Resistencia De Los Materiales

RESISTENCIA AL CORTANTE
Fabián Hoyos Patiño IG MSc
Grupo de Geotecnia Escuela de Ingeniería Civil Facultad de Minas

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Objetivos
Reconocer las condiciones de falla de los suelos. Diferenciar las condiciones saturada y no saturada de los suelos Identificar los parámetros de resistencia al cortante. Asimilar los criterios de falla de Mohr-Coulomb, Terzaghi, Bishop y Fredlund.Identificar aplicaciones geotécnicas del concepto de resistencia al cortante Cimentaciones Estructuras de contención Estabilidad de laderas

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Falla por cortante

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Falla por cortante
Los suelos generalmente fallan por cortante

Taludes

Cimentaciones

Superficie de falla

Resistencia al cortante movilizada

Encondición de falla, el esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla es igual o mayor que la resistencia al cortante media del suelo.

Falla por cortante

Superficie de falla

Las partículas de suelo se deslizan unas sobre otras a lo largo de la superficie de falla. De manera

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general no hay rotura de granos individuales. En el caso de suelos residuales serompen los cementantes. 5

Falla por cortante

σ

τ τ

En condición de falla, el esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla (τ) es igual a la resistencia al cortante (τf o s). SIVA
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Falla por cortante / factor de seguridad
Si se define el factor de seguridad al Deslizamiento como la relación entre fuerzas motrices y fuerzas resistentes, o como larelación entre fuerzas de cortante y resistencia de la masa de suelo a lo largo de una superficie dada, su valor mínimo es igual a la unidad.

FS ≥ 1
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Corte directo/cizalladura simple
σ τ σ τ τf τf σ σ

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Corte directo
τ

σ

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Corte directo
τ

τ f = c + σ tan φ
φ

c σ

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10Cohesión y ángulo de fricción
Cohesión: resistencia al cortante bajo un esfuerzo compresivo nulo, resultante de la acción de cementantes en los suelos residuales y de fuerzas electroquímicas en las arcillas.

Ángulo de fricción interna: ángulo cuya tangente es la media del coeficiente de fricción entre las partículas del suelo

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Aparato de cortedirecto

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Representación de estado de esfuerzos: el Circulo de Mohr

σ, τ
σc ∆σ σc

σ1 σ2−σ1=∆σ
2

θ

σ2
2

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σ = σ 1sen θ + σ 2 cos θ τ = (σ 2 − σ 1 ) senθ cos θ
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Tres cuestiones
¿Cómo representar la condición de esfuerzo hidrostático? ¿Cómo representar la condición de compresión no confinada? ¿Qúe significadofísico tienen los valores negativos en las abscisas del Círculo de Mohr?
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Representación gráfica del porceso de carga y falla con Círculos de Mohr
A medida que avanza el proceso de carga crece el circulo de Mohr …

τ

σ

finalmente tiene lugar la falla o rotura del material.

.Y

Envolvente de falla
Si se incrementa la tensión de confinamiento σ1, aumentala tensión necesaria para romper el material. El diámetro del círculo se hace mayor

φ

τ

c

σ
Cada círculo representa la combinación de esfuerzos compresivos necesaria para producir la rotura. La envolvente representa el conjunto de las combinaciones de esfuerzos compresivos y de cortante que dan lugar a la rotura del material

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Círculos de Mohr & envolvente de falla
τ

X YElementos de suelo

Y X σ X ~ falla Y ~ estable

Criterio de falla de Mohr-Coulomb
Un material falla bajo una combinación crítica de esfuerzos compresivos y de cortante. La rotura de un material es producida por una combinación crítica de esfuerzos compresivo y desviador, o por una combinación crítica de esfuerzos compresivo y de cortante y no por el máximo esfuerzo de cortante a que esté...