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06 resistencia al corte

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  • 1. Indice INDICE• CRITERIO DE ROTURA• ENSAYOS DE RESISTENCIA AL CORTE• CONDUCTA ESFUERZO-DEFORMACION• RELACIÓN MOHR - COULOMB• DIAGRAMAS p-q• PARAMETROS DE ESTABILIDAD Indice 1 1
  • 2. RESISTENCIA AL CORTE Criterio de Rotura Conocida la resistencia al corte se puede determinar, entre otras: • La presión de tierras sobre estructuras de contención • La capacidad de soporte de zapatas y losas • La estabilidad de taludes en cortes o terraplenes • La altura máxima para excavaciones con taludes verticales • La resistencia al corte entre suelo y pilotes. CRITERIO DE ROTURA Se basa en la mecánica elemental , en donde : N F T=Nxµ τ = c + σ tgφ φ => µ = tgφ φ uxNLos principales ensayos son :• Corte directo - Ensayo no consolidado no drenado UU - Ensayo consolidado no drenado CU - Ensayo consolidado drenado CD• Compresión confinada o Triaxial - Ensayo no consolidado no drenado UU - Ensayo consolidado no drenado CU - Ensayo consolidado drenado CD• Compresión no confinada o Compresión simple CNC• El Método Empírico de cálculo del esfuerzo cortante es función del N spt 2 2
  • 3. 3 3
  • 4. TIPOS DE ROTURA DE LOS SUELOLa forma de rotura al fallar una muestra, depende del tipo de suelo : τ τ τ ε ε ε Rotura General Falla por o Falla Frágil Rotura Local Punzonamiento o Falla PlásticaSuelos con DR > 70% Suelos con 40%< DR < 70%• Arenas compactas • Arenas medias a sueltas • Suelos compresibles y• Arcillas duras • Arcillas Medias blandos ENSAYO CORTE DIRECTO• Se grafica :- Deformación tangencial v/s τ τ- Esfuerzos τ v/s σ alla- Deformación tangencial v/s deformación a de f Líne normal• Existen dos posibilidades de ensayo : σ- Esfuerzo controlado φ- Deformación controlada c • Desventajas : - No se conocen esfuerzos en otros planos que no sea el determinado - Fuerza la dirección y localización del plano de falla - Su uso es posible sólo en suelos de falla plástica τ = c + σ tg φ - El área varía durante la aplicación de la fuerza 4 4
  • 5. τCorte directo φ σ- Ensayo consolidado drenado CD- Ensayo consolidado no drenado CU τ- Ensayo no consolidado no drenado UU φc σ τ cu σ 5 5
  • 6. 6 6
  • 7. ENSAYO TRIAXIAL • Se utiliza en cualquier suelo • Se pueden variar a voluntad las presiones actuantes en las direcciones ortogonales. Se consideran iguales los esfuerzos en 2 direcciones. • El suelo está sujeto a presiones horizontales a las que se le da la presión deseada. • Se aplica una presión de confinamiento y luego, σ 1 hasta la rotura τ = c + σ tg φ σ1−σ3• Ventajas : - Control de la presión de confinamiento ef alla - Control de la presión de poros - Simula condiciones iniciales isotrópicas Lín ea d o anisotrópicas - Permite obtener parámetros totales c y φ σ y efectivos c’ y φ’ φ c Las modalidades de ensayo para Corte Directo y Triaxial son las que se señalan a continuación : CD CU UUCONSOLIDADO DRENADO CD Línea de• Ensayo lento para obtener la condición falla CD de falla.• Se aplica presión de confinamiento σ 3 y luego carga axial σ 1• Parámetros efectivos c ‘ y φ ‘ τ = c’ + σ’ tg φ ’ 7 7
  • 8. CONSOLIDADO NO DRENADO CU Línea de falla CU• Rapidez media• Muestra se consolida bajo presión σ 3• Incremento rápido de carga axial. No se permite variación de volumen• No existe consolidación adicional durante la falla . Se mide µ• Parámetros totales y efectivos c, φ , c’ y φ‘ τ = c +σ tg φ σNO CONSOLIDADO NO DRENADO UU τ = cu• Ensayo Rápido• No se permite la consolidación de la muestra =>µ µ• No se conocen esfuerzos efectivos, ni su distribución• Es el ensayo de resistencia al corte en arcillas saturadas normalmente consolidadas ( qu ) 8 8
