IV.1 Introducción
IV.2 Resistencia al corte en suelos
F Definición.
F Criterios de falla
Deformación Plana
IV.3 Condición de falla Mohr Coulomb
IV.4 Obtención de los parámetros de resistencia al corte en campo y en laboratorio.
F En campo: S. P. T.; cono eléctrico; veleta
F En laboratorio: corte directo; compresión simple y triaxiales.
Una de las funciones más importantes en la mecánica de suelos es:
➢ Predecir la magnitud de los esfuerzos, las deformaciones que estos ocasionan la falla, bajo cargas que produzcan deformaciones excesivas
Definición .-
Es una propiedad mecánica, que se define como el valor máximo ó límite que presenta un material hasta que sus planos potenciales de falla deslizan, consecuencia de inducir esfuerzos normales
➢ Es una alteración o un cambio en la estructura del suelo (remoldeo) acompañado por una gran deformación.
➢ Es el inicio de un comportamiento inelástico del material.
➢ En suelos la falla se debe al rodamiento o deslizamiento de los granos. Debido a este tipo de falla los esfuerzos de interés son los esfuerzos cortantes.
Esfuerzos normales (sx,sy,sz) y Esfuerzos cortantes(txz=tzx, txy=tyx, tzy=tyz,)
En un medio continuo sometido a un estado de esfuerzos normales sx, s y, sz., se generan tres planos ortogonales.
Se define un plano al que resulten paralelos los segmentos representativos denominados esfuerzos principales.
Los esfuerzos normales y tangenciales paralelos a este plano son nulos. sy = tyx= tyz =0
Compresión (+) Tensión(-)
sz sz
sx sx
sx sx
sz sz
Mohr Entre observaciones adicionales define la envolvente de falla, la cual es la tangente del circulo que representa las resistencias, por lo que basándose en análisis de falla plana se pueden encontrar los parámetros de resistencia
sx. - Esfuerzo normal en x
sz. - Esfuerzo normal en z
txz. - Esfuerzo cortante en el plano xz
s3. - Esfuerzo principal menor
s1. - Esfuerzo principal mayor
s1 - s3. - Esfuerzo desviador
s1 - s3 . - Radio 2
= Ángulo de falla
sn . -Esfuerzo normal
t. - Esfuerzo cortante
Orientación del Plano s1
Orientación del Plano de s3
Sondeoprofundo(TuboShelby) ó Sondeosuperficial(PozoaCieloAbierto)
Corte directo.
Compresión simple
Compresión triaxial rápida
Compresión triaxial rápida consolidada
Compresión triaxial lenta
Dinámicos Condicióndefalla enfuncióndelos esfuerzos actuantes.
Máximoesfuerzocortante (Rankine).
Máximoesfuerzocortanteóla máximadiferenciaentrelos esfuerzosprincipales(Guest).
Cinemáticas Condicióndefalla enfuncióndelas deformaciones producidas
Máximadeformaciónunitaria elástica(SaintVenant).
Paraaltaspresioneselmaterial secomportacasielástico Brigman).
En Campo :Se obtienen parámetros de resistencia (c, f) o resistencia al esfuerzo cortante por medio de correlaciones Sondeo superficial
Veleta
Torcómetro
Penetrómetro de bolsillo Sondeo profundo
Penetración estándar (muestra alterada representativa)
Penetración por cono eléctrico
Penetración por cono dinámico (panda)
Phitómetro
Dilatómetro plano de Marchetti
z sz +sz sx +sx
sz
sx + sx sz sy + sy sx + sx sz + sz
Sondeoprofundo(TuboShelby) ó Sondeosuperficial(PozoaCielo Abierto)
Corte directo.
Compresión simple
Compresión triaxial rápida
Compresión triaxial rápida consolidada
Compresión triaxial lenta
Esfuerzos principales s1, s2y s3, elmásgrandede estostresesfuerzosesesfuerzo principal mayor , el máspequeñoeselesfuerzo principal menor , en donde s2 = s3
Esfuerzo principal menor Esfuerzo principal menor
Ko < 1 s1 = sv sh = Ko s1
Ko = 1 s1 = s3 = s v = s h
Ko > 1 s1 = sh = Ko sv s1 = v
1ª Fase 2ª Fase
U U
Prueba: Rápida
Prueba: Lenta
Prueba: Rápida consolidada
s1= s3+
s2= s3 < s1 s3= s1+ s
s1= s3+
1< s3
s2= s3 < s1
s3= s1+ s
II. En Campo :Se obtienen parámetros de resistencia (c, f) o resistencia al esfuerzo cortante por medio de correlaciones Sondeo superficial
Veleta
Torcómetro
Penetrómetro de bolsillo Sondeo profundo
Penetración estándar (muestra alterada representativa)
Penetración por cono eléctrico
Penetración por cono dinámico (panda)
Phitómetro
Dilatómetro plano de Marchetti
El Dilatómetro Plano de Marchetti (DMT) consiste una paleta plana que se hinca en el terreno y está provista de una fina membrana metálica circular expandible horizontalmente en el suelo mediante gas a presión. Se determinan la presión P0 requerida para iniciar el movimiento de la membrana y la P1 presión para un desplazamiento de 1,1 mm en el centro de la misma a intervalos regulares, usualmente de 20 cm.
Si N< 15
Si N > 15 entonces N’ = N N’ = N + 0.5 ( N – 15)
Material fino
Consistenci a No. de go
Material grueso
Valores empíricos de ángulo de fricción interna ( f), compacidad relativa (Dr), peso volumétrico (g m) en suelos granulares basados SPT, a profundidades hasta 6 m ( f= 28º + 15º Dr aproximadamente)
Material fino
C : Cohesión no drenada media del suelo, en Kg/cm2
qc : Resistencia promedio a la penetración de punta el cono eléctrico en un cierto estrato, en Kg/cm2
NK :Factor de corrección (ver las graficas 1 ó 2a, para seleccionar el valor correspondiente)
Fr : Factor de reducción, Fr :=0.75 para corregir la velocidad de hincado del cono respecto a una prueba triaxial
Materiales sin finos
qc : resistencia en la punta (kg/cm2)
sO´: esfuerzos efectivos (kg/cm2)
Veleta.- se aplica un par de torsión para hacer girar a una velocidad de 1º /s.
Paleta rectangular
Paleta trapezoidal
Características de la veleta
Tamaño del ademe Diámetro D, mm (pulg.) Altura, H mm (pulg.) Espesor de la paleta mm (pulg.) Diámetro de la varilla mm (pulg.) AX
(3 5/8)
2 D.- diámetro; H.- Altura de la veleta
Tamaños típicos (H/D)2
1/2)
3H D 1 2 H D 10 K K T Cu D) H, (Cu, f T 2 6 ) campo ( Cu = lCu(campo)
Bjerrum (1972)
= 1.7 – 0.54 log ( IP)
Morris y Williams (1994) l= 1.18 e - 0.08 (IP) +0.57 l =7.01 e - 0.08 (IP) +0.57
Establecequesistemasestáticamente equivalentesproducenlosmismos efectos.
Sinembargo,sepuedeconcluirquela aplicacióndelacargaenuntramo limitadopuedeconsiderarsecomo unadiscontinuidadqueprovoca alteracionesenlatransmisióndela carga.Noobstante,aunadistancia suficientementealejadadelazona deaplicación,dichadiscontinuidad notieneafectoalguno.
