RESISTENCIA CORTANTE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

RESISTENCIA CORTANTE
DE LOS SUELOS
Dr. Ing. Zenón Aguilar Bardales

CENTRO PERUANO JAPONÉS DE INVESTIGACIONES
SÍSMICAS Y MITIGACIÓN DE DESASTRES - CISMID

CONCEPTO DE ESFUERZO EFECTIVO

σv
A

σ v = γ m .h
σ 'v = σ v

σv

h
A

σ v = γ sat .h
σ 'v = σ v − μ
σ 'v = γ '.h

h

ANALOGÍA MECÁNICA DE TERZAGHI

Piston

RESISTENCIACORTANTE DE LOS SUELOS

N

N

T
F

F

T

T = μN

T
N
τ = ,σ v =
A
A
τ = σ 'v tgφ

τ = c + σ 'v tgφ

MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA AL CORTE
Y DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

Ensayos de laboratorio
Corte directo
Compresión triaxial
Compresión no confinada
Consolidación isotrópica

Ensayos “in situ”
Aparato de veleta de corte
Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
Ensayo de Penetración con Cono Holandés(CPT)
Ensayo de Carga Directa
Ensayo de Corte Directo Insitu

ENSAYO DE CORTE DIRECTO
Objetivo:
Medir la resistencia cortante de suelos granulares.
Equipo:
Se utiliza el aparato para Corte Directo (caja partida
una fija y la otra se puede mover horizontalmente con
una fuerza horizontal aplicada).
Procedimiento del Ensayo:
- Colocar el espécimen al interior de la caja
- Aplicar esfuerzo vertical
-Aplicar esfuerzo horizontal hasta la falla

σ=

N
A

τ=

F
A

Esquema del Aparato de Corte Directo

ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELO ARENOSO
N

Esfuerzo
Cortante

S = c + σtanφ
S1
R

S2
S3

T
T

S4
φ
σ1

(a)

σ2

σ3

(b)
(a)
(b)

Diagrama esquemático del equipo usado en el ensayo.
Gráfica para obtener el ángulo de fricción, φ

σ4

Esfuerzo
Normal

τ

τ

φ

φ
C

σ

σ
Envolvente de falla para unaarena
seca ensayada en corte directo

Envolvente de falla para una arcilla
dura ensayada en corte directo

Deformimetro para medir desplazamientos
verticales y observar la consolidación en
ensayos “consolidados”
Juego de tornillos para fijar en
posición la cabeza de carga
Pasadores de alineación
asegurarse de removerlos antes
de aplicar la carga horizontal

Deformimetro para medir
el desplazamientolateral
Pυ

Piston de carga

Espacio ligeramente
mayor que el tamaño
de la máxima
partícula en la muestra
Bordes estriados para
retener la muestra

Muestra de Suelo

Juego de tornillos para separar las
partes de la caja de corte. Retrocederlos
después de ajustar los tornillos contra
el pistón o bloque de carga

Detalles del Ensayo y la Caja de Corte Directo

Ensayo de corte Directo : ASTM D3080CARGA NORMAL:
Se aplica por un mecanismo
de suspensión y palanca
Tornillos que mantienen
unidas las dos mitades
de la caja de corte

Tornillos separadores

Muestra de
CAJA CORTANTE:
Se aplica con un
gato de tornillo

CARGA CORTANTE:
Se mide con un anillo de carga
o celda de carga

Suelo

Placas acanaladas para
ayudar a una mejor distribución
del esfuerzo cortante
(perforadas en las pruebasdrenadas

Piedras porosas
(en pruebas drenadas)
CAJA DE CORTE DIRECTO

Resistencia Residual : Anillo de Corte
Directo
σn
MUESTRA PARA PRUEBA
RÁPIDA DE CORTE
Bishop et al, 1964
Bromhead , 1979

t
t

t
t

ENSAYO TRIAXIAL
Objetivo:
Medir la resistencia cortante de diferentes tipos de suelos en
diferentes condiciones de carga y drenaje.
σ3

σd

σ3

σ3

σ3
1° ETAPA

+

σ1

=
σd

σ1 = σ1 − μ
σ3

σ3

σ12° ETAPA

σ1 = σ 3 + σ d
σd = σ 1 − σ 3

μ

σ3 = σ3 − μ

Tipos de Ensayos Triaxiales
- Ensayo No Consolidado - No Drenado (UU)
Construcción rápida en arcillas blandas
Análisis al final de la construcción de presas de tierra
- Ensayo Consolidado - Drenado (CD)
Construcción en arenas.
Construcción lenta en arcillas.
Análisis en el estado de infiltración constante de presas de tierra.
- EnsayoConsolidado - No Drenado (CU)
Construcción rápida sobre arcillas sobreconsolidadas.
Análisis de desembalse rápido de presas de tierra.

Esfuerzo Cortante
Pistón

Roca
Porosa

Cámara de Lucita

Membrana
Elástica
Espécimen
de Suelo

Cámara con fluido
(agua)

Placa
Base

Esfuerzo
Efectivo

Roca
Porosa
Válvula

Para drenaje y/o
Mecanismo para la presión de
Poros de agua
Diagrama Esquemático del Equipo...