Falla De Suelos Bajo Esfuerzos Co
cortantes
Unidad de competencia III
Falla de suelos bajo esfuerzos cortantes
Cuando los suelos se someten a esfuerzos cortantes, se distorsionan o
deforman; si la distorsión es lo suficientemente grande, las partículas se
resbalan entre sí, y se dice que el suelo falla al corte.
Una muestra de suelo sometida a un esfuerzo de corte puedepresentar tres tipos de falla:
a) Disgregamiento de sus partículas.
b) Deslizamiento de la masa a lo largo de ciertas líneas de
rotura o falla.
c) Si la masa de suelo es plástica, se produce la Fluencia
plástica.
Falla de una base apoyada sobre un manto de arena en un ensayo en modelo
Teoría de falla de Mohr-Coulomb
Esta teoría consiste en considerar que la resistencia (S)
de un materialpuede medirse por el esfuerzo cortante
máximo (τs o τf) que puede soportar dicho material,
que a su vez es función del esfuerzo normal actuante
en el plano en que ocurra la falla.
Si τs = S; entonces ocurre la falla
Línea de falla
σN = Esfuerzo normal actuante en
el plano de falla.
τs
= Esfuerzo tangencial o
cortante actuante en el plano
de falla.
Línea de falla = líneaenvolvente que
representa todos los posibles valores
de τs asociados a diferentes σN.
φ = ángulo de fricción interna del suelo.
c = cohesión.
+ Cohesivos friccionantes:
(La mayoría de los suelos)
Suelos según su
comportamiento
bajo esfuerzo
cortante
+ Puramente cohesivos o plásticos:
(Arcillas blandas o francas y limos
plásticos)
+ Puramente friccionantes o angulares:
(Arenaslavadas o francas)
Suelos cohesivos friccionantes (c ≠ 0, φ ≠ 0).
Línea de falla
45
Ley de Mohr-Coulomb
2
Suelos cohesivos puros (c ≠ 0, φ = 0).
Ley de Mohr-Coulomb
Suelos puramente friccionantes (c = 0, φ ≠ 0).
Ley de Mohr-Coulomb
Actualmente, la teoría de Mohr-Coulomb se utiliza con las siguientes modificaciones:
• El ángulo de fricción interna (φ) noes una constante, sino que depende
principalmente de:
La compacidad del suelo.
La forma y tamaño de los granos o partículas.
Los niveles del esfuerzo normal.
La granulometría.
• El parámetro c, de cohesión, depende del contenido de humedad presente en el suelo.
• El esfuerzo normal (σ) deberá ser efectivo.
La ecuación quedaría:
u = Presión en exceso de la
hidrostática opresión neutral
Si expresamos el criterio de Mohr-Coulomb en término de los esfuerzos de falla, quedaría:
Línea de
falla
1 3Tan2 45 2cTan 45
2
1
Tan2 45 N
3
2
O, también:
3
1
1
1
N
2
Tan 45
2
2
Pruebas para medir la resistencia al corte del suelo
+ De corte directo
+ Decompresión
simple
De
laboratorio
+ Lenta (consolidada, drenada)
+ Triaxiales; de
compresión y de
extensión
+ Rápida consolidada
(consolidada, sin drenaje)
+ Rápida ( sin consolidación,
sin drenaje)
+ De penetración estándar (SPT)
De
campo
+ De penetración de cono (CPT)
+ De la veleta
a) Prueba de corte directo.
Esta prueba se aplica especialmente en arenas y consisteen aplicarle
esfuerzos normales (σ) y cortantes (τ) a un espécimen de suelo.
Máquina de corte directo
a) Prueba de corte directo.
N
R
N
A
R
S
A
A = área de la sección
transversal del espécimen
a) Prueba de corte directo.
Esfuerzo
cortante (S)
Se realizan varias pruebas y
se trazan los puntos σ-τ de
cada muestra; al ajustarle
una línea recta a los puntos
seobtiene la línea de falla
del material.
φ
Esfuerzo normal (σ)
b) Prueba de compresión simple (Cs). En esta prueba se utiliza un
prisma o cilindro de suelo con una altura de 1.5 a 2 veces el
diámetro medio, el cual se carga hasta la falla por compresión
simple (sin confinamiento lateral), haciendo la prueba con suficiente
rapidez para que la muestra no pierda humedad.
P
P
qu...
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