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Arena y pies

Los que tengan ocasión de ir a la playa en verano, seguro que han sentido la sensación de que el mar les quita la arena bajo los pies. Normalmente, la arena se va retirando desde afuera hacia adentro de los pies. Es una de las razones más visuales para comprobar que en plena orilla del mar es imposible construir nada. A esa característica del terreno se le denomina dilatancia, y en el caso descrito es negativa, y es una propiedad de la ciencia de Mecánica del Suelo.



La definición de dilatancia es la variación del volumen cuando se aplican tensiones tangenciales, y tiene una influencia significativa en la cómo se comportan los suelos granulares. Se entiende muy bien con el siguiente gráfico, extraído de aquí:

Tenemos un terreno granular sobre el que actúa una presión sometido a un esfuerzo tangencial S. Por la morfología del terreno, la capa superior tiende a desplazarse hacia, provocando un cambio de volumen  ∆V, y esto provoca un deslizamiento dentro del terreno. Al ángulo de este deslizamiento se le llama w o ángulo de dilatación, y esto es lo que provoca que la arena se vaya bajo nuestros pies: la presión que ejercemos reorganiza el material, de manera que surgen nuevos huecos, y estos son ocupados por el agua. En este sistema, nosotros creamos la presión sobre el terreno, y el mar provoca la tensión tangencial. 

De esta manera, el esfuerzo tangencial máximo que puede aguantar el terreno sigue la siguiente fórmula:

S = tan(φ+ω)P

Donde φ es el ángulo de rozamiento del terreno (a obtener mediante análisis experimentales). El fenómeno se conoce desde 1885, y otra manera de comprobarlo fuera de la playa lo muestran los investigadores de la universidad de Cornwell en este vídeo, cuya explicación la dan en la Wikipedia.



Fuente: 1, 2

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