resistencia al esfuerz cortante de los suelos

8/13/2019 Resistencia Al Esfuerz Cortante de Los Suelos

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RESISTENCIA AL

ESFUERZOCORTANTE DELOS SUELOS

Ing. MSc. Luz Marina Torrado G.Ing. MSc. Jos Alberto Rondn


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CUL ES LA DIFERENCIAEXISTENTE ENTRE ESTAS

TENSIONES?

Las dos actan en forma normal al planoconsiderado, con la diferencia que lasTensiones Principales son tensiones normalesa planos en los cuales las tensiones

tangenciales son nulas.

Ing. MSc. Luz Marina Torrado G.


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CONCEPTO DE FRICCINPlano de Falla

No atraviesa losgranos del mineral

que conforman lamasa de suelos

El deslizamientoque se produce

ocurre entregrano y grano

LA RESISTENCIA QUE OFRECE UNA MASA DE SUELO FRENTE ALDESLIZAMIENTO DE LA OTRA, TIENE QUE VER CON LAS FUERZAS

FRICCIONALESQUE SE DESARROLLAN ENTRE LOS GRANOS QUE LA

COMPONEN. Ing. MSc. Luz Marina Torrado G.


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RESISTENCIA AL ESFUERZO

CORTANTE DE LOS SUELOSPlano de Falla

CONCEPTO DE FRICCIN

Entre ms granos entren en

contacto entre s por unidad desuperficie, mayor ser el esfuerzonecesario para que ocurra eldeslizamiento. (compacidad del

suelo, relacin de vacos delmismo).

Entre ms angulosos y trabados seencuentren los granos y cuanto

mayor sea el coeficiente friccionaldel material que lo compone,mayores sern las fuerzasfriccionales que desarrollar(ejemplo comparativo : las arenas

con las arcillas). Ing. MSc. Luz Marina Torrado G.


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INTERPRETACION DEL FENMENO( PLANO INCLINADO )

O

A

VARIABLE

WsenF A F se le opondr otra igual de sentido contrario fn que depender delas caractersticas friccionantes de los materiales.

Si se aumenta paulatinamente el ngulo llegar un momento en que F =fn, por la cual el deslizamiento es inminente (ha alcanzado el valor mx.

de la fuerza de friccin)

rea decontacto al

plano



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A este ngulo = f lo denominamos ngulo de friccin delmaterial y se representa como f.

INTERPRETACION DEL FENMENO( PLANO INCLINADO )



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a) La magnitud de la fuerza de friccin disponible esdirectamente proporcional a la fuerza normal alplano de deslizamiento y al ngulo de friccin delmaterial . Si uno de estos dos valores es nulo, nohay fuerza de friccin.

b) Si la magnitud de la fuerza que intenta producir eldesplazamiento es menor que N.tg f, solo se pone de

manifiesto una parte de la fuerza friccional fndisponible y por lo tanto no hay deslizamiento

c) El ngulo de friccin del material es el valor lmite

del ngulo de oblicuidad .

CONCLUSIONES DEL FENMENO

( PLANO INCLINADO )



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En arenas y otros materiales sin cohesin, la resistencia aldeslizamiento sobre cualquier plano a travs del material sebasan en las consideraciones anteriormente expuestas, esdecir, que depende de la presin normal al plano y del ngulo

de friccin interna.En las arenas limpias donde no hay adhesin u otra forma deunin entre sus granos, el trmino de friccin es sinnimo deresistencia al corte.

Cuando la masa

de suelo estsaturada

APLICABLE A ARENASLIMPIAS SIN COHESIN

CONCLUSIONES DEL FENMENO( PLANO INCLINADO )


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Hay suelos (las arcillas por ejemplo), donde adems de losesfuerzos friccionales, contribuyen con otros factores que sesuman al momento de evaluar la resistencia final al esfuerzo decorte.

ARCILLAPRECONSOLIDADA

Cuando extraemos una muestra de este

material, se observa que una parteimportante de las presionesintergranulares a las que fue sometida ensu proceso de consolidacin, es retenidapor el fenmeno de la CAPILARIDAD.

Por la accin de la capilaridad, actasobre los granos de la muestra una tensinsuperficial, que provoca una resistenciaadicional al esfuerzo cortante, que sesuma a la ecuacin anterior, llamada

COHESIN APARENTE

CONCEPTO DE FRICCIN



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Si intentamos pegar un grano de arena fina con otro grano de arenadel mismo tamao, si los dos granos estn secos, de ninguna manerase unirn

Pero si hay una pequea capade agua sobre los mismos, esposible que se unan de tal

manera que la tensinsuperficial que desarrolla elmenisco que se forma por launin de los granos, soporte elpeso del grano y que el mismo

se pegueal otro

ECUACIN DECOULOMB

CONCEPTO DE COHESIN



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RESISTENCIA AL ESFUERZOCORTANTE DE LOS SUELOS

ESTADO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES PLANOSComo el deslizamiento que se produce en la rotura de unamasa de suelos, no est restringido a un planoespecficamente determinado, se deben conocer las relacionesque existen entre las distintas tensiones actuantes sobre los

diferentes planos que pasan por un punto dado.

z

y

y

z

y

zyz

yz

Sobre todo plano que pasa atravs de una masa de suelosactan, en general, tensionesnormales (): resultante de las

fuerzas actuantes normal alplano/und. rea,Tensiones de corte ():componente tangencial alplano/unidad de rea delmismo plano.



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ESTADO DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES PLANOS

Un estado de esfuerzos planos sucede cuando los

esfuerzos normales () y tangenciales ()perpendiculares al plano donde actan losesfuerzos son nulos (x= xy= xz=0).

