Esfuerzos cortantes del suelo

1. ESFUERZO CORTANTE
DEL SUELO
Facultad de ingenieria
Escuela profesional de ingenieria civil
Catedratico : Ing. Pedro Valerio Maquera Cruz
Estudiante : Jean Pol Vargas Vargas

2.  El esfuerzo cortante es una fuerza interna que se desarrolla el
suelo, en respuesta a una fuerza cortante, y que es tangencial
a la superficie sobre que la actúa. En cambio la resistencia al
esfuerzo cortante es la tensión que se desarrolla en el plano
de corte y en el momento de la falla. Para los ingenieros
civiles es muy importante comprender la naturaleza de la
resistencia al corte para analizar problemas que se nos
puedan presentar.
INTRODUCCION

3.  El esfuerzo cortante es una fuerza interna que desarrolla el
suelo, en respuesta a una fuerza cortante, y que es tangencial
a la superficie sobre la que actúa. En cambio la resistencia al
esfuerzo cortante es la tensión que se desarrolla en el plano
de corte y en el momento de la falla.
 Esta resistencia del suelo determina factores como la
estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para
una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de
contención.
ESFUERZO CORTANTE DEL SUELO

4. Las obras civiles todas se cimientan
sobre el suelo y su comportamiento de
dicho suelo afectara a la estructura, si
es que el suelo no es apto la estructura
va a tener fallos de cualquier tipo.
IMPORTANCIA DEL ESFUERZO CORTANTE
DEL SUELO
Los ensayos en el laboratorio determinaran
la presión admisible máxima que el suelo
puede soportar

5. TEORÍAS DE RESISTENCIA
Teoria de coulomb Teoria de Mohr

6.  Coulomb estableció que un material falla cuando el esfuerzo
cortante actuante alcanza su valor limite máximo.
 Coulomb atribuyo a la fricción entre las partículas como la
resistencia al corte, admitió que los suelos fallan por esfuerzo
cortante a lo largo de los planos de deslizamiento.
 𝜏 = 𝜎 ∗ tan(∅)
 𝜏 = 𝐶 + 𝜎 ∗ tan(∅)
TEORÍA DE COULOMB
Ley de coulomb

7.  Establece en general que la falla por deslizamiento ocurre a
lo largo de una superficie particular
TEORÍA DE MOHR

8.  Existe muchas pruebas de laboratorio, las cuales son la
prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante, la prueba
triaxial, la prueba confinada, la prueba de la veleta, entre
otras.
 Estos ensayos nos permiten conocer los parámetros de la
resistencia al corte de un suelo, la cohesión y el Angulo de
fricción y otros datos que nos ayuden para los problemas que
podamos tener.
ENSAYOS DEL LABORATORIO

9.  En el aparato de corte directo se
intenta conseguir la rotura de
una muestra según un plano
predeterminado, con el fin de
poder conocer
experimentalmente los
parámetros de cohesión y
ángulo de rozamiento que nos
definen la resistencia del suelo
granular.
 Se realizan ensayos a dos tipos
de arena: arena de Calblanque y
Arena de las Minas de la Unión
ENSAYO DE CORTE DIRECTO

10.  El ensayo triaxial constituye el
procedimiento más satisfactorio para
medir la resistencia al esfuerzo
cortante de un suelo, en la mayoría
de las situaciones. Una de sus
principales ventajas radica en el
hecho de poder controlar las
tensiones principales, el drenaje y la
presión intersticial, lo cual conduce al
conocimiento del comportamiento
básico del suelo y de las
características que se utilizaran
posteriormente en el diseño.
 Con los resultados así obtenidos, se
efectúa la construcción gráfica de los
correspondientes círculos de Mohr,
ENSAYO DE CORTE TRIAXIAL

11.  Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia
o esfuerzo último de un suelo cohesivo a la compresión no
confinada, mediante la aplicación de una carga axial con
control de deformación y utilizando una muestra
de suelo inalterada tallada en forma de cilindro,
generalmente con una relación alto/diámetro igual a 2.
ENSAYO DE COMPRENSION

