suelos

Notas de Resistencia al Esfuerzo Cortante

RESISTENCIA AL
ESFUERZO CORTANTE
Estos
problemas
serán
atacados
ampliamente en el segundo curso de
Mecánica de Suelos, para efectos de este
primer curso, discutiremos solamente las
expresiones que establecen tal resistencia
(S) y las pruebas de laboratorio que permiten
conocerla. Históricamente, Coulomb, en 1776
ataca el problema bajo lahipótesis inicial que
dicha resistencia era debida a las
propiedades de fricción existente en las
superficies de contacto de las partículas.
(Figura 1.2)

Todo estudio de Mecánica de Suelos consta
centralmente de dos aspectos:
1. Cálculo y análisis de asentamientos.
2. Análisis de estabilidad.
Para la discusión de los asentamientos,
resulta imprescindible el uso de la teoría de
laconsolidación de Terzaghi; en lo que se
refiere a los “Análisis de Estabilidad” habrá
que atender no a las resistencias y en
concreto a la resistencia al corte.
Usualmente, en Ingeniería estos “Análisis de
Estabilidad” se refieren a:

Donde el peso del cuerpo es “W”, el área
decontacto “A”, la carga aplicada “P”, la
carga total a la superficie de deslizamiento es
”N”.

a) Estructuras
decontención
de
rellenos.
b) Taludes en excavaciones o en otros
lugares u obras.
c) Cimentaciones, para lo cual se
evalúa la “Capacidad de soporte” o
de carga.
Las principales teorías que se evocan al
problema, lo hacen suponiendo superficies
de falla que acotan “cuñas”, las cuales a su
vez se supone que se mueven como cuerpos
rígidos, movimientos que se logran solo si se
vence laresistencia al corte (S) que el suelo
ofrece en la superficie supuesta de falla.
(Figura 1.1)

CUÑA

Resulta obvio, de acuerdo a la física
elemental que:

F ≈Ν

F=μ N

1

donde µ es constante de proporcionalidad
(Modulo de fricción)

CUÑA

E

S

S
S
S
SUPERFICIES SUPUESTAS DE FALLA
CUÑA
S = RESISTENCIA AL ESFUERZO COTANTE DEL SUELO
S

CUÑA = SUPUESTA COMO CUERPO RIGIDOFigura 1.1 Analisis de estabilidad de masas de tierra, donde interviene la resistencia al esfuerzo cortante del suelo

3

Notas de Resistencia al Esfuerzo Cortante

Para algun cuerpo:
P

Para el suelo:

N=P+W

A

F
R

W

F
Superficie de
deslizamiento

F

F
R

N
N

Figura 1.2 Modelo de fricción aplicado al suelo.

de 1:

μ =

F
N

por lo tanto:
= tan φS = σ tan θ

y de la figura 1.2:
F = N tan φ

por lo tanto:

μ = tan θ

Ley de la resistencia para suelos puramente
friccionantes.
(arenas
y
gravas
limpias)
donde"σ” es esfuerzo normal actuante en la
superficie de deslizamiento,”S” es el esfuerzo
tangencial actuante en la superficie de
deslizamiento, “θ” es el ángulo de fricción
interna ( constante del material).

2

Deacuerdo a la expresión 2 es posible
representar a la naturaleza friccionante por
un ángulo, este ángulo ha sido llamado por
ello: ángulo de fricción interna.
El ángulo de fricción interna ( θ ), resulta ser
el ángulo de inclinación de la fuerza
resultante “R” respecto a la normal a la
superficie de deslizamiento; esta aseveración
es aplicada de manera cotidiana en el
próximo curso deGeotecnia II.
Sustituyendo:

La expresión
I establece, que a
confinamiento nulo (σ = 0) la resistencia al
esfuerzo cortante (S) es nula, (S = 0) esto
es cierto solo en algunos suelos, los
granulares ( arena y gravas limpias), pues en
ellos si es posible suponer que la resistencia
al corte se debe exclusivamente a la fricción;
pero existen otros suelos en los que se
supone
inicialmente
comoconstante
dependiente del nivel de esfuerzos “σ”.Así:

μ = tan θ

S=C

en la expresión 1:

Ley de resistencia para suelos “puramente
cohesivos” (arcillas y algunos limos).

dividiendo entre el área A:

A

II

donde “C” es la = Cohesión

F = N tan θ

F

I

=

N
A

Los suelos que tengan cohesión y fricción (
suelos – cohesivos – friccionantes ) exhibirán
una ley de...