  • 9. ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA CNC Se utiliza en suelos cohesivos y granulares finos • Presión atmosférica rodea al suelo • Requiere muestras inalteradas • Permite encontrar σ v/s ε , σ v/s τ y qu = σ 1 τ max= qu /2 = Cu τ φ=0 Cu σ σ3 = 0 qu = σ1 RESISTENCIA AL CORTE τ SUELO GRANULAR : Ej . Arena de playa c = 0 φ σ τ = σ tg φ SUELO COHESIVO τENVOLVENTE Ej. Arcilla plástica φ = 0DE ROTURAEN SUELOS c σ τ=c τ SUELO MIXTO Ej.Maicillo φ y c mayor que 0 φc σ τ = c + σ tg φ 9 9
  • 10. RELACION MOHR-COULOMB CRITERIO DE ROTURA DE COULOMB σ1 Planos Principales: Planos perpendiculares u ortogonales, donde las tensiones de corte son nulas. Definen Tensiones principales, que son tensiones normales σ3 a los planos principales. σ2 RELACION MOHR - COULOMB σθ Análisis bidimensional σ1 y σ3 ) τθ Plano con fatigas mayor y menor ( Determina σθ y τθ en cualquier dirección y σ1 θ en el momento de falla por corte de un suelo : “ Si se conocen las magnitudes y las tensiones principales y sus direcciones, es σ3 siempre posible determinar la tensión normal y de corte en cualquier otra dirección “ Dirección de σ1 RELACION MOHR-COULOMB Círculo de MohrSe establecen 3 casos : σ1• K = 1 => σ v = σ h => Medio Isotrópico• K > 1 => σ h = σ 1; σ v = σ 3 ; σ 2 = σ 1 = σ h σ3 => Suelo Preconsolidado θ• K < 1 => σ v = σ 1 ; σ h = σ 3 ; σ 2 = σ 3 = σ h => Suelo Normalmente consolidadoPor lo tanto, es posible realizar análisis bidimensional El Círculo de Mohr representa todos τ los pares de valores ( σ , τ ) posibles en un suelo sometido a tensión, conociendo magnitud y dirección de σ1 ( σθ , τθ ) y σ3. τθ Por otro lado, la ecuación de Coulomb σ1 − σ3 representa la relación entre σ y τ en el 2 momento de la falla por corte θ σ σ3 σθ σ1 σθ = σ1 + σ3 + σ1 - σ3 ·cos(2θ) 2 2 σ1 + σ3 τθ = σ1 - σ3 · sen (2θ) 2 2 10 10
  • 11. RELACION MOHR-COULOMB τ θ = ángulo que forma el plano de lla rotura con el plano principal (σ1+σ3 )/ 2 e fa n od En la falla : Pla (σθ , τθ) M τθ θ=π+φ(σ1−σ3 )/ 2 4 2 D φ c θ 2θ σ 2r σ1 = σ3 + 2 (1) A O σ3 σθ 0 σ1 sen φ = r / ( c / tg φ + σ3 + r ) r = c cos φ + σ3 sen φ 1- sen φ 1-sen φ Reemplazando en (1) σ1 = σ3 + 2 r = σ3 + 2 ( c cos φ + σ3 sen φ ) 1- sen φ 1-sen φ Estableciendo proporciones geómetricas y operando, se obtiene : σ1 = σ3 tg 2 ( π + φ ) + 2 c ·tg ( π + φ ) Si Nφ = tg 2 ( π + φ ) φ 4 2 4 2 4 2 => σ 1 = σ 3 Ν φ + 2 c Nφ φ Si φ = 0 => qu = σ 1 = 2 cu DIAGRAMAS p-q ENVOLVENTE DE FALLA • Es la tangente que une una serie de τ σ tg φ + círculos de Mohr en estado de falla τ =c • Significado : - Si un círculo queda por debajo, es estable para ese estado de esfuerzos φ c - Si el círculo toca al envolvente de falla, entonces, alcanzó la falla σ Caso 1 Caso 2 TRAYECTORIA DE TENSIONES τθ Representación de sucesivos estados de q D carga de la muestra. Es posible su C representación mediante dos formas : - Círculo de Mohr σ 3 = cte. σ 1 = variable σθ B A B C D - Diagrama p - q , en donde : A p = (σ 1 + σ 3 ) / 2 σ q=(σ1−σ3)/2 p 11 11
  • 12. COMPRESIÓN COMPRESIÓN COMPRESIÓN CORTE DIRECTO ISÓTROPA CONFINADA TRIAXIAL σ3 = cte Ν = cte σ1= σ3 eh = 0 aplicando N aplicando Τ. Condiciones ∆σ1 básicas T Tipo de deformación q q q q Trayectorias de esfuerzos p p p p Estudio de def. Muy simple, La prueba má Prueba sencilla s Finalidad volumétricas se aproxima utilizada para para determinar puras a condiciones estudios σ − ε τ in situ. PARAMETROS DE ESTABILIDAD • Ensayos: - Compresión no confinada CNC - Corte Directo UU • Parámetros: - φ = 0 CORTO PLAZO - c = cu = qu / 2 • Condición: - Existen µESTABILIDAD LARGO PLAZO • Ensayos: - Corte Directo CD - Triaxial CD • Parámetros: -φ= φ‘ -c=c‘ • Condición: -µ=0 12 12
  • 13. 13 13