ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN........................................................................................................................................2

2. OBJETIVOS.................................................................................................................................................2

3. RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE..........................................................................................3

3.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES..................................................................................................33.2 RESISTENCIA MÁXIMA O RESISTENCIA PICO.........................................................................43.3 RESISTENCIA RESIDUAL...............................................................................................................43.4 PARÁMETROS DE PRESIÓN DE POROS....................................................................................53.5 CÍRCULO DE MOHR........................................................................................................................53.6 ENVOLVENTE DE FALLA...............................................................................................................6

4. ENSAYOS PARA DETERMINAR EL COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS...............................7

4.1 PRUEBAS DE COMPRESIÓN TRIAXIAL DE RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE. 74.1.1 Resistencia al esfuerzo cortante en suelos cohesivos-friccionantes...................74.1.2 Descripción del triaxial........................................................................................................94.1.3 Limitaciones del aparato triaxial.....................................................................................9

4.2 ENSAYO DE CORTE DIRECTO....................................................................................................134.2.1 Metodología del ensayo....................................................................................................154.2.2 Procedimiento.......................................................................................................................164.2.3 Observaciones......................................................................................................................18

4.3 ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN...................................................................................................184.3.1 Equipo y Materiales............................................................................................................184.3.2 Procedimiento.......................................................................................................................19

5. COMPORTAMIENTO DE SUELOS.......................................................................................................21

5.1 COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS NO COHESIVO (GRANULARES).............................215.1.1 Preliminares..........................................................................................................................215.1.2 Concepto de tensión efectiva.........................................................................................225.1.3 Relaciones tensión-deformación de suelos granulares..........................................23

5.2 COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS COHESIVOS.............................................................245.2.1 Preliminares..........................................................................................................................245.2.2 Comportamiento de los suelos finos bajo estados de carga................................245.2.3 Cohesión en suelos finos..................................................................................................255.2.4 Ensayo de Atterberg...........................................................................................................25

6. NORMAS APLICABLES AL COMPORTAMIENTO DE SUELOS......................................................27

6.1 NORMAS PERUANAS...........................................................................................................................276.2 CORRESPONDENCIA CON NORMAS INTERNACIONALES.....................................................................27

7. EJERCICIOS..............................................................................................................................................28

7.1 ENSAYO TRIAXIAL...............................................................................................................................287.2 ENSAYO DE CORTE DIRECTO............................................................................................................317.3 ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN.............................................................................................................34

8. CONCLUSIONES.....................................................................................................................................41

9. BIBLIOGRAFÍA.........................................................................................................................................42

Mecánica de Suelos I

COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS FRENTE A LAS CARGAS

1. INTRODUCCIÓN

Los suelos son materiales complejos que exhiben un rango amplio de comportamientos

mecánicos que dependen de la composición y estructura del suelo, del historial de

tensiones, de la densidad y de las características de la fuerza aplicada. Esta variedad de

comportamientos del suelo nos obliga a clasificar los suelos en dos grupos: cohesivos y

no cohesivos (o granulares). Los suelos granulares se definen como aquellos en los cuales

las fuerzas intergranulares o atractivas tienen un efecto despreciable en el

comportamiento mecánico observado. Esta categoría engloba a rocas, gravas y arenas.

Basados en el estado de tensiones y en la estructura del suelo, normalmente definidos en

función de la densidad relativa Dr, del índice de huecos e o de la porosidad n, los suelos

granulares además se clasifican en materiales densos o sueltos. En cambio, en los suelos

cohesivos las fuerzas intergranulares o atractivas tienen un efecto significativo en el

comportamiento mecánico observado. Esta categoría incluye a suelos de tipo arcilloso y

limos. Basados en el historial de tensiones, normalmente definido en términos del índice

de sobreconsolidación, podemos clasificar los suelos cohesivos en suelos

sobreconsolidados o normalmente consolidados.

En este trabajo se presentan las relaciones entre tensión y deformación de los suelos no

cohesivos (granulares) y cohesivos. Además, se describe el fenómeno de la dilatancia, el

cual tiene un efecto importante en la resistencia volumétrica y tangencial de los suelos

granulares. El ensayo triaxial, de corte directo y consolidación se utilizan frecuentemente

en la Mecánica del suelo, en los cuales unas muestras de suelo son sometidas pruebas de

tensiones.

