CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO, CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO Y ESFUERZO CORTANTE

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UNIVERSIDAD NACIONAL 
EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE 
MIRANDA” (UNEFM)
ÁREA: TECNOLOGÍA
PROGRAMA: INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO: VIALIDAD
UNIDAD CURRICULAR: MECÁNICA DE SUELOS
CAPACIDAD DE 
CARGA DEL SUELO, 
CONSOLIDACIÓN DE 
LA MASA DE SUELO Y 
ESFUERZO CORTANTE
Ing. María E. Durán S.
Julio 2015
e-mail: mariaedurans@gmail.com
CONTENIDO
 Introducción. Necesidad de su estudio
 Concepto de Estabilidad y Falla
 Fallas por Capacidad. Tipos
 Teorías de Capacidad de Carga
 Factores que afectan la Capacidad Portante de un suelo
 Cimentaciones Superficiales y Profundas
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
INTRODUCCIÓN. NECESIDAD DE SU ESTUDIO
La capacidad de carga del suelo no es más que la resistencia
que ofrece el suelo a deformarse, debido a la fuerza de fricción y
cohesión entre sus partículas. Por capacidad portante de un suelo
se interpreta el estado tensional límite más allá del cual se
produce la falla por corte del mismo. Esto se puede visualizar por
medio del análisis del modelo mecánico desarrollado por
Khristianovich, quien desarrollo una balanza ordinaria, cuyo
desplazamiento está restringido por fricción en las guías de los
platillos, de tal forma que si un peso suficientemente pequeño se
coloca en un platillo, la balanza permanece en equilibrio, pues la
fricción en las guías puede neutralizarlo; en cambio, si el peso
colocado es mayor que la capacidad de las guías para
desarrollar fricción, se requerirá un peso suplementario en el otro
platillo, para alcanzar el equilibrio. Se entenderá por equilibrio
crítico de la balanza, la situación en la que esta pierde el
equilibrio con cualquier incremento de peso en uno de sus
platillos.
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
INTRODUCCIÓN. NECESIDAD DE SU ESTUDIO
Los métodos que se utilizan para resolver los problemas de ingeniería civil
referentes a la capacidad de carga del suelo como cimiento se
fundamentan en las matemáticas aplicadas y en la mecánica del medio
continuo, contando esta última con dos disciplinas: la teoría de la
elasticidad y la teoría de la plasticidad.
El estudio de la capacidad de carga del suelo es necesario debido a que
Las obras de ingeniería civil descansan, de una u otra forma, sobre el suelo,
y muchas de ellas, además, utilizan la tierra como elemento de
construcción para terraplenes, diques y rellenos en general, en
consecuencia, su estabilidad y comportamiento funcional y estético,
estará regido por la conducta del material de asiento situado, o por la del
suelo utilizado para conformar los rellenos, y si se sobrepasan los límites de
la capacidad resistente del suelo, o si aún sin llegar a ellos las
deformaciones son considerables, se pueden producir esfuerzos
secundarios en los miembros estructurales, quizás no tomados en
consideración en el diseño, productores a su vez de deformaciones
importantes, fisuras, grietas, alabeo o desplomos que pueden producir, en
casos extremos, el colapso de la obra o a su inutilización y abandono.
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
CONCEPTO DE ESTABILIDAD Y FALLA
 Estabilidad: es la capacidad que tienen los
cuerpos de mantenerse en equilibrio ante la
aplicación de cargas externas. Es la
seguridad de una masa de tierra contra la
falla o movimiento.
 Falla: es un deslizamiento o una
discontinuidad que se forma por el
movimiento del suelo cuando pierde su
estabilidad.
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
FALLAS POR CAPACIDAD. TIPOS
Las fallas por capacidad se producen cuando
el terreno tiene una capacidad de carga
inferior a las cargas impuestas. Este tipo de
fallas sucede cuando se construye sobre
rellenos no compactados o con un nivel bajo
de compactación, cuando se colocan
fundaciones superficiales en un terreno de
baja capacidad de soporte, cuando las
fundaciones son pilotes que no alcanzan
terreno firme, entre otros.
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
FALLAS POR CAPACIDAD. TIPOS
 FALLA GENERAL POR CORTE: la superficie de deslizamiento es
continua desde un borde de la cimentación hasta la
superficie del terreno en el lado opuesto. Es una falla súbita y
catastrófica, con una inclinación substancial del cimiento y
una expansión del suelo a los lados del cimiento. Es
característica de las arenas compactas.
