Esfuerzo Cortante

ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS
RESISTENCIA AL CORTE DE UN SUELO
Esta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de contención.

Ecuación de falla de Coulomb
Coulomb observó que si el empuje de un suelo contra un muro produce un desplazamiento en el muro, en el sueloretenido se forma un plano recto de deslizamiento. Él postuló que LA MÁXIMA RESISTENCIA AL
CORTE, f, en el plano de falla, está dada por:

Dónde: = Es el esfuerzo normal total en el plano de falla.
= Es el ángulo de fricción del suelo (por ejemplo, arena)
c = Es la cohesión del suelo (por ejemplo, arcilla).
Esta es una relación empírica y se basa en la LEYDE FRICCIÓN DE AMONTON para el deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un término de cohesión c para incluir la Stiction propia del suelo arcilloso. En los materiales granulares, c = 0 y por lo tanto:

--------------------- Suelo granular

Contrariamente, en suelos puramente cohesivos, = 0, luego:

------------------------------ Suelo cohesivo puro

Pero laecuación (12.1) no condujo siempre a resultados satisfactorios, hasta que TERZAGUI publica su expresión = ’ + U con el principio de los esfuerzos efectivos (el agua no tiene cortante). Entonces:

Puesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en el suelo los análisis deben hacerse en esos términos, involucrando c’ y ’, cuyos valores se obtienen del ENSAYO DE CORTE DIRECTO:Aplicando al suelo una fuerza normal, se puede proceder a cizallarlo con una fuerza cortante. El movimiento vertical de la muestra se lee colocando un de formímetro en el bastidor superior. El molde no permite control de drenaje, que en el terreno pueden fallar en condiciones de humedad diversas (condición saturada no drenada, parcialmente drenadas o totalmente drenadas), para reproducir lascondiciones de campo se programa la velocidad de aplicación de las cargas. En arenas, como el drenaje es libre, el ensayo se considera drenado. Para arcillas, la incertidumbre queda, por lo que se recurre al TRIAXIAL
CURVAS TÍPICAS EN ARENAS DENSA Y SUELTA (drenadas)
En las arenas sueltas, el volumen disminuye durante el corte porque las partículas se DENSIFICAN en el plano de corte. En las densas,se presenta DILATANCIA porque la trabazón de los granos hace que se separen para facilitar los desplazamientos relativos y el corte entre granos. En ambas, se observa = cte. y V = cte., para grandes valores de la deformación. En estas condiciones se considera se considera la muestra en el ESTADO DE RELACIÓN DE VACÍOS CRÍTICA. En las densas, si aumenta , la rata de dilatancia disminuye hasta elvalor crítico y el cortante, hasta un valor residual, que es igual al de la arena suelta para ese nivel de esfuerzos.

CURVAS TÍPICAS EN ARCILLAS PC Y NC (condición drenada)
Para arcillas NC la caída del esfuerzo desde el pico hasta el residual (curva -) se asocia con la orientación gradual del esqueleto mineral, colocándose paralelo al plano de falla. En las arcillas PC, la caída de esmayor, por efecto de la dilatancia que se pone en evidencia en la figura ( ΔV0 - ). Para alcanzar el estado RESIDUAL se demandan valores de muy elevados. La diferencia entre pico y residual, permite establecer el ÍNDICE DE FRAGILIDAD (IF).

La ENVOLVENTE de falla muestra que le corresponde al ensayo de corte directo, con muestra drenada, para cada tipo de arcilla. Las arcillas PC muestran elvalor C’ en el intercepto del eje f, con valores entre 5 y 30 m2/ KN . Para arcillas fisuradas, el valor de C’ medido en laboratorio, en el campo tiende a cero con el tiempo, y la envolvente pasa por el origen.

El valor de ’ no es afectado por la pre consolidación, y por lo general está en el rango ’ = 20° - 30°. El residual es tan bajo como r = 9° en arcillas con índice de plasticidad (IP)...