Este documento presenta una introducción a los conceptos fundamentales de resistencia al corte de suelos, incluyendo criterios de rotura, ensayos de resistencia como corte directo y triaxial, y relaciones como Mohr-Coulomb. También describe diagramas de esfuerzo como p-q y parámetros de estabilidad.

1. Indice
INDICE
• CRITERIO DE ROTURA
• ENSAYOS DE RESISTENCIA AL CORTE
• CONDUCTA ESFUERZO-DEFORMACION
• RELACIÓN MOHR - COULOMB
• DIAGRAMAS p-q
• PARAMETROS DE ESTABILIDAD
Indice
1
1

2. RESISTENCIA AL CORTE
Criterio de Rotura
Conocida la resistencia al corte se puede determinar, entre otras:
• La presión de tierras sobre estructuras de contención
• La capacidad de soporte de zapatas y losas
• La estabilidad de taludes en cortes o terraplenes
• La altura máxima para excavaciones con taludes verticales
• La resistencia al corte entre suelo y pilotes.
CRITERIO DE ROTURA
Se basa en la mecánica elemental , en donde :
N
F
T=Nxµ
τ = c + σ tgφ
φ => µ = tgφ
φ uxN
Los principales ensayos son :
• Corte directo
- Ensayo no consolidado no drenado UU
- Ensayo consolidado no drenado CU
- Ensayo consolidado drenado CD
• Compresión confinada o Triaxial
- Ensayo no consolidado no drenado UU
- Ensayo consolidado no drenado CU
- Ensayo consolidado drenado CD
• Compresión no confinada o Compresión simple CNC
• El Método Empírico de cálculo del esfuerzo cortante es función
del N spt
2
2

3. 3
3

4. TIPOS DE ROTURA DE LOS SUELO
La forma de rotura al fallar una muestra, depende del tipo de suelo :
τ τ τ
ε ε ε
Rotura General Falla por
o Falla Frágil Rotura Local Punzonamiento
o Falla Plástica
Suelos con DR > 70% Suelos con 40%< DR < 70%
• Arenas compactas • Arenas medias a sueltas • Suelos compresibles y
• Arcillas duras • Arcillas Medias blandos
ENSAYO CORTE DIRECTO
• Se grafica :
- Deformación tangencial v/s τ
τ
- Esfuerzos τ v/s σ alla
- Deformación tangencial v/s deformación a de f
Líne
normal
• Existen dos posibilidades de ensayo : σ
- Esfuerzo controlado
φ
- Deformación controlada
c
• Desventajas :
- No se conocen esfuerzos en otros planos que no sea el determinado
- Fuerza la dirección y localización del plano de falla
- Su uso es posible sólo en suelos de falla plástica τ = c + σ tg φ
- El área varía durante la aplicación de la fuerza
4
4

5. τ
Corte directo φ σ
- Ensayo consolidado drenado CD
- Ensayo consolidado no drenado CU τ
- Ensayo no consolidado no drenado UU
φc σ
τ
cu σ
5
5

6. 6
6

7. ENSAYO TRIAXIAL
• Se utiliza en cualquier suelo
• Se pueden variar a voluntad las presiones actuantes en las
direcciones ortogonales. Se consideran iguales los esfuerzos en 2
direcciones.
• El suelo está sujeto a presiones horizontales a las que se le da la presión
deseada.
• Se aplica una presión de confinamiento y luego, σ 1 hasta la rotura
τ = c + σ tg φ
σ1−σ3
• Ventajas :
- Control de la presión de confinamiento
ef alla
- Control de la presión de poros
- Simula condiciones iniciales isotrópicas Lín ea d
o anisotrópicas
- Permite obtener parámetros totales c y φ
σ
y efectivos c’ y φ’ φ
c
Las modalidades de ensayo para Corte Directo y Triaxial
son las que se señalan a continuación :
CD
CU
UU
CONSOLIDADO DRENADO CD
Línea de
• Ensayo lento para obtener la condición falla CD
de falla.
• Se aplica presión de confinamiento σ 3
y luego carga axial σ 1
• Parámetros efectivos c ‘ y φ ‘
τ = c’ + σ’ tg φ ’
7
7

8. CONSOLIDADO NO DRENADO CU
Línea de
falla CU
• Rapidez media
• Muestra se consolida bajo presión σ 3
• Incremento rápido de carga axial. No se
permite variación de volumen
• No existe consolidación adicional durante
la falla . Se mide µ
• Parámetros totales y efectivos c, φ , c’ y φ‘
τ = c +σ tg φ
σ
NO CONSOLIDADO NO DRENADO UU τ = cu
• Ensayo Rápido
• No se permite la consolidación de la muestra =>µ µ
• No se conocen esfuerzos efectivos, ni su distribución
• Es el ensayo de resistencia al corte en arcillas
saturadas normalmente consolidadas ( qu )
8
8

9. ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA CNC
Se utiliza en suelos cohesivos y granulares finos
• Presión atmosférica rodea al suelo
• Requiere muestras inalteradas
• Permite encontrar σ v/s ε , σ v/s τ y qu = σ 1
τ max= qu /2 = Cu
τ
φ=0
Cu
σ
σ3 = 0 qu = σ1
RESISTENCIA AL CORTE
τ
SUELO GRANULAR :
Ej . Arena de playa c = 0
φ σ
τ = σ tg φ
SUELO COHESIVO τ
ENVOLVENTE
Ej. Arcilla plástica φ = 0
DE ROTURA
EN SUELOS c σ
τ=c
τ
SUELO MIXTO
Ej.Maicillo φ y c mayor que 0
φc σ
τ = c + σ tg φ
9
9

10. RELACION MOHR-COULOMB
CRITERIO DE ROTURA DE COULOMB
σ1 Planos Principales: Planos perpendiculares
u ortogonales, donde las tensiones de
corte son nulas. Definen Tensiones
principales, que son tensiones normales
σ3 a los planos principales.
σ2
RELACION MOHR - COULOMB
σθ Análisis bidimensional
σ1 y σ3 )
τθ
Plano con fatigas mayor y menor (
Determina σθ y τθ en cualquier dirección y
σ1 θ en el momento de falla por corte de un
suelo : “ Si se conocen las magnitudes y las
tensiones principales y sus direcciones, es
σ3 siempre posible determinar la tensión normal
y de corte en cualquier otra dirección “
Dirección de σ1
RELACION MOHR-COULOMB
Círculo de Mohr
Se establecen 3 casos : σ1
• K = 1 => σ v = σ h => Medio Isotrópico
• K > 1 => σ h = σ 1; σ v = σ 3 ; σ 2 = σ 1 = σ h
σ3
=> Suelo Preconsolidado
θ
• K < 1 => σ v = σ 1 ; σ h = σ 3 ; σ 2 = σ 3 = σ h
=> Suelo Normalmente consolidado
Por lo tanto, es posible realizar análisis bidimensional
El Círculo de Mohr representa todos
τ los pares de valores ( σ , τ ) posibles en
un suelo sometido a tensión,
conociendo magnitud y dirección de σ1
( σθ , τθ ) y σ3.
τθ Por otro lado, la ecuación de Coulomb
σ1 − σ3 representa la relación entre σ y τ en el
2 momento de la falla por corte
θ σ
σ3 σθ σ1
σθ = σ1 + σ3 + σ1 - σ3 ·cos(2θ)
2 2
σ1 + σ3 τθ = σ1 - σ3 · sen (2θ)
2 2
10
10

11. RELACION MOHR-COULOMB
τ θ = ángulo que forma el plano de
lla rotura con el plano principal
(σ1+σ3 )/ 2 e fa
n od En la falla :
Pla
(σθ , τθ) M
τθ θ=π+φ
(σ1−σ3 )/ 2
4 2
D
φ c θ 2θ σ 2r
σ1 = σ3 + 2 (1)
A O σ3 σθ 0 σ1 sen φ = r / ( c / tg φ + σ3 + r )
r = c cos φ + σ3 sen φ
1- sen φ 1-sen φ
Reemplazando en (1) σ1 = σ3 + 2 r = σ3 + 2 ( c cos φ + σ3 sen φ )
1- sen φ 1-sen φ
Estableciendo proporciones geómetricas y operando, se obtiene :
σ1 = σ3 tg 2 ( π + φ ) + 2 c ·tg ( π + φ ) Si Nφ = tg 2 ( π + φ )
φ
4 2 4 2 4 2
=> σ 1 = σ 3 Ν φ + 2 c Nφ
φ Si φ = 0 => qu = σ 1 = 2 cu
DIAGRAMAS p-q
ENVOLVENTE DE FALLA
• Es la tangente que une una serie de τ σ tg
φ
+
círculos de Mohr en estado de falla
τ =c
• Significado :
- Si un círculo queda por debajo, es
estable para ese estado de
esfuerzos φ c
- Si el círculo toca al envolvente de
falla, entonces, alcanzó la falla
σ
Caso 1
Caso 2
TRAYECTORIA DE TENSIONES τθ
Representación de sucesivos estados de q D
carga de la muestra. Es posible su
C
representación mediante dos formas :
- Círculo de Mohr σ 3 = cte. σ 1 = variable
σθ B
A B C D
- Diagrama p - q , en donde : A
p = (σ 1 + σ 3 ) / 2
σ
q=(σ1−σ3)/2 p
11
11

12. COMPRESIÓN COMPRESIÓN COMPRESIÓN CORTE DIRECTO
ISÓTROPA CONFINADA TRIAXIAL
σ3 = cte Ν = cte
σ1= σ3 eh = 0 aplicando N
aplicando Τ.
Condiciones ∆σ1
básicas
T
Tipo de
deformación
q
q q q
Trayectorias
de esfuerzos
p p p
p
Estudio de def. Muy simple, La prueba má Prueba sencilla
s
Finalidad volumétricas se aproxima utilizada para para determinar
puras a condiciones estudios σ − ε τ
in situ.
PARAMETROS DE ESTABILIDAD
• Ensayos: - Compresión no
confinada CNC
- Corte Directo UU
• Parámetros: - φ = 0
CORTO PLAZO - c = cu = qu / 2
• Condición: - Existen µ
ESTABILIDAD
LARGO PLAZO • Ensayos: - Corte Directo CD
- Triaxial CD
• Parámetros: -φ= φ‘
-c=c‘
• Condición: -µ=0
12
12

13. 13
13