Resistencia Al Corte

INDICE

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

RESISTENCIA AL CORTE Criterio de Rotura Conocida la resistencia al corte se puede determinar, entre otra s: • 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

T=Nx c + tg

F

tg

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

Ensayode cortedirecto

TIPOS DE ROTURA DE LOS SUELO La forma de rotura al fallar una muestra, depende del tipo de suelo :

ε Rotura General o Falla Frágil Suelos con DR > 70% • Arenas compactas

ε Rotura Local Suelos con 40%< DR < 70% • Arenas medias a sueltas

ε Falla por  Punzonamiento o Falla Plástica

• Suelos compresible

ENSAYO CORTE DIRECTO

• Se grafica :

- Deformación tangencial v/s - Esfuerzos v/s - Deformación tangencial v/s deformación normal • Existen dos posibilidades de ensayo : - Esfuerzo controlado - Deformación controlada

τ  a  f a l l  e  e a d  L í n

φ 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

τ

Corte directo

φ

- Ensayo consolidado drenado CD - Ensayo consolidado no drenado CU - Ensayo no consolidado no drenado UU c

cu

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, hasta la rotura τ =

c + σ tg φ

• Ventajas :

- Control de la presión de confinamiento - Control de la presión de poros - Simula condiciones iniciales isotrópicas o anisotrópicas - Permite obtener parámetros totales c y y efectivos c’ y ’

 a   l  l   a  e f  d  e a   n  í  L φ

Las modalidades de ensayo para Corte Directo y Triaxial son las que se señalan a continuación : CD CU UU

CONSOLIDADO DRENADO CD

• • •

Ensayo lento para obtener la condición de falla. Se aplica presión de confinamiento y luego carga axial Parámetros efectivos c ‘ y ‘

Línea de falla CD

ONSOLIDADO NO DRENADO CU Rapidez media Muestra se consolida bajo presión Incremento rápido de carga axial. No se permite variación de volumen No existe consolidación adicional durante la falla . Se mide Parámetros totales y efectivos c, , c’ y ‘

Línea d falla CU

c + tg O CONSOLIDADO NO DRENADO UU Ensayo Rápido No se permite la consolidación de la muestra => No se conocen esfuerzos efectivos, ni su distribución Es el ensayo de resistencia al corte en arcillas saturadas normalmente consolidadas ( )

cu

Ensayode compresión simple

ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA CNC Se utiliza en suelos cohesivos y granulares finos

• • •

Presión atmosférica rodea al suelo Requiere muestras inalteradas Permite encontrar  v/s v/s y q u = max

qu /2 = Cu

τ φ=0 Cu

σ3 = 0

qu = σ1

RESISTENCIA AL CORTE τ

SUELO GRANULAR : Ej . Arena de playa c = 0 φ

tg

ENVOLVENTE DE ROTURA EN SUELOS

SUELO COHESIVO Ej. Arcilla plástica c

c

SUELO MIXTO Ej.Maicillo y c mayor que 0 c

tg

c

RELACION MOHR -COULOMB MOHR-COULOMB CRITERIO DE ROTURA DE COULOMB 1 3

2

Planos Principales: Planos perpendiculares perpendiculare u ortogonales, donde las tensiones d corte son nulas. Definen Tensiones Tensione principales, que son tensiones normales normale a los planos principales.

RELACION MOHR - COULOMB

σθ

τθ

σ1 σ3

Análisis bidimensional Plano con fatigas mayor y menor ( 1 y Determina y en cualquier dirección en el momento de falla por corte de suelo : “ Si se conocen las magnitudes y l tensiones principales y sus direcciones, siempre posible determinar la tensión norm y de corte en cualquier otra dirección “

RELACION MOHR -COULOMB MOHR-COULOMB Círculo de de Mohr e establecen 3 casos : K = 1 => K > 1 =>

v h=

K < 1 =>

v=

σ1

Medio Isotrópico h 1; v= 3; 2= 1= h => Suelo Preconsolidado 1; h= 3; 2= 3= h => Suelo Normalmente consolidado

or lo tanto, es posible realizar análisis bidimensional

τ ( σθ , τθ )

τθ 1 − σ3 2

σ

θ σ3

σθ

σ3 θ

El Círculo de Mohr  representa todo los pares de valores posibles e un suelo sometido a tensió conociendo magnitud y dirección de y Por otro lado, la ecuación de Coulom representa la relación entre y en momento de la falla por corte

σ1

σθ = σ1 + σ3 + σ1 - σ3 ·cos(2θ 2 2

RELACION MOHR-COULOMB  a l  la  f  d e  o  n  P l a

(σ1+σ3 )/ 2 (σθ , τθ) M

τθ

= ángulo que forma el plano de rotura con el plano principal En la falla :

D   −

c

φ A

O

θ

σ3

r

2θ

σθ 0

σ1

sen

= r / ( c / tg

r = c cos 1- sen eemplazando en (1)

+2r=

c cos 1- sen

sen 1-sen

Estableciendo proporciones geómetricas y operando, se obtiene : tg 2 (

c ·tg (

Si N

(1)

tg

sen 1-sen

+r)

DIAGRAMAS p-q ENVOLVENTE DE FALLA • Es la tangente que une una serie de círculos de Mohr en estado de falla • Significado : - Si un círculo queda por debajo, es estable para ese estado de esfuerzos - Si el círculo toca al envolvente de falla, entonces, alcanzó la falla

τ

 g  φ   t t  σ

 c +  =  τ

φ c

Caso 1

Caso 2

TRAYECTORIA DE TENSIONES Representación de sucesivos estados de carga de la muestra. Es posible su representación mediante dos formas : - Círculo de Mohr  cte. variable - Diagrama p - q , en donde : p=( q

τθ

q

σθ A

B C D

   B

  C

   D

  A

 p

COMPRESIÓN CONFINADA

COMPRESIÓN ISÓTROPA σ1= σ3

eh = 0

Condiciones básicas

COMPRESIÓN TRIAXIAL σ3 = cte aplicando ∆σ1

CORTE DIRECTO  Ν = cte  N aplicando Τ.

T

Tipo de deformación q

q

q

q

Trayectorias de esfuerzos  p

Finalidad

Estudio de def. volumétricas

p

Muy simple, se aproxima a condiciones

 p

 p

La prueba más Prueba sencill utilizada para para determin

PARAMETROS DE ESTABILIDAD

• Ensayos: CORTO PLAZO

- Compresión no confinada CNC - Corte Directo UU • Parámetros: -

• Condición:

- c = cu = qu / 2 - Existen

STABILIDAD ESTABILIDAD LARGO PLAZO

• Ensayos:

• Parámetros: • Condición:

- Corte Directo CD - Triaxial CD ‘ -c=c‘ -