12.  El tamaño de una muestra de arena es de 50x50x30 mm se somete a una prueba de corte
directo, se conoce que la arena tiene un 𝑡 𝑔 ∅ =
0.45
𝑒
y que la densidad de solidos GS=2.65
durante la prueba se aplicara un esfuerzo normal de 140 KN/m2 , la falla ocurre bajo un
esfuerzo cortante de 105 KN/m2 ¿Cuál fue el peso de la muestra en arena en N?
 * como es una arena la cohesión es 0. C=0
𝜏 = 𝜎 𝑡 𝑔 ∅ 𝑛 =
𝑒
𝑒+1
105= 140𝑡𝑔 ∅ 𝑛 = 0.464
𝑡 𝑔 ∅ = 0.75 𝑛 =
𝑉𝑉
𝑉𝑡
0.464= 𝑉 𝑉/75 𝑐𝑚3
𝑡 𝑔 ∅ =
0.45
𝑒
VV=34.8
𝑒 = 0.867
EJERCICIO PROPUESTO
Volumen = 5cmx5cmx3cm=75cm3
y como es un ensayo de corte directo el
VA=0 entonces VV=VW , una vez tenemos
el VW restamos el volumen total (75) para
hallar el volumen de solidos. Entonces
VS=40.2
𝛿𝑠 =
𝑊𝑆
𝑉𝑆
…
𝑊𝑆
40.2
= 2.65
WS=106.53gr
Ahora multiplicamos el volumen del solido por
la densidad de agua que es 1gr/cm3 y saldria
WW=34.8 y sumamos los 2 pesos y saldria
141.33gr
𝑊𝑡 = 141.33𝑔𝑟 ∗
1𝑘𝑔
1000𝑔𝑟
∗ 9.81
𝑚
𝑠2
= 1.386𝑁

13.  Se lleva acabo una prueba de corte directo en una muestra de arenas
con un esfuerzo normal de 140KN/M2, falla corre bajo 94.5KN/m2. el
tamaño de la muestra es de 50x50x25. Hallar el angulo de fricción y
que fuerza cortante se requiere para ocasionar la falla en la muestra
con un esfuerza cortan de 84KN/M2
EJERCICIO PROPUESTO
𝜏 = 𝜎 ∗ 𝑡𝑔 ∅
94.5 = 140𝑡𝑔 ∅
∅ = 34.02
𝜏 = 𝜎 ∗ 𝑡𝑔 ∅
𝜏 = 84𝑡𝑔 34.02
𝜏 = 56.7
𝜏 =
𝑉
𝐴
56.7 =
𝑉
2.5𝑥10−3
V=0.14175 KN

14.  Una muestra cilíndrica de arcilla de 3cm de diámetro por 7.5 de
alto, Inalterada se somete a una prueba de comprensión axial
sin confinar, resultado carga de rotura con un valor de 210kg, la
altura final es de 7.1cm. Determinar la cohesión de la arcilla
EJERCICIO PROPUESTO
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 1.52
∗ 𝜋 = 7.068𝑐𝑚2
𝜀 =
𝐿𝑖 − 𝐿𝐹
𝐿𝐼
= 0.0533
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 =
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
1 − 𝜀
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 =
7.068
1 − 0.0533
= 7.466𝑐𝑚2
𝑞𝑣 =
𝐹
𝐴
=
210
7.466
= 28.12
𝐶 =
𝑞𝑣
2
=
28.12
2
= 14.06

15.  Para una arcilla normalmente consolidad los resultados de una prueba
triaxial son los siguientes, Presion horizontal en la camara de 150Kn/m2 y
el esfuerzo desviador en la falla de 275Kn/m2.Hallar el angulo de friccion.
EJERCICIO PROPUESTO
𝜎3 = 150
𝜎𝑑𝑒𝑠 = 𝜎1 − 𝜎3
275 = 𝜎1 − 150
𝜎1 = 425
Para una
arcilla
normalmente
consolidada
su cohesion
es 0 y tiene
angulo de
friccion y
usamos la
formula para
suelos
friccionantes
y cohesivos
𝜎1 = 𝜎3 𝑡𝑔2
45 +
∅
2
+ 2𝑐 ∗ 𝑡𝑔 45 +
∅
2
425 = 150 𝑡𝑔2 45 +
∅
2
+ 2(0) ∗ 𝑡𝑔1 45 +
∅
2
425 = 150 𝑡𝑔2 45 +
∅
2
∅ = 28.57°