Resistencia al corte

Mecánica de Suelos I
Edilma Lucía Gómez Paniagua

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RESISTENCIA AL CORTE DE LOS SUELOS

En la mayoría de los problemas de ingeniería sólo la resistencia al corte merece ser
considerada. Aunque los suelos están sometidos a esfuerzos de compresión, tracción
y de cizalladura o de corte, la resistencia que tienen a los de compresión es tan alta y la
que tienen a la tracción tan baja queel interés del ingeniero se centra sólo en la
resistencia al corte.
14.1.

TEORÍA DE FALLA MOHR-COULOMB

La teoría de falla de uso tradicional en mecánica de suelos es la de Mohr-Coulomb, una
generalización de las teorías de falla propuestas separadamente por Coulomb y Otto
Mohr. Esta teoría, establece que la rotura por corte en un punto de una masa de suelo
ocurre cuando el esfuerzocortante en una dirección dada “τ" llega a igualar a la
resistencia a la cizalladura en esa misma dirección “s”, la cual depende de la cohesión
y de la fricción interna de los granos, y está dada por la siguiente expresión.
s = c + σTagφ

En esta expresión “s” es la resistencia al corte del suelo en un punto dado y en una
dirección determinada, “c” es la cohesión entre las partículas, “σ” es elesfuerzo normal
a la dirección para la cual se considera la resistencia a la cizalladura o al corte y “φ” es
el ángulo de fricción interna del suelo.
En cuanto al esfuerzo “σ” debe entenderse que se trata siempre del esfuerzo efectivo
que es el que da la resistencia al corte por fricción, por lo que es más correcto escribirla
de la siguiente manera.

s = c + σ Tagφ = c + (σ − u )Tagφ
Encuanto al valor de la cohesión “c”, debe entenderse que esta no es una constante
del material, como lo propuso inicialmente Coulomb, sino una función que depende del
contenido de humedad gravimétrica el suelo (w). De esta manera, la expresión podría
rescribirse así:
s = f ( w) + (σ − u )Tagφ

En un sistema de coordenadas con eje horizontal representando los esfuerzos
normales y eje verticalrepresentando los esfuerzos tangenciales o de corte, dicha
ecuación representa una recta que se conoce con el nombre de recta de
Mohr-Coulomb, tal como se indica en la Figura 14.1. Las ideas más recientes sobre
resistencia al corte, aplicadas a suelos compresibles, hacen necesario establecer una
distinción entre las arcillas normalmente consolidadas para las que la ley lineal parece
seguirsiendo satisfactoria con la ordenada en el origen nula (c = 0) y las
preconsolidadas en las que la laye lineal ha tenido que ser sustituida por otra más
compleja.
Resistencia al corte de los suelos
14-1

Mecánica de Suelos I
Edilma Lucía Gómez Paniagua

Figura 14.1. Envolvente de Mohr-Coulomb
Aunque la teoría de falla de Mohr-Coulomb ha dado en general buenos resultados
prácticos en lossuelos, existen otras teorías de falla que aunque pueden ser un poco
más complejas son mucho más aproximadas a la realidad.
14.2.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Los ensayos tradicionales que se realizan en el laboratorio para el estudio de la
resistencia al corte de un suelo son los de corte directo, compresión simple y
compresión triaxial. Con estas pruebas se pretenden determinar los valores dec y φ y
también estudiar las relaciones esfuerzo-deformación en los suelos.
El ensayo de corte directo consiste en someter una muestra cilíndrica aplanada o
prismática de sección cuadrada, de suelo confinada lateralmente dentro de una caja
metálica, a una carga normal N para aplicarle luego una carga tangencial T, que se
aumenta gradualmente hasta hacer fallar el espécimen por rotura através de un plano
preestablecido, tal como se esquematiza en la Figura 14.2.
N
N

Placa Metálica

Espécimen de suelo
de área transversal A

Piedra Porosa
T

T

A

B

Suelo

Plano de falla predeterminado
Piedra Porosa

Figura 14.2. Muestra de suelo sometida a un ensayo de corte directo
Las piedras porosas superior e inferior proporcionan drenaje libre a muestras saturadas...