S05 s1 - Resistencia al Corte

Vista previa del material en texto

19/04/2021
1
RESISTENCIA AL 
CORTE
Ing. Salome Chacon Arcaya
Al finalizar la unidad, el estudiante
determina los asentamientos producidos
por la consolidación y la resistencia de
los suelos.
LOGRO DE LA UNIDAD 2
19/04/2021
2
Logro específico de aprendizaje:
Al término de la sesión, el estudiante estará
familiarizado el concepto de resistencia al
corte, ensayo y como a partir del método
grafico de Mohr se puede conocer las
tensiones que se aplican a un suelo antes de
llegar a la ruptura.
DESARROLLO DEL TEMA
19/04/2021
3
RESISTENCIA AL CORTE
a) INTRODUCCION
Varios materiales sólidos empleados en construcción
normalmente resisten bien las tensiones de compresión, sin
embargo tienen una capacidad bastante limitada de soportar
tensiones de tracción y de corte. Así ocurre con el concreto y
también con los suelos.
En el caso de los suelos, excepto situaciones específicas, son
generalmente considerados apenas los casos de solicitación por
corte, pues las deformaciones en un macizo de suelo se deben a
los deslizamientos relativos entre las partículas constituyentes
del macizo.
b. Resistencia al corte
De esta manera, al referirnos a la resistencia de los
suelos, estaremos implícitamente hablando de su
RESISTENCIA AL CORTE.
La resistencia del suelo forma al lado de la
permeabilidad y de la compresibilidad, el soporte básico
para la resolución de los problemas prácticos de la
ingeniería de suelos.
19/04/2021
4
Entre los problemas usuales en que es necesario conocer la
resistencia del suelo, se destacan:
LA ESTABILIDAD DE TALUDES
LA CAPACIDAD DE CARGA DE CIMENTACIONES
LOS EMPUJES DE TIERRA
Criterios de Ruptura
• Criterio de Coulomb (1736-1806). 
19/04/2021
5
Criterios de Ruptura
• Criterio de Coulomb (1736-1806). 
Haciendo ensayos en materiales de
construcción (mampostería) y
suelos.
No hay ruptura si la tensión de corte
no ultrapasa el valor dado por la
expresión:
S = c + ·tg
19/04/2021
6
Criterio de ruptura de MOHR (1882)
• Usando los resultados de varios tipos de pruebas para un material 
(compresión, tracción, corte).
No hay ruptura desde que el círculo
representativo del estado e tensiones se
encuentre en el interior de la envoltoria de
los círculos relativos a estados de ruptura
obtenidos experimentalmente para el
material.
Esta envoltoria no es recta, sino CURVA.
Para pequeños intervalos de ““, sin
embargo, se puede asumir trechos rectos.
Criterio de ruptura de MOHR - COULOMB
Envoltorias curvas son de difícil aplicación. Por esta razón, 
ellas son frecuentemente substituidas por rectas que más 
aproximadamente las representen.
En este caso, la envoltoria de Mohr coincide con la recta 
representativa del criterio de Coulomb, justificándose la 
expresión:
“CRITERIO DE MOHR-COULOMB”
19/04/2021
7
Varias son las formas de representar la resistencia de un suelo.
La utilización de envoltorias, como la de Mohr-Coulomb, es una
de las más comunes y que mejor retratan el comportamiento de
los suelos.
S = c + ·tg
Esta expresión enmascara una
serie de características del suelo
que interfieren en la resistencia.
Una ecuación general que representa la resistencia de los 
suelos, debería ser del tipo:
S = f (c, ’, , e, w, C, H, S, , T,...)
: cohesión
’: tensión efectiva
: ángulo de fricción
e: índice de vacios
w: contenido de humedad
C: composición
H: historia de tensiones
S: estructura
: deformación
T: temperatura
19/04/2021
8
En la práctica es imposible cuantificar las interferencias 
citadas, sin embargo se constata que la utilización de la 
envoltoria de Mohr-Coulomb es una manera eficiente y 
confiable de representar la resistencia del suelo, siendo 
precisamente su simplicidad un gran atractivo para la 
aplicación en la práctica.
Es necesario destacar el hecho de que “” y “” varían 
para un mismo suelo con una serie de factores.