 FALLA LOCAL POR CORTE: se produce hinchamiento y
asentamiento del suelo. Se forma una cuña debajo de la
cimentación como en la falla general por corte pero las
superficies de falla no son completas.
 FALLA POR CORTE PUNZONADO: se produce movimiento
vertical de la cimentación, mediante la compresión del suelo
debajo de ella. La rotura del suelo se produce por cortante
alrededor de la cimentación. La superficie del suelo en torno
al cimiento casi no se altera por lo que no se observan
movimientos previos a la rotura.
NOTA: Cuando el suelo es incompresible, bajo el cimiento se
desarrollará una falla por corte general, y cuando el suelo es
compresible, se desarrollará una falla por punzonado.
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
FALLAS POR CAPACIDAD. TIPOS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
Las teorías actualmente utilizadas se fundamentan en la Teoría de
Elasticidad y la Teoría de Plasticidad, siendo la última la más utilizada por
tener mayor correspondencia con la realidad y abarcar un número mucho
mayor de problemas de importancia en los suelos. Las hipótesis de la Teoría
de Plasticidad son:
 El suelo es homogéneo e isótropo (hipótesis común a la Teoría de la
Elasticidad). Esta hipótesis busca la simplicidad matemática y física; en
la práctica, algunos suelos se acercan más a esta hipótesis que otros;
los suelos estratificados o aquéllos cuyas propiedades en dirección
vertical y horizontal difieren mucho, son los que se separan más de esta
suposición.
 No se consideran efectos en el tiempo (hipótesis común a la Teoría de
la Elasticidad). En las arenas esta hipótesis es bastante satisfactoria,
tanto en lo referente a compresibilidad como a resistencia y aún en lo
referente a las curvas esfuerzo – deformación. En las arcillas el efecto
del tiempo es de mayor importancia y a la fecha existen muchas
incertidumbres al respecto. Sin embargo, en las aplicaciones prácticas
el estudiar las condiciones más desfavorables de la vida de la
estructura, para tomarlas como criterio de proyecto, proporciona una
norma que permite superar sin peligro mucho de la ignorancia que se
tiene.
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 No se consideran fenómenos de histéresis en la curva esfuerzo –
deformación. El aceptar esta hipótesis en los suelos conduce,
aparentemente a fuertes desviaciones de la realidad; sin
embargo, en la práctica, la situación se arregla considerando en
una curva esfuerzo – deformación que contenga tramos de
carga y descarga, una ley particular para el primero y otra
diferente, para el segundo. Lo anterior es posible y aceptable
dado que los casos prácticos más frecuentes, en la Mecánica de
Suelos aplicada, corresponden o bien a un problema de carga o
bien a uno de descarga, bien definidos.
 No se consideran efectos de temperatura. Dada la pequeña
variación de temperatura que afecta a los suelos reales, se
considera hoy que esta hipótesis no introduce ninguna
desviación seria en los análisis. Casos especiales como la acción
de helada, se estudian en la Mecánica de Suelos actual.
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 TEORÍA DE PRANDTL
Prandtl determinó en el marco de la Teoría de la 
Plasticidad, que el valor de la carga límite (qmax) 
que no es más que la máxima presión que se puede 
dar al elemento rígido sin que penetre en el medio 
semiinfinito, está dada por el valor siguiente
qc = (π + 2) c
Se supone que el medio semiinfinito es rígido 
plástico perfecto, plano, homogéneo e isótropo.
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 TEORÍA DE HILL: obtieneel mismo valor 
que la de Prandtl, haciendo notar que 
si la superficie del medio semiinfinito no 
fuese horizontal, la presión límite (qc) 
toma el valor:
qc = 2c (1 + θ). 
qc = 2c para θ = 0
qc = (π + 2) c para θ = 90º (superficie 
horizontal en medio semiinfinito)
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 TEORÍA DE HILL: obtiene el mismo valor 
que la de Prandtl, haciendo notar que 
si la superficie del medio semiinfinito no 
fuese horizontal, la presión límite (qc) 
toma el valor:
qc = 2c (1 + θ). 
qc = 2c para θ = 0
qc = (π + 2) c para θ = 90º (superficie 
horizontal en medio semiinfinito)
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 TEORÍA DE HILL: obtiene el mismo valor 
que la de Prandtl, haciendo notar que 
si la superficie del medio semiinfinito no 
fuese horizontal, la presión límite (qc) 
toma el valor:
qc = 2c (1 + θ). 
