Resistencia Al Corte II-2013

Introducción a la Mecánica de Suelos

RESISTENCIA

AL

CORTE

RESISTENCIA AL CORTE

LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS

TENSIONES EN UN PLANO GENÉRICO

CRITERIOS DE ROTURA

ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DE SUELOS

LA RESISTENCIA DE LAS ARENAS

LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS

ENSAYOS DE LABORATORIO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL

PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS

LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS

ángulo de rozamiento - ϕϕϕϕ

cohesión - c

roturaen suelos

fenómenos de corte

++++

en un plano σσσσ ττττ++++normal rasante

problemas deresistencia de

suelos

interesan únicamente

σσσσ1 y σσσσ3

CÍRCULO DE MOHR

TENSIONES EN UN PLANO GENÉRICO

efecto de la presión de poros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

procedimiento más antiguo de determinación de la resistencia al corte de los suelos

se aplica una tensión normal en un plano y se verifica la tensión rasante que provoca la rotura

se basa directamente en el Criterio de Coulomb: τ τ τ τ = c + f • σσσσ

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

se aplica inicialmente una fuerza vertical N, que se

mantiene constantedurante el ensayo

una fuerza tangencial T,aplicada en la parte

móvil que contiene la mitad superior de la

muestra, se aumenta gradualmente, provocando un desplazamiento

suelosuelo

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

caja de corte y accesorios

equipo de corte directo

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

FASE I : MONTAJE - se prepara la muestra y se ensambla dentro del equipo de corte directo

FASES DEL ENSAYO

FASE II : CONSOLIDACIÓN - se aplica la carga vertical (N) y se procede a la consolidación de la muestra (anulación de presiones neutras)

FASE III : CORTE - se aplica la carga horizontal (T) de manera incremental, hasta alcanzar la rotura de la muestra

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

FASE II : CONSOLIDACIÓN

Se aplica la carga N y se mide la variación de altura de la muestra a lo largo el tiempo

ARCILLAS: se determina la velocidad a utilizar en fase de corte en función del t50,para asegurar condiciones drenadas

trotura= 50 t50

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Las fuerzas T y N, divididas por el área de la sección transversal de la

probeta, indican las tensiones ττττ y σσσσ que actúan en el plano de falla

Se mide la deformación vertical (∆∆∆∆h), indicando si existe aumento o disminución del volumen de la probeta de suelo durante el proceso de corte

Se grafican la tensión ττττ y la deformación vertical ∆∆∆∆h en función del desplazamiento en el sentido del corte (d)

FASE III : CORTE

Manteniendo N cte se aplica T en forma incremental

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Realizándose ensayos con diversas tensiones normales, se obtiene la envolvente de resistencia

ττττ = c + σσσσ . tg ϕϕϕϕ

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

antes de la aplicación de las tensiones rasantes, el plano horizontal, es el plano principal mayor

es un ensayo muy sencillo, sin embargo el análisis del estado de tensiones durante el proceso de carga es bastante complejo

con la aplicación de la fuerza T ocurre una rotación de los planos principales, y las tensiones son conocidas en un solo plano

aunque se imponga que el corte ocurra en el plano horizontal, este corte puede estar precedido de roturas internas en otras direcciones

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

El control de las condiciones de drenaje no es fácil, ya que no hay como impedirlo

en ARENAS los ensayos son siempre realizados de manera tal que las presiones de poros se disipen, y los resultados son considerados en términos de tensiones efectivas (ensayos drenados)

en el caso de las ARCILLAS, se pueden realizar ensayos drenados, que resultan muy lentos, o ensayos no drenados. Los ensayos no drenados deben ser rápidos, de manera de impedir la salida del agua durante el proceso de carga

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

se estudia la resistencia del sueloimponiendo una superficie de rotura.

3 fases: MONTAJE, CONSOLIDACIÓN yCORTE

como se desconoce la variación de la presión neutra, se controla la velocidad de desplazamiento horizontal para asegurar el drenaje

no se posible determinar el estado de tensiones en la muestra; solo se conoce un punto del Círculode Mohr de rotura

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

para N cte:

se aplica T, y se mide el desplazamiento horizontal d y la deformación vertical ∆∆∆∆h

realizándose ensayos con diferentes N, se obtiene la envolvente de resistencia

ττττ = c + σσσσ . tg ϕϕϕϕ

CASO DE OBRA

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

1.157

0.996

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0.996

Peso Específico γγγγ����

Cohesión c����

Ángulo de Rozamiento φφφφ����

ENSAYOS DECORTE

DIRECTO

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0 2 4 6 8 10 12desplazamiento horizontal (mm)

tau

(kg

/cm

2)

CD1

CD2

CD3

Des

pl.

Ver

t.

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0 2 4 6 8 10 12

desplazamiento horizontal (mm)

CD1

CD2

CD3

Des

pla

zam

ien

to V

erti

cal

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

σ (kg/cm2) τ (kg/cm

2) c (kg/cm2) tg φ R2

0.290 0.184

0.549 0.411 Ensayo a

humedad

natural 1.099 0.887

0.00 0.87 1.00

0.186 0.174

0.290 0.257

Muestra 1

(ladera)

ρρρρ=1.58 g/cm3

w=21.5% (*) Ensayo

inundado

0.517 0.454

0.01 0.85 1.00

ττττ = 0,87 σσσσ - 0,07

R2 = 1,00

ττττ = 0,85 σσσσ + 0,01

R2 = 1,00

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3

σ (kg/cm2)

τ (k

g/c

m2

)

Ensayo seco

Ensayo inundado

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

σ (kg/cm2) τ (kg/cm

2) c (kg/cm

2) tg φ R

2

0.188 0.324

0.406 0.630 Ensayo a

humedad

natural 0.855 1.019

0.17 1.02 0.98

0.293 0.182

0.254 0.195

Muestra 2

(base)

ρρρρ=1.56 g/cm3

w=17.5% (*) Ensayo

inundado

0.185 0.201

0.19 0.00 0.01

ττττ = 1,02 σσσσ + 0,17

R2 = 0,98

ττττ = 0,00 σσσσ + 0,19

R2 = 0,01

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1

σ (kg/cm2)

τ (k

g/cm

2)

Ensayo seco

Ensayo inundado

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

1.796

CASO DE USO EN OBRA – Terraplén AFE, Paso de los Toros

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

1.682