Definir RESISTENCIA para un suelo no es tan simple, 
debido sobretodo a la dificultad e definir ruptura.
La RUPTURA en un suelo es un
concepto complejo, pues incluye:
(1): Ruptura Propiamente Dicha
(2): Deformacion Excesiva
19/04/2021
9
c. Causas físicas de la resistencia de los suelos
Si recordamos la ecuación de resistencia de Mohr-Coulomb:
S = c + ·tg
Vemos que hay dos componentes de resistencia: cohesión (c) y fricción 
()
Los cuales en general son el resultado de enlaces moleculares en las 
superficies de contacto.
1) COHESION
La cohesión consiste en la fracción de resistencia de un suelo que 
existe independiente de cualquier tensión aplicada y que se 
mantiene, aún que no necesariamente a largo plazo, si todas las 
tensiones aplicadas al suelo fueran removidas.
19/04/2021
10
Al respecto cabe resumir a continuación los principales enlaces entre 
partículas.
FUERZAS INTRAMOLECULARES FUERZAS INTERMOLECULARES
- Enlace entre átomos pertenecientes a una misma
molécula.
- Enlace principal
- Muy fuerte, difícil de ser alterado a lo largo del tiempo.
- De poco interés a la ingeniería
- Los principales enlaces aquí presentes son:
1º Iónico
2º Covalente
3º Metálico
- Enlace entre átomos de diferentes moléculas.
- Enlace secundario
- Más débil, pero suficiente fuerte para determinar el arreglo
final de los átomos en los sólidos, factible de ser alterado
a lo largo del tiempo por esfuerzos externos, modificando
con ello las propiedades de los suelos.
- De enorme interés a la mecánica de suelos.
- Los principales enlaces aquí presentes son:
1º Puentes de hidrogeno
* Caso especial de enlace molecular-polar
* Más fuerte
2º Fuerzas de Van der Waals
* Pueden ser alterados con mas facilidad
* Tenemos:
a) Dipolos inducidos
b) Moléculas polares.
Varias fuentes pueden originar cohesión a un suelo:
1º La cementación entre partículas (carbonatos, sílice, óxidos de fierro, 
entre otras sustancias), que responden muchas veces por altos valores 
de cohesión.
2º La acción de fuerzas intermoleculares (tensiones internas o
intrínsecas). Un aspecto interesante se refiere a los tipos e
“enlaces/fuerzas”” proporcionado por las fuerzas intrínsecas; pues
existen evidencias de que además de los enlaces elásticos pueden
ocurrir “junciones” plásticas, como en el caso de los suelos PRE-
CONSOLIDADOS, donde se constata que la resistencia es proporcional a
la presión de pre-consolidación.
19/04/2021
11
La cohesión aumenta con:
• La cantidad de arcilla y actividad coloidal
• Relación de pre-consolidación (OCR)
• Disminución de la humedad.
3º Existe un tipo de cohesión, muy común en la naturaleza, que no 
tiene un origen en la cementación ni en las fuerzas intrínsecas. 
Este tipo de cohesión, denominada de aparente, ocurre en suelos 
parcialmente saturados y se debe al efecto de capilaridad en el 
agua intersticial. Este tipo de cohesión desaparece cuando el 
suelo es totalmente saturado o secado. Su intensidad crece con la 
disminución del tamaño de las partículas.
19/04/2021
12
2) FRICCION ():
La resistencia por fricción de los suelos es el resultado de los 
enlaces moleculares en las superficies de contacto.
Se suele utilizar dos formas diferentes para expresar la resistencia 
por fricción:
1º El otro método consiste en emplear el ángulo de máxima 
oblicuidad (max) que la resultante forma con la normal, este valor 
es alcanzado cuando la fuerza T es capaz de dar inicio al 
desplazamiento relativo de los cuerpos. El ángulo de máxima 
oblicuidad recibe el nombre de ANGULO DE FRICCION ().
19/04/2021
13
ENSAYOS PARA LA DETERMINACION DE LA 
RESISTENCIA DE SUELOS
Tres tipos de ensayos son principalmente utilizados para la
determinación de la resistencia al corte de los suelos:
• Ensayo de corte directo
• Ensayo de compresión triaxial
• Ensayo de compresion simple
SABERES APRENDIDOS
RESUMEN