qc = 2c para θ = 0
qc = (π + 2) c para θ = 90º (superficie 
horizontal en medio semiinfinito)
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 TEORÍA DE TERZAGHI: estableció que la presión máxima es:
qc = c Nc + ϒ h Nq + 0.5 ϒ B Nϒ
Donde Nc , Nq y Nϒ son los “factores de capacidad de carga” coeficientes
adimensionales que dependen de Φ, Φ es el ángulo de fricción interna del
suelo, h es la altura de desplante de la cimentación y ϒ es el peso
específico del suelo.
La resistencia del suelo a las cargas aplicadas depende en gran medida
de la capacidad de la zona C a oponerse al empuje de la zona B y al
asentamiento de la zona A.
El esfuerzo admisible será qc dividido por el factor de seguridad (FS), el cual
es de 3 para la mayoría de las normas vigentes y no debe ser menor que
ese valor. qc tendrá diferentes expresiones según la geometría de la
fundación y el tipo de suelo.
Terzagui descubrió que la falla general se produce en arcillas duras y
arenas densas y el corte local se produce en arcillas sensibles o blandas y
arenas sueltas.
TEORÍAS DE CAPACIDAD DE CARGA
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Otras teorías:
 Skempton: dijo que Nc crece al aumentar
la profundidad de la cimentación, por lo
que no siempre valdrá 5.7 en suelos
cohesivos (Φ = 0) como dice Terzagui sino
que dependerá de la relación D/B.
 Meyerhof: toma en cuenta los esfuerzos
cortantes desarrollados en el suelo arriba
del nivel de desplante del cimiento, a
diferencia de Terzagui que dice que es
una sobrecarga permanente flexible.
FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD 
PORTANTE DE UN SUELO
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Retracción y expansión del suelo.
 Proximidad del nivel freático.
 Defectos o fallas del subsuelo.
 Acción de heladas y deshielos.
 Erosión y corrosión en el suelo.
 Aplicación de cargas inclinadas o excéntricas.
 Proximidad de las bases a laderas.
 Excesiva cercanía entre bases o en linderos.
 Licuefacción por la acción de cargas dinámicas.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 CIMENTACIONES SUPERFICIALES: son
aquellas fundaciones que se apoyan en
toda o casi toda el área de la base sobre
el terreno, en un estrato no mayor de 5 m
de profundidad, medido desde la cota
superior del predio a construir, y donde el
suelo ofrezca la suficiente capacidad
portante para soportar las cargas
impuestas por la superestructura, con
moderados asentamientos.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Aisladas: Resultan del ensanchamiento del
extremo inferior de las columnas o pedestales en
el plano de apoyo del suelo de modo de disminuir
la magnitud de presiones de contacto con éste y
asegurar la estabilidad de la superestructura.
 Continuas: se conocen como corridas y son las
que transmiten al suelo de fundación las cargas
de los muros de concreto, las paredes de
mampostería, o una fila de columnas alineadas
próximas entre sí.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Combinadas: Son las que sirven de apoyo a dos
columnas muy cercanas, evitando así la
superposición de sus bases aisladas. La forma y
dimensiones de la planta debe adaptarse para
que la resultante de sus cargas y momentos de las
columnas coincida con el baricentro de la base,
de modo de poder obtener una distribución
uniforme de presiones en toda el área de
contacto con el suelo.
 Conectadas: soportan cargas excéntricamente
aplicadas en las columnas, y al unirlas mediante
tensores o vigas rígidas, se anula el efecto de
volcamiento y se otorga estabilidad al conjunto.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Placas de fundación: son las que reciben las
cargas de un grupo de columnas y muros. Se las
utiliza cuando el área en planta de las bases
aisladas resulta prácticamente la misma que la
superficie del terreno bajo la construcción.
Presentan por lo general un espesor considerable
y en algunos casos tienen nervios o vigas de
entramado conectando las columnas y los muros,
que cumplen la función de disminuir el espesor de
las placas y aumentar la rigidez de la fundación.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 Placas de fundación: son las que reciben las
cargas de un grupo de columnas y muros. Se las
utiliza cuando el área en planta de las bases
aisladas resulta prácticamente la misma que la
superficie del terreno bajo la construcción.
Presentan por lo general un espesor considerable
y en algunos casos tienen nervios o vigas de
entramado conectando las columnas y los muros,
que cumplen la función de disminuir el espesor de
las placas y aumentar la rigidez de la fundación.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
 CIMENTACIONES PROFUNDAS: son cimentaciones que
se utilizan cuando los estratos superficiales del suelo no
son lo suficientemente resistentes para soportar las
cargas impuestas por la superestructura, evitando los
problemas de asentamientos locales excesivos y fallas
del suelo por superar su capacidad portante.
Los pilotes son miembros estructurales de gran esbeltez, con
sección transversal circular o poligonal, que penetran en
suelos de baja capacidad portante a fin de transmitir las
cargas a niveles más profundos del subsuelo.
Se clasifican en prefabricados y vaciados en sitio.
CIMENTACIONES SUPERFICIALES Y PROFUNDAS
CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO
Julio 2015
CONTENIDO
 Consolidación
 Compresibilidad
 ¿Para qué se estudia la Consolidación?
 Fases de la Consolidación
 Consolidación Unidimensional
 Ecuación de Consolidación
 Ensayo de Consolidación
 Suelos Pre consolidados y Normalmente consolidados
 Cálculo de asentamientos
 Módulo de reacción del suelo
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN
Concepto
Es un proceso de disminución de volumen del suelo en un tiempo dado por
la aplicación de una carga, produciéndose un asentamiento por la
disipación del exceso de la presión intersticial debida a la expulsión del
agua a través del suelo.
Suelo Saturado
Por lo tanto, cuando un suelo se consolida ante la aplicación de una
carga, se produce una disminución de la relación de vacíos y un
incremento del esfuerzo efectivo.
Marzo 2014
Vacíos
Sólido
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
P
COMPRESIBILIDAD
Es que la propiedad que tiene el suelo para de
reducir su tamaño ante la aplicación de una fuerza
de compresión. Cuando a un suelo se le aplica una
fuerza de compresión, con la finalidad de reducir su
tamaño, lo que en realidad se reduce son los
espacios vacíos por reacomodo de sus partículas,
por loque si se trata de un suelo saturado, la
compresión producida es debida a la expulsión del
agua de los vacíos, y como el agua fluye
lentamente, es un proceso diferido con el tiempo. Si
por el contrario se trata de un suelo parcialmente
saturado, la compresión producida es debida a la
expulsión del aire, por lo que el fenómeno ocurre de
forma casi instantánea, es decir que toma poco
tiempo.
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
COMPRESIBILIDAD
 Suelos no cohesivos como las gravas y arenas, se
comprimen en un tiempo relativamente corto
debido a que su permeabilidad es relativamente
alta, por lo que los asentamiento en este tipo de
suelos ocurre durante la fase de construcción de
la estructura (horas o días).
 Suelos cohesivos, como las arcillas, presentan alta
compresibilidad, pero como tienen baja
permeabilidad, se comprimen en un tiempo más
largo que los no cohesivos, por lo que el
fenómeno puede durar años, e incluso siglos.
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
¿PARA QUÉ SE ESTUDIA LA CONSOLIDACIÓN?
Objetivo
El desarrollo de la consolidación de un suelo es para
dar respuesta a dos preguntas:
1. ¿Cuánto se deforma el suelo?
2. ¿En cuánto tiempo ocurre la deformación total?
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
FASES DE LA CONSOLIDACIÓN
 Compresión inicial: Deformación inmediata producto de la aplicación
de una carga, sin ningún cambio en el contenido de agua del suelo.
 Consolidación primaria: Resultado de un cambio de volumen en suelos
saturados cohesivos debido a la expulsión del agua que ocupa los
espacios vacíos.
 Consolidación secundaria: Resultado del ajuste plástico de la estructura
de suelo. Deformación plástica de las partículas que componen el
suelo.
El estudio de las relaciones esfuerzo – deformación de los suelos ha dado
como resultado un comportamiento elasto – plasto – viscoso, muy alejado
de las hipótesis de ser un material linealmente elástico o linealmente
plástico, y debido a esa naturaleza se ha determinado que cuando a un
suelo se le aplica una fuerza, la deformación que se produce es función
del tiempo.
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
•Suelo está totalmente saturado y es homogéneo.
•Tanto el agua como las partículas de suelo son 
incompresibles.
•La Ley de Darcy aplica para el flujo de agua.
•La variación de volumen es unidimensional en la 
dirección del esfuerzo aplicado.
