Mecánica de suelos I

1. UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

2. DEFINICION
El esfuerzo efectivo en cualquier dirección está definido
como la diferencia entre el esfuerzo total en dicha dirección y
la presión del agua que existe en los vacíos del suelo.

3. Esfuerzo total:
El esfuerzo total es la suma de todas las fuerzas, incluyendo aquellas
transmitidas a través de contactos entre partículas, aquellas
transmitidas a través de la presión de poros en el agua (divididas
por el área total) e incluyendo el área de sólidos y el área de vacíos.
Esfuerzo Efectivo:
Es el esfuerzo correspondiente a la fase solida del suelo y es el que
gobierna los cambios volumétricos o la resistencia de un suelo.
Una masa de suelo saturada está compuesta por dos fases distintas:
el esqueleto de partículas y los poros entre partículas llenos de agua.
Cualquier esfuerzo impuesto sobre el suelo, es soportado por el
esqueleto de partículas y también, por la presión del agua.

4. Presión de Poros
En general, la presión de poros consiste en la presión en el agua dentro de los
poros del suelo y se identifica con la letra “μ”. La presión de poros disminuye los
esfuerzos normales efectivos entre las partículas, trata de separarlas y disminuye la
resistencia a la fricción.
Al colocar una carga se puede producir un cambio en la presión de poros que se
denomina como Δμ (exceso de presión de poros) o deficiencia de presión de
poros inducidos por las condiciones de carga

5. NATURALEZA DEL ESFUERZO EFECTIVO
El suelo es una estructura semejante a un esqueleto de
partículas sólidas en contacto, formando un sistema
intersticial de vacíos intercomunicados. La resistencia de
un suelo es su capacidad última de resistencia a tal carga.
Los esfuerzos cortantes sólo pueden ser resistidos por la
estructura de las partículas sólidas, pues el agua no tiene
resistencia cortante. Por otro lado, el esfuerzo normal en
cualquier plano es la suma de dos componentes: una
debida a la carga transmitida por las partículas sólidas
de la estructura del suelo, y la otra, una presión del
fluido en los espacios vacíos.

6. NATURALEZA DEL ESFUERZO EFECTIVO

7. EL PRINCIPIO DE ESFUERZOS EFECTIVOS EN SUELOS
SECOS O SATURADOS
a) El esfuerzo efectivo es igual al esfuerzo total menos la
presión de poros.
b) El esfuerzo efectivo controla ciertos aspectos del
comportamiento del suelo, especialmente la
comprensibilidad y la resistencia.
EXISTEN DOS CONDICIONES NECESARIAS Y SUFICIENTES
1) Las partículas del suelo son incompresibles.
2) Los esfuerzos de fluencia en la partícula solida es
independiente del esfuerzo de confinamiento.

8. Estados del agua-aire en relación con el principio de esfuerzos efectivos

9. Estados del agua-aire en relación con el principio de esfuerzos efectivos

10. DEFINICIONES:
a) Esfuerzo Total ( σ ): Es el peso total de suelo y del agua
entre el área
b) Esfuerzo Neutro o Intersticial (µ): Es la presión del liquido
que ocupan los vacíos de los suelos. Si no hay flujo este
esfuerzo será igual a la hidrostática
c) Esfuerzo Efectivo (σ’):Es la suma de todas las fuerzas
transmitidas a través de las particulares sólidas de suelo en
una sección, entre el área total de la sección.
σ’ = σ – μ
O
σ = σ – μ

11. CALCULO DEL ESFUERZO EFECTIVO
Deben determinarse separadamente el esfuerzo total y la
presión de poros.
Para una condición típica de terreno en reposo con un nivel
freático en superficie. El esfuerzo vertical es γD y la presión
de poros γw D

14. Esfuerzo “In situ” en reposo debido al peso del suelo

16. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

17. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

18. Perfiles de Presiones Totales, de Poros y Efectivas

19. Problema N°01:
En el perfil de suelo se muestra. Calcule los valores de 𝜎, 𝑢 𝑦 𝜎′ en
los puntos A, B, C y D. grafique la variación de 𝜎, 𝑢 𝑦 𝜎′ con la
profundidad. Se dan los valores en la tabla.
Estrato
Nº
Espesor (m)
Peso
Específico
(kN m3
)
I H1 = 4 γd = 17.3
II H2 = 5 γsat = 18.9
III H2 = 6 γsat = 19.7

21. -16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 50 100 150 200 250 300
Profundidad
Presión de Agua
Esfuerzo Efectivo
Esfuerzo Total
Variación de 𝛔, 𝐮 y 𝛔^,
Variación de 𝛔, 𝐮 y 𝛔^,
Esfuerzos Punto A Punto B Punto C Punto D
𝛔 (kN m2
) 0 69.2 163.70 281.90
𝐮 (kN m2
) 0 0 49.05 107.91
𝛔′
(kN m2
) 0 69.2 114.65 173.99

22. Problema N°02:
En el perfil de suelo se muestra. Calcule los valores de 𝜎, 𝑢 𝑦 𝜎′ en los
puntos A, B, C y D. grafique la variación de 𝜎, 𝑢 𝑦 𝜎′
con la profundidad. Se
dan los valores en la tabla.
Estrato
Nº
Espesor (m)
Parámetros de
suelo
I H1 = 3 𝑒 = 0.4 𝐺𝑠 = 2.62
II H2 = 4 𝑒 = 0.60 𝐺𝑠 = 2.68
III H2 = 2 𝑒 = 0.81 𝐺𝑠 = 2.73