2. OBJETIVOS

a. Entender el Comportamiento de los Suelos Frente a las Cargas

b. Definir las principales pruebas o ensayos para entender el Comportamiento de los

suelos Cohesivos y no Cohesivos (Granulares)

c. Definir las teorías que permiten calcular esfuerzos inducidos por cargas puntuales

d. Definir las teorías que permiten calcular esfuerzos inducidos por cargas

uniformemente repartidas

e. Definir esfuerzo superficial de contacto

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Mecánica de Suelos I

3. RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE

3.1CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Los suelos, como cualquier material, bajo ciertas solicitaciones, se comportarán como

materiales elásticos, pero en muchas veces tendrá deformaciones mayores de las

normales, por lo que será un factor predominante el considerar la plasticidad del

suelo.

El suelo puede presentar diversos tipos de fallas tales como: disgregamiento,

deslizamiento en líneas de rotura o fluencia plástica.

La resistencia al esfuerzo cortante está representada por la ecuación de Coulomb.

En la que:

τ= Resistencia al corte del suelo. c= Cohesión del suelo.σ0= Esfuerzo normal intergranular.φ= Ángulo de fricción interna del suelo, el cual se supone que es constante.

La cohesión puede ser definida como la adherencia entre las partículas del suelo

debida a la atracción entre ellas, producidas por sus fuerzas intergranulares.

El ángulo de fricción interna es función de la uniformidad de las partículas del suelo,

del tamaño y la forma de los granos y de la presión normal.

La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños satisfactorios

de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta que Terzaghi

publicó el principio de esfuerzos efectivos σ = σ´ + u. Pudo apreciarse entonces que,

dado que el agua no puede soportar esfuerzos cortantes sustanciales, la resistencia al

corte de un suelo debe ser resultado únicamente de la resistencia a la fricción que se

produce en los puntos de contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende sólo

de la magnitud de esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto,

cuanto más grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial,

mayor será la resistencia al corte de dicho plano. Entonces si se expresa la ecuación

de Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:

En la cual los parámetros c´ y φ´ son propiedades del esqueleto del suelo,

denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente.

Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos del suelo, los

análisis de estabilidad se harán entonces en términos de esfuerzos efectivos. Sin

embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de

esfuerzos totales y por lo tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros

de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es

3

Mecánica de Suelos I

decir, los valores de c´, φ´ y c, φ. Estos se obtienen, a menudo en ensayos de

laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante ensayo de

corte directo (ASTM D-3080-72) o el ensayo de compresión triaxial (ASTM D-2850-70).

Desde el punto de vista de la relación esfuerzo-deformación, debemos tener en

cuenta dos tipos de resistencia.

3.2RESISTENCIA MÁXIMA O RESISTENCIA PICO.

Es la resistencia al corte máxima que posee el material que no ha sido fallado

previamente, la cual corresponde al punto más alto de la curva esfuerzo-deformación.

La utilización de la resistencia pico en el análisis de estabilidad asume que la

resistencia pico se obtiene simultáneamente a lo largo de toda la superficie de falla.

Sin embargo, algunos puntos en la superficie de falla han alcanzado deformaciones

mayores que en otros, en un fenómeno de falla progresiva y asumir que la resistencia

pico actúa simultáneamente en toda la superficie de falla puede producir errores en el

análisis.

3.3RESISTENCIA RESIDUAL

Es la resistencia al corte que posee el material después de haber ocurrido la falla.

Skempton (1964) observó que en las arcillas sobreconsolidadas, la resistencia

calculada del análisis de deslizamientos después de ocurridos, correspondía al valor

de resistencia residual y recomendó utilizar para el cálculo de factores de seguridad,

los valores de los parámetros obtenidos para la resistencia residual φr y cr. Sin

embargo, en los suelos residuales la resistencia pico tiende a ser generalmente, muy

similar a la resistencia residual.

Otro factor que determinan las diferencias entre la resistencia pico y la residual es la

sensibilidad, la cual está relacionada con la perdida de resistencia por remoldeo o la

reorientación de las partículas de arcilla.

Ilustración 1: Grafica esfuerzo-deformación y presión cortante-presión normal

4. BIBLIOGRAFÍA

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Mecánica de Suelos I

- D. William Lambe & Robert V. Whitman. Mecánica de suelos, 1976

- Dr. Ing. Jorge E. Alva Hurtado - Universidad Nacional de Ingeniería, “Dinámica de

Suelos”.

- Ing. Msc. LUIS MAURICIO SALINAS PEREIRA, “APOYO DIDÁCTICO AL APRENDIZAJE

DE LA MECÁNICA DE SUELOS MEDIANTE PROBLEMAS RESUELTOS”

- ING. Angel R. Huanca Borda, “MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES”

Webs Consultadas

- http://civilgeeks.com/categor%C3%ADa/mecanica-de-suelos/

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