•El coeficiente de permeabilidad en esta dirección 
permanece constante.
•La variación de volumen corresponde al cambio 
en la relación de vacíos.
Hipótesis de la 
Teoría de 
Consolidación 
Unidimensional
CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
El movimiento de las partículas de suelos ocurre sólo en 
dirección vertical. 
Analogía de Terzaghi (Transmisión de los esfuerzos 
externos a esfuerzos efectivos)
Orificio
Pistón sin fricción
Cilindro de sección A
Resorte
ECUACIÓN DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
𝜕𝑢
𝜕𝑡
= 𝐶𝑣
𝜕2𝑢
𝜕𝑧2
Define que la variación de la presión de poro en el tiempo va a ser una
función de un valor constante (Cv) afectado de la variación de segundo
orden de la presión de poro con respecto a la posición dentro del estrato
compresible.
𝐶𝑣 = Coeficiente de Consolidación
𝐶𝑣 =
𝑘(1 + 𝑒)
𝑎𝑣𝛾𝑤
k = Permeabilidad
e = relación de vacíos
𝑎𝑣= Coeficiente de compresibilidad (mide la razón de variación de la 
relación de vacíos con la presión)
𝑎𝑣 =
𝑑𝑒
𝑑𝑝
𝛾𝑤= Peso específico del agua destilada a 4 ºC
𝑢 = 𝑓 𝑧, 𝑡 Presión neutra y es función de la profundidad z y el tiempo t
ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Ensayo de Consolidación
Carga
Anillo de 
confinamiento
Agua
FINALIDAD DEL ENSAYO: 
1. ¿Cuánto se deforma? Curva de compresibilidad
2. ¿En cuánto tiempo? Curva de consolidación
Muestra de suelo
http://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=sf5a2Pdud0RqDM&tbnid=z8GEusSYS4DFYM:&ved=0CAUQjRw&url=http://icc.ucv.cl/geotecnia/11_nuestro_laboratorio/nuestro_laboratorio.htm&ei=qfozU6KpLeehsQSH-oGYAw&bvm=bv.63808443,d.dmQ&psig=AFQjCNGGCQ2kgk5kwqHqPgGSWr6hwTV0jA&ust=1396001710255495
http://www.google.co.ve/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=sf5a2Pdud0RqDM&tbnid=z8GEusSYS4DFYM:&ved=0CAUQjRw&url=http://icc.ucv.cl/geotecnia/11_nuestro_laboratorio/nuestro_laboratorio.htm&ei=qfozU6KpLeehsQSH-oGYAw&bvm=bv.63808443,d.dmQ&psig=AFQjCNGGCQ2kgk5kwqHqPgGSWr6hwTV0jA&ust=1396001710255495
CURVA DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Una curva para cada carga aplicada y se obtiene el parámetro de Cv
U (%)
CURVA DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Es una gráfica que relaciona el grado de consolidación
U(%) con el tiempo(t). En las ordenas en escala aritmética
y en las abscisas en escala aritmética o semilogarítimica,
respectivamente.
U(%) es la relación entre la consolidación que ya ha tenido
lugar a esa profundidad y la consolidación total que ha
de producirse bajo el incremento de carga impuesto.
La curva es asintótica debido a que llega un punto en que
a medida que pasa el tiempo, el grado de consolidación
permanece constante.
CURVA DE COMPRESIBILIDAD
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Tramo de Recompresión
Tramo Virgen
Tramo de Descarga
CURVA DE COMPRESIBILIDAD
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Es una curva que establece la relación de presión – relación de vacíos. En las
abscisas en escala natural o logarítmica y en las ordenadas en escala
natural. Se obtiene una de cada prueba de consolidación completa.
Generalmente una curva de compresibilidad tiene 3 tramos, el A es un tramo
curvo que comienza en forma casi horizontal y cuya curvatura es progresiva,
alcanzado su máximo en la proximidad de su unión con el tramo B. El tramo
B es generalmente un tramo recto y con él se llega a la etapa final de carga
de la prueba de consolidación, al aplicar el máximo incremento de carga,
que corresponde a la máxima presión sobre la muestra. A partir de ese
punto es común someter a la muestra a una segunda etapa, ahora de
descarga, en la que se sujeta al espécimen a cargas decrecientes, dejando
un tiempo prudencial hasta que la velocidad de deformación se reduzca
prácticamente a cero; en esta etapa se tiene una recuperación del
espécimen, sabiendo que este nunca llega nuevamente a su relación de
vacíos inicial; el tramo c corresponde a la segunda etapa, con el espécimen
llevado a carga nula.
