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RESISTENCIA A ESFUERZO CORTANTE

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Tamara Elizabeth Moreno Lezama

on 15 January 2014

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Transcript of RESISTENCIA A ESFUERZO CORTANTE

Compresión triaxial
Prueba consolidada no drenada (CU) o consolidados rápidos (RC)
Este ensayo representa una composición del ensayo triaxial consolidado drenado “S” y el ensayo no consolidado, no drenado “Q”, por tanto representa una prueba a velocidad intermedia, donde se permite el drenaje en la primera etapa de la prueba al aplicar el esfuerzo de confinamiento 𝜎_3 provocando la consolidación de la muestra e impidiendo el drenaje en la segunda etapa con la aplicación del esfuerzo desviador 𝜎_1, por tanto evitando la disipación de la presión neutra.

Prueba de penetración estándar o SPT
Es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico.
El ensayo SPT tiene su principal utilidad en la caracterización de suelos granulares (arenas o gravas arenosas), en las que es muy difícil obtener muestras inalteradas para ensayos de laboratorio

RESISTENCIA A ESFUERZO
CORTANTE

INTRODUCCION
RESISTENCIA DE LOS SUELOS COHESIVOS
1. CONSOLIDADA DRENADA
2. CONSOLIDADA NO DRENADA
3. NO CONSOLIDADA NO DRENADA
El esfuerzo cortante es una fuerza interna que desarrolla el suelo, en respuesta a una fuerza cortante, y que es tangencial a la superficie sobre la que actúa. En cambio la resistencia al esfuerzo cortante es la tensión que se desarrolla en el plano de corte y en el momento de la falla.
Para los Ing. Civiles es muy importante comprender la naturaleza de la resistencia al corte para analizar problemas que se nos puedan presentar.

TEORIAS DE RESISTENCIA
-Teoría de Coulomb.
-Teoría de Mohr
ESTABILIDAD EN LOS TALUDES
PRUEBAS DE LABORATORIO
Existen varias pruebas de laboratorio, las cuales son: la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante, la prueba triaxial, la prueba confinada, la prueba de la veleta, entre otras.

Estas pruebas nos permiten conocer los parámetros de la resistencia al corte de un suelo (es decir C y Ø) y otros datos importantes.

CAPACIDAD DE CARGA ADMISIBLE EN UNA CIMENTACION
EMPUJE EN UN SUELO EN MUROS DE CONTENCION
TEORIA DE COULOMB
SE ESTABLECIO QUE UN MATERIAL FALLA CUANDO EL ESFUERZO CORTANTE ACTUANTE ALCANZA SU VALOR LIMITE MAXIMO.

Falla del Hotel Terminal, Ciudad de Guatemala, 1976

TEORIA DE MOHR
Establece en general que la falla por deslizamiento
ocurre a lo largo de una superficie particular.

Ley de Coulomb
Coulomb atribuyo a la fricción entre las partículas como la resistencia al corte, admitió que los suelos fallan por esfuerzo cortante a lo largo de los planos de deslizamiento.
τ= σ tanФ
τ= c + σ tanФ ley de coulomb

Modificación de Terzagui
τ= c + σ tanФ

En 1925 estableció en base a investigaciones que la presión normal debería sustituirse por la presión intergranular es decir la presión efectiva.

τ= c + (σ-UN ) tanФ
Prueba Directa de Resistencia al Esfuerzo Cortante
Durante varios años fue la única usada para la determinación de la resistencia de los suelos, aun cuando conserva interés práctico debido a su simplicidad, ha sido sustituida por las pruebas de compresión triaxial.

En esta como en todas la pruebas de resistencia de suelos, caben dos posibilidades de realización: el método de esfuerzo controlado y el de deformación controlada.
La primera se lleva a efecto aplicando valores fijos de la fuerza tangencial al aparato de modo que el esfuerzo aplicado tiene en todo momento un valor prefijado; en el segundo tipo, la máquina actúa con una velocidad de deformación constante y la fuerