SDADSA

1. Mecánica de Suelos Aplicada
SEMANA 07-S1
Dr. Ronald M Sanchez
Resistencia al Esfuerzo Cortante y
Ensayo Corte Directo

2. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
Los ensayos que tradicionalmente se realizan para el estudio de la resistencia al corte() son: Corte directo, compresión simple, uniaxial o
inconfinada y compresión triaxial.
El fin básico de las pruebas de resistencia al corte, es
la determinación de los parámetros de cohesión (c) y
ángulo de fricción ()
Ejemplo de superficies (a) superficie de deslizamiento lisa, (b)
superficie ligeramente encajadas, (c) superficie muy encajada.

3. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
Resistencia al corte: Es el esfuerzo máximo de corte que puede sufrir un
suelo antes que este falle por corte.
La teoría de la resistencia al corte es punto de partida esencial para el
tratamiento de los problemas de empuje de tierra contra estructuras de
contención, estabilidad de taludes y capacidad de soporte del suelo para el
diseño de cimentaciones.
Un suelo esta sometido a esfuerzos de compresión tracción y corte. Sin
embargo su resistencia a la falla depende principalmente de su resistencia al
corte.

4. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
La resistencia cortante de un suelo es la resistencia interna por unidad de área que la masa de suelo puede ofrecer a la falla y el
deslizamiento a lo largo de cualquier plano en su interior.
La resistencia al cizallamiento es, en general, una función de
• La cohesión entre las partículas del suelo
• La resistencia a la fricción entre las partículas sólidas
• El contenido de humedad y la presión del agua intersticial en la
masa del suelo

5. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
Criterio de falla de Mohr Coulomb: Esta teoría sostiene que un material falla debido a una combinación crítica de esfuerzo normal y
esfuerzo cortante, y no de cualquier esfuerzo máximo normal o cortante solo, esto se puede expresar de la forma:
Donde:
𝜏 Esfuerzo cortante en el plano de falla
σ Esfuerzo normal en el plano de falla
sin ∅ =
𝜎 − 𝜎
2
𝜎 + 𝜎
2
=
𝜎 − 𝜎
𝜎 + 𝜎
𝜎
𝜎
=
1 + sin(∅)
1 − sin(∅)
= 𝑡𝑎𝑛 (45 +
∅
2
)
En suelo saturado, el esfuerzo normal total en un punto es la
suma del esfuerzo efectivo y la presión del agua intersticial, o

6. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
Envolvente de falla : Esta combinación de esfuerzos, evaluada a través del circulo de Mohr, resulta en una curva envolvente que
circunscribe los círculos correspondientes a la falla. Este criterio asume que la envolvente de Mohr es definida por una línea recta,
definida como:
Si el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante se grafican como el
punto A, entonces la falla de cizalla o corte se produce a lo largo de
ese plano.
Si el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante sobre el plano se grafican
como el punto B (que cae sobre la envolvente de falla), entonces la
falla de corte se producirá a lo largo de ese plano.
Un estado de esfuerzo sobre un plano representado por el punto C no
puede existir porque su gráfica está por encima de la envolvente de
falla, y la falla de corte en un terreno se habría producido ya.

7. Datos/Observaciones
Resistencia al esfuerzo cortante
Inclinación el plano de falla: Como lo establecen los criterios de falla de Mohr-Coulomb, la falla por cortante se producirá
cuando el esfuerzo cortante en un plano alcance el valor dado por la ecuación:
𝑎𝑑
𝑓𝑎
= 𝑠𝑒𝑛(∅)
𝑓𝑎 = 𝑓𝑂 + 𝑂𝑎 = 𝑐 𝑐𝑜𝑡∅ +
𝜎 + 𝜎
2
𝑎𝑑 =
𝜎 − 𝜎
2
𝑠𝑒𝑛(∅) =
𝜎 − 𝜎
2
𝑐 𝑐𝑜𝑡∅ +
𝜎 + 𝜎
2
𝜎 = 𝜎
1 + 𝑠𝑒𝑛(∅)
1 − 𝑠𝑒𝑛(∅)
+ 2𝑐
cos(∅)
1 − 𝑠𝑒𝑛(∅)
1 + 𝑠𝑒𝑛(∅)
1 − 𝑠𝑒𝑛(∅)
= 𝑡𝑎𝑛 45 +
∅
2
𝑐𝑜𝑠(∅)
1 − 𝑠𝑒𝑛(∅)
= 𝑡𝑎𝑛 45 +
∅
2
𝜎 = 𝜎 . 𝑡𝑎𝑛 45 +
∅
2
+ 2𝑐 𝑡𝑎𝑛 45 +
∅
2