El tramo A se llama tramo de recompresión, el tramo B tramo virgen y el c
tramo de descarga.
CURVA DE COMPRESIBILIDAD
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
El tramo A recibe ese nombre porque en experimentos realizados a
muestras a las que se les ha aplicado ciclos de carga y descarga
consecutivos, una vez que culmina la descarga del primer ciclo y
empieza la carga del segundo, a una presión mayor que la máxima
alcanzada en el primer ciclo, el tramo A del segundo ciclo se extiende
hasta la máxima presión a la que se cargó el suelo en el primer ciclo,
mientras que el tramo B se define como una prolongación del tramo
virgen del ciclo anterior y el tramo c resulta similar al del primer ciclo.
De esto se concluye que el tramo A se produce cuando a una muestra
de suelo se le aplican presiones que ya ha soportado en épocas
anteriores, mientras que el tramo B resulta de aplicar presiones que la
muestra nunca antes ha soportado, de manera que los nombres
asignados para cada tramo es lógico.
SUELOS PRE CONSOLIDADOS Y NORMALMENTE 
CONSOLIDADOS
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Suelos Pre consolidados
• Suelos que están sometidos a presiones
menores que las soportadas a lo largo de
su historia geológica.
Suelos Normalmente consolidados
• Suelos que están sometidos a la máximapresión que han soportado.
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
∆𝐻 =
∆𝑒
1 + 𝑒1
𝐻
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Ejercicio: En una prueba de consolidación de una muestra
de arcilla inalterada se obtuvieron los siguientes
resultados:
𝑝1 = 1,65
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
; 𝑒1 = 0,895
𝑝2 = 3,10
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
; 𝑒2 = 0,732
Determine el asentamiento total de un estrato de esta
arcilla de 10 m de espesor.
∆𝐻 =
∆𝑒
1 + 𝑒1
𝐻
∆𝐻 =
0,163
1,895
10 𝑚
∆𝐻 = 0,86 𝑚
CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Existe otro método para el cálculo de asentamiento 𝛿
basado en el parámetro de compresibilidad 𝑚𝑣 obtenido
del ensayo de consolidación, 𝛿 se define mediante la
ecuación
𝛿 = 𝑚𝑣∆𝜎
MÓDULO DE REACCIÓN DEL SUELO
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Es la relación entre la tensión capaz de generar una
penetración de una placa rígida (cuadrada de 30,5 cm
de lado o circular de 30,5 cm de diámetro) en el terreno
de 0,05” (0,127 cm). Generalmente se identifica con la
letra k.
k = q/y
Donde,
k = módulo de reacción del suelo
q = tensión aplicada por la placa.
y = penetración o asentamiento de la placa
CONTENIDO
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
 Qué es la resistencia cortante
 Por qué es importante conocer la resistencia al 
esfuerzo cortante
 Implicaciones de conocer la resistencia del suelo 
al esfuerzo cortante
 Para qué se usa la resistencia al esfuerzo cortante
 Cuál es la respuesta típica del suelo ante fuerzas 
cortantes
 En qué momento el suelo está sujeto a esfuerzo 
cortante
 Circulo de Mohr
QUÉ ES LA RESISTENCIA CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
Es la resistencia interna por área unitaria
que la masa de suelo ofrece para resistir la
falla y el deslizamiento a lo largo de
cualquier plano de él. Los ingenieros deben
entender la naturaleza de la resistencia
cortante para analizar los problemas de la
estabilidad del suelo, tales como
capacidad de carga, estabilidad de
taludes y la presión lateral sobre estructuras
de retención de tierras.
POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA 
RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
Todas las obras civiles se cimientan sobre el
suelo y el comportamiento de éste
repercutiría en la estructura. Por lo que si el
suelo falla, la estructura puede fallar.
Imaginemos una masa de suelo y veamos
qué ocurre internamente entre 2 granos
muy pequeños confinados en la masa del
suelo que están sometidos a una presión de
contacto σn
POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA 
RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
Cuando una estructura falla,
hay un deslizamiento del
suelo y la posición inicial de
las partículas cambia y se
desarrolla un esfuerzo
cortante τ . Si las 2 partículas
nunca se deslizan una sobre
la otra es porque NUNCA es
sobrepasado el esfuerzo
cortante τ .