Un estado de deformaciones plano se d cuandolas deformaciones asociadas a dichos planosson cero.



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PLANOS DE ESFUERZOS PRINCIPALES

Son planos en los cuales los esfuerzos cortantes

son cero, existiendo nicamente los esfuerzosnormales llamados

ESFUERZOS PRINCIPALES1 : ES EL MAYOR 3: ES EL

MENOR

2: ES ELMEDIO



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TEORA DE ROTURA DE MOHR

Si en un sistema de ejes cartesianos ortogonales, llevamossobre el eje de las abscisas a las tensiones normales y, sobreel eje de las ordenadas a las tensiones tangenciales , y sobrel representamos los puntos correspondientes a cada par devalores (, ) dados por la ecuacin

para todos los valores posibles de q, hallaremosque el lugar geomtrico de esos puntos (decoordenada - ) es una circunferencia dedimetro (1 - 3) llamado crculo de Mohr.



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TEORA DE MOHR

Si hacemos la simplificacin de que una probeta cilndrica, seencuentra sometida a un estado de tensiones triaxial en el cual2 = 3,se puede deducir que: las coordenadas de cualquierpunto del crculo de Mohr representan las tensiones normales ytangenciales que se manifiestan sobre un plano que corta a laprobeta formando un ngulo qcon el plano principal mayor.



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SOLUCIN GRFICA DE MOHR


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SOLUCIN GRFICA DE OHR

ECUACIN DEL CRCULO

RADIO

COORDENADASDEL CENTRO ,

0


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SOLUCIN GRFICA DE MOHR

Si se conocen los esfuerzos principales1 y 3 ,se pueden hallar los esfuerzosnormales y los esfuerzos cortantes encualquier direccin fas:Desde B se traza una lnea paralela a

la direccin d3, correspondiente alplano en que acta el esfuerzoprincipal mayor 1.El punto donde la paralela trazadacorta el crculo de Mohr corresponde alpolo P.

Desde el polo se traza una paralela alplano en el cual se quiere calcular elesfuerzo normal y el esfuerzo cortante. Las coordenadas de estepunto definen y .

P

d3

XX

BA

D



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RELACIN DE ESFUERZOSPRINCIPALES

SUELOS FRICCIONANTES SIN COHESIN

BA



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RELACIN DE ESFUERZOSPRINCIPALES

SUELOS CON COHESIN Y FRICCIN



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ENSAYO DE CORTE DIRECTOUtilizado para medir la resistencia al esfuerzo de corte de lossuelos en ellaboratorio



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ENSAYO DE CORTE DIRECTO La muestra se la coloca dentro de la cavidad que forma losdos marcos, de tal manera que la mitad de su altura h quedecomprendida en cada uno de ellos.

En la parte superior e inferior de la muestra se colocan piedrasporosas.Posteriormente se somete a la probeta, a travs de una placade distribucin de tensiones que se coloca en la parte superiorde la misma, a la accin de una carga vertical P1 quedesarrolla una tensin normal n1.

Una vez que la muestra ha consolidado bajo la accin de n1se procede a solicitar a la probeta con fuerzas horizontalesconstantes F.



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ENSAYO DE CORTE DIRECTOLuego de cada aplicacin de una fuerza F se mide lasdeformaciones horizontales den el deformmetro. Cuando las

deformaciones se detienen, tenemos un par de valores (F1;d1)que nos permiten obtener un punto en el grfico.



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EJERCICIOS DE APLICACIN

BA

En un ensayo de corte directo sobre una arena, se emple unapresin normal de 8.75 Kg/cm2 producindose una falla con un

esfuerzo cortante de 4 Kg/cm2. Calcular el ngulo de friccininterna y los esfuerzos principales.

4

D

8.750

E

0 E

D

8.75

4

C

TringuloODE

TringuloDEC

D

E C

4


C C OS C C


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BA

En un ensayo de corte directo sobre una arena, se emple unapresin normal de 8.75 Kg/cm2 producindose una falla con un

esfuerzo cortante de 4 Kg/cm2. Calcular el ngulo de friccininterna y los esfuerzos principales.

4 D

0E C




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BA

En una prueba de corte directo realizada sobre una arenapuramente friccionante, el esfuerzo normal sobre la muestra fue 3Kg/cm2 y el esfuerzo cortante horizontal en la falla fue de 2Kg/cm2. Suponiendo una distribucin uniforme de esfuerzos en lazona de falla. Determine la magnitud y direccin de los esfuerzosprincipales.

2

D

30

E

0 E

D

3

2

C

TringuloODE

TringuloDEC

D

E C

2




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BA

4 D

0E C

En una prueba de corte directo realizada sobre una arenapuramente friccionante, el esfuerzo normal sobre la muestra fue 3Kg/cm2 y el esfuerzo cortante horizontal en la falla fue de 2Kg/cm2. Suponiendo una distribucin uniforme de esfuerzos en lazona de falla. Determine la magnitud y direccin de los esfuerzosprincipales.



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EJERCICIOS DE APLICACINEn una prueba de corte directo realizada sobre una arenapuramente friccionante, el esfuerzo normal sobre la muestra fue 3

Kg/cm2 y el esfuerzo cortante horizontal en la falla fue de 2Kg/cm2. Suponiendo una distribucin uniforme de esfuerzos en lazona de falla. Determine la magnitud y direccin de los esfuerzosprincipales.

3 Kg/cm2

2 Kg/cm2BA

D

I MS L M i T d G

resistencia al esfuerz cortante de los suelos

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