TALLER BÁSICO DE MECÁNICA DE SUELOS

RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE

Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Laboratorio de Mecánica de Suelos

Expositor: Diana L. Calderón Cahuana Diapositivas: Wilfredo Gutiérrez Lazares Zenon Aguilar Bardales

Parámetros de Resistencia al Esfuerzo Cortante

• Las características de resistencia de un suelo se evalúan a través de los parámetros de resistencia cortante. Los cuales son:

– Angulo de fricción

Es la medida a la resistencia al corte del suelo debido a la fricción.

– Cohesión

Es la medida de las fuerzas intermoleculares.

ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE

𝜎1 = 𝑃𝑚á𝑥/Area

CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL CORTE NO DRENADA

Esfuerzos, y Círculo de Mohr

𝑆𝑢 =𝜎12= τ

Esfuerzos Aplicados

Círculos de Mohr

Círculo de Esf. Efectivos no determinados en el Ensayo de Compresión Simple

Círculo de Esf. Totales

Su es la cohesión no drenada, y es igual al máximo esfuerzo de corte.

Ejemplo Se ejecutó una prueba de compresión no confinada en una muestra de arcilla saturada. La carga máxima que soportó la muestra fue de 127 N y el desplazamiento vertical fue de 0.80 mm. Las dimensiones de la probeta, antes del ensaye fueron 38 mm de diámetro y 76 mm de altura. Determinar la resistencia al corte no drenada y dibujar el círculo de Mohr y localizar el Su.

Parte 1: Determinar el área de la probeta en la falla

24-4-

1

0

0

1

24-22

00

m 10 x 4.1101.01

10 x 11.3

ε1

AA

01.076

80.0

H

Δzε

m10 x 11.34

(0.038)π

4

DπA

Parte 2: Determinar el esfuerzo principal mayor en

la falla

kPa 4.11110 x 4.11

10 x 127

A

P)(

4-

-3

z1 f

kPa 56Su kPa; 4.111σ ;0σ 13 ff

Parte 4: Dibujar el círculo de Mohr

Círculo de Mohr para la prueba

rápida

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Objetivo:

Medir la resistencia cortante de suelos granulares.

Equipo:

Se utiliza el aparato para Corte Directo (caja partida

una fija y la otra se puede mover horizontalmente con

una fuerza horizontal aplicada).

Procedimiento del Ensayo:

- Colocar el espécimen al interior de la caja

- Aplicar esfuerzo vertical

- Aplicar esfuerzo horizontal hasta la falla

ESPECIMEN

INALTERADO

Y TALLADO

ESPECIMEN

REMOLDEADO

con los datos

obtenidos del

ensayo Proctor o

con la densidad y

humedad natural.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

Ensayo de corte Directo : ASTM D3080

Muestra de

Suelo

CARGA NORMAL: Se aplica por un mecanismo de suspensión y palanca

Tornillos separadores

CARGA CORTANTE: Se mide con un anillo de carga o celda de carga

Placas acanaladas para ayudar a una mejor distribución del esfuerzo cortante (perforadas en las pruebas drenadas)

CAJA DE CORTE DIRECTO

Piedras porosas (en pruebas drenadas)

CAJA CORTANTE: Se aplica con un gato de tornillo

Tornillos que mantienen unidas las dos mitades de la caja de corte que se sacan al momento correr el ensayo.

A

N

A

F t

(a)

N

R

T

T

(a) Diagrama esquemático del equipo usado en el ensayo. (b) Gráfica para obtener el ángulo de fricción,

S1

S2

S3

Esfuerzo Cortante

Esfuerzo Normal

S = c + tan

1 2 3

ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELO ARENOSO

(b)

Envolvente de falla para una arena

seca ensayada en corte directo

t

t

C

Envolvente de falla para una arcilla

dura ensayada en corte directo

Muestra de Suelo

Piston de carga

Detalles del Ensayo y la Caja de Corte Directo

P

Juego de tornillos para fijar en posición la cabeza de carga

Deformimetro para medir el desplazamiento lateral

Espacio ligeramente mayor que el tamaño de la máxima partícula en la muestra

Bordes estriados para retener la muestra

Juego de tornillos para separar las partes de la caja de corte. Retrocederlos después de ajustar los tornillos contra el pistón o bloque de carga

Pasadores de alineación asegurarse de removerlos antes de aplicar la carga horizontal

Deformimetro para medir desplazamientos verticales y observar la consolidación en ensayos “consolidados”

0.5kg/cm2 1.0kg/cm2 1.5kg/cm2

= +

2° ETAPA 1° ETAPA

3

1

3

3 d 1

1 3+d

d13

ENSAYO TRIAXIAL

Objetivo:

Medir la resistencia cortante de diferentes tipos de suelos en

diferentes condiciones de carga y drenaje.

11

33

d3

3 3

- Ensayo No Consolidado - No Drenado (UU)

• Construcción rápida en arcillas blandas

• Análisis al final de la construcción de presas de tierra

Tipos de Ensayos Triaxiales

- Ensayo Consolidado - Drenado (CD)

• Construcción en arenas.

• Construcción lenta en arcillas.

• Análisis en el estado de infiltración constante de presas de tierra.

- Ensayo Consolidado - No Drenado (CU)

• Construcción rápida sobre arcillas sobreconsolidadas.

• Análisis de desembalse rápido de presas de tierra.

Esfuerzo Normal

Cámara de Lucita

Cámara con fluido (agua)

Roca Porosa

Válvula

Roca Porosa

Membrana Elástica

Placa Base

Para drenaje y/o Mecanismo para la presión de Poros de agua

Diagrama Esquemático del Equipo de Ensayo Triaxial

(a)

Esfuerzo Efectivo

Ensayo Consolidado-Drenado (CD) (b)

c 1

3 1 3

Pistón

Espécimen de Suelo

3 3 1 1

ccu Esfuerzo Normal

Esfuerzo Cortante

Envolvente de Falla Esfuerzo Total

cu

3 3 1

c

Esfuerzo Cortante

Envolvente de Falla Esfuerzo Efectivo

Ensayo Consolidado- No Drenado (CU) (c)

S=CCU

Ensayo No Consolidado- No Drenado (UU) (d)

Esfuerzo Cortante

1

3 1 3

Envolvente de falla Esfuerzo Total (=0)

Esfuerzo Normal

Esfuerzo Normal

a

q

Q = a + b tg

P

Sen = tg

a

cos c =