cha a aec ecua uaci ción ón ) es: •  c

es la cohesión, una constante que representa la tensión cortante que puede ser resistida sin que haya ninguna tensión normal aplicada. • φ  es el ángulo de fricción • τ  es   es

la tensión tangencial que actúa en el plano de rotura y   σn  es la tensión normall que actúa en el plano de rotura. norma

La Circunferencia de Mohr (Incorrectamente Mohr (Incorrectamente llamado Círculo de Mohr , ya que no se trabaja con un área sino con el perímetro) es una técnica usada en ing ingen enier iería ía y geo geofísi física ca para para rep repres resent entar ar grá gráfica ficamen mente te un ten tensor sor sim simétr étrico ico (de 2x2 o de 3x3) y calcular con ella momentos de inercia, deformacio defor maciones nes y tensi tensiones, ones, adaptan adaptando do los mismos mismos a las caracter características ísticas de una circunferen circunferencia(radio, cia(radio, centro, centro, etc). También es posible el cálculo cálculo del esfuerzo cortante máximo absoluto absoluto y la deformación deformación máxima absoluta.

 

En un terreno el comportamiento mecánico es estudiado en todas sus fases: solida, liquida y gaseosa. En las masas rocosas, se estudian las fases solidas, así como su interacción misma entre las fases. Para rocas y sólidos porosos saturados, se identifica la tensión efectiva efe ctiva con la intergranular, tomando en cuenta que el contacto contacto entre cristales no es pun puntual, tual, y la presión intersticial queda anulada. Sin embargo, en el caso de suelos, parte de su superficie esta ocupada por materia solida y parte por huecos rellenos de agua o aire, ai re, dando lugar a medir la presión del agua, la pr presión esión del aire y las fuerzas fuerzas trasmitidas por otras partículas. Así que el comportamiento mecánico del suelo se rige por las tensiones totales ejercidas sobre el, y por la influencia de las presiones intersticiales, todo esto aunado a los accidentes del terreno y del material rocoso.

 

Todos estos tipos de esfuerzos que originas deformaciones en los materiales y rocas se analizan con sistemas gráficos y analíticos, para conducir a manejar con mejor conocimientos los efectos que podrían ocasionar desastres. Para ello se utilizan modelos para simular el comportamiento de la roca. Y los valores que se desprenden dependen del tipo de roca, y de acuerdo a esto los valores arrojados son los que se esperarían obtener. La resistencia determina la competencia de la roca matriz para mantener unidos sus componentes, y depende fundamentalmente de su composición

Parámetros que permiten caracterizar y clasificar la roca matriz: la resistencia (compresión simple), y el comportamiento frente a la deformación (módulo de Young, coeficiente de Poisson), circulo de Morh.

mineral y del grado de alteración. alterac ión. Coeficiente de Poisson Cuando un cuerpo se acorta por efecto ef ecto de una compresión se alarga en la dirección perpendicular a la compresión. Un cuerpo alargado por efecto de una tracción, tracc ión, disminuye su ancho en la dirección perpendicular a la tensión. La relación entre la deformación deformación longitudinal e l y la deformación deformación transve transversal rsal e a se denomina coeficiente coefici ente de Poiss Poisson. on. s =e a/ e l = (D a/ a/a) a)/( /(D D l/ l/l) l)..

Módulo de Young E En el caso de tensiones de compresión o de tracción, que dan origen a una deformación pequeña, la magnitud de esta deformación es proporcional a la tensi ten sión ón se segú gún: n: e = k´ k´ S = (1/E)´ (1/E)´ S ® S = E´ e , en donde S = tensión e = deform deformaci ación ón E = constante de proporcionalidad proporcionalidad y denominada módulo de YOUNG.

 

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