8. Datos/Observaciones
Ensayo de Corte Directo
Consiste en someter a una muestra de suelo cilíndrica, aplanada y confinada lateralmente dentro de una caja metálica a una carga normal
(N), para luego aplicarle una fuerza tangencial (T) que se aumenta gradualmente hasta hacer fallar el espécimen por una plano
preestablecido.
La caja de corte consta de dos secciones, siendo una de ellas móvil
y con posibilidad de deslizarse respecto a la otra.
 Para una prueba determinada en suelo seco, el esfuerzo normal, y
la resistencia al esfuerzo cortante se puede calcular como
𝜎 =
𝑁
𝐴𝑟𝑒𝑎
𝜏 =
𝑇
𝐴𝑟𝑒𝑎
 En este ensayo se supone que los esfuerzos están
uniformemente distribuidos sobre el área de la muestra

9. Datos/Observaciones
Ensayo de Corte Directo
Gráfica típica del esfuerzo de corte y el cambio en la altura de la muestra contra el desplazamiento cortante de arenas sueltas y densas.
Estas observaciones se obtuvieron a partir de una prueba de deformación controlada.
 En la arena densa y medias la resistencia al esfuerzo cortante
aumenta con el desplazamiento cortante hasta que alcanza un
esfuerzo de falla τm. Este τm es llamado resistencia máxima al corte.
 Después que se alcanza el esfuerzo de falla, la resistencia al
esfuerzo cortante disminuye gradualmente a medida que aumenta el
desplazamiento de cizalladura hasta que finalmente se alcanza un
valor constante llamado resistencia cortante última (τcv).
 Arena densa
 Arena Sueltas
 En arena suelta la resistencia al esfuerzo cortante aumenta con el
desplazamiento cortante hasta que se alcanza un esfuerzo cortante
de falla τm. Después de eso, la resistencia al esfuerzo cortante
permanece aproximadamente constante con cualquier incremento
adicional en el desplazamiento de cizalladura.

10. Datos/Observaciones
Ensayo de Corte Directo
Se acostumbra realizar el ensayo utilizando tres Esfuerzos normales diferentes (σ1, σ2, σ3), sobre tres muestras diferentes del mismo suelo,
para las cuales se producen tres esfuerzos de corte (𝜏 , 𝜏 , 𝜏 ) que producen la falla del suelo en estudio.
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
Effective normal stress 𝜎
Effective
normal
stress
𝜏
𝜏 = 𝑐 + 𝜎 .tan(∅)
∅
∅
 Envolvente de falla para una arena seca y una arcilla dura
ensayada en corte directo

11. Datos/Observaciones
Ensayo de corte Directo: ASTM D3080
Fuente: Dr. Alva, CISMID-UNI

12. Datos/Observaciones
Reporte del ensayo de corte directo
Fuente: Dr. Alva, CISMID-UNI

13. Datos/Observaciones
Fuente: Dr. Alva, CISMID-UNI
Equipos de laboratorio de ensayo de
corte directo
Fuente: Dr. Alva, CISMID-UNI

14. Mecánica de Suelos Aplicada
Muchas Gracias

15. Datos/Observaciones
Ensayo de Corte Directo
Se acostumbra realizar el ensayo utilizando tres Esfuerzos normales diferentes (σ1, σ2, σ3), sobre tres muestras diferentes del mismo suelo,
para las cuales se producen tres esfuerzos de corte (𝜏 , 𝜏 , 𝜏 ) que producen la falla del suelo en estudio.
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
𝜎 , 𝜏 ( )
Effective normal stress 𝜎
Effective
normal
stress
𝜏
𝜏 = 𝑐 + 𝜎 .tan(∅)
∅
∅
Effective normal stress 𝜎
Effective
normal
stress
𝜏
∅
𝑐