POR QUÉ ES IMPORTANTE CONOCER LA 
RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
El esfuerzo cortante τ
depende de la presión de
contacto σn. Solamente
cuando una partícula se
desliza sobre la otra, se
sobrepasa el esfuerzo
cortante τ. La importancia
de su estudio, es porque los
suelos fallan por esfuerzo
cortante τ.
IMPLICACIONES DE CONOCER LA RESISTENCIA 
DEL SUELO AL ESFUERZO CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
La seguridad de la estructura: edificio, túnel,
terraplén, presa, entre otras, depende de la
resistencia al esfuerzo cortante, ya que a mayor
esfuerzo cortante, más segura es la estructura.
Si la conocemos bien, podemos:
 Mitigar el riesgo de pérdida de vidas humanas
ante el colapso de una estructura.
 Conocer las implicaciones económicas, si una
estructura no colapsa por completo al
sobrepasar la resistencia al esfuerzo cortante,
sino que tenga importantes daños estructurales.
PARA QUÉ SE USA LA RESISTENCIA AL ESFUERZO 
CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
 Determinar la capacidad de carga del
suelo, ya que podemos conocer las
dimensiones de las fundaciones que
vamos a utilizar (zapatas, pilotes)
 Se puede evitar que ocurran
deslizamientos o asentamientos
importante, si en una estructura aún no
ha sido sobrepasada la capacidad de
carga pero ya la estructura se ha vuelto
inestable.
PARA QUÉ SE USA LA RESISTENCIA AL ESFUERZO 
CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
 Determinar la capacidad de carga del
suelo, ya que podemos conocer las
dimensiones de las fundaciones que
vamos a utilizar (zapatas, pilotes)
 Se puede evitar que ocurran
deslizamientos o asentamientos
importante, si en una estructura aún no
ha sido sobrepasada la capacidad de
carga pero ya la estructura se ha vuelto
inestable.
PARA QUÉ SE USA LA RESISTENCIA AL ESFUERZO 
CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
PARA QUÉ SE USA LA RESISTENCIA AL ESFUERZO 
CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
A diferente 
esfuerzo 
cortante, 
dimensiones 
diferentes 
Edificio desplantado en 
superficie irregular, una parte 
sobre terreno plano y otra sobre 
ladera. Cada una será 
diferente. No hay falla por 
capacidad de carga, pero se 
desarrolla una superficie de 
falla. Es inestable.
Muro de retención con depósito de tierra empujando al muro. Las 
cargas generan una carga al suelo por lo que hay que revisar que 
no se sobrepase la capacidad de carga. Puede que se genere 
una superficie de falla que produzca el deslizamiento por lo que se 
vuelve inestable y hay que verificar la fricción entre la base del 
muro y el suelo, para que no haya deslizamiento de la base.
CUÁL ES LA RESPUESTA TÍPICA DEL SUELO ANTE 
FUERZAS CORTANTES
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
EN QUÉ MOMENTO EL SUELO ESTÁ SUJETO A 
ESFUERZO CORTANTE
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
En todo momento. Al aplicar una fuerza vertical Fn
se produce el esfuerzo de contacto y al aplicar la
carga F se produce un esfuerzo cortante dentro de
ese plano. Imaginemos un pedacito de suelo. Al
aplicar un esfuerzo cortante, resulta una
deformación cortante que produce un cambio de
volumen. Por ejemplo al aplicar esfuerzo cortante a
un suelo suelto, las partículas se acomodan y
disminuye su volumen. Si por el contrario el suelo
está compacto, al aplicar esfuerzo cortante, las
partículas se superpondrán una sobre la otra por lo
que el volumen aumenta. Esto se puede apreciar
con las gráficas esfuerzo deformación.
CUÁL ES LA RESPUESTA TÍPICA DEL SUELO ANTE 
FUERZAS CORTANTES
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
CIRCULO DE MOHR
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
 Es el espacio geométrico en el que se
representan los estados tensionales que
generan la falla del suelo de modo que
para valores que estén contenidos en él,
el suelo será inestable.
La envolvente de falla se determina con la
siguiente expresión (criterio de falla Mohr-
Coulomb):
CIRCULO DE MOHR
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
CIRCULO DE MOHR
ESFUERZO CORTANTE
Julio 2015
CIRCULO DE MOHR
ESFUERZO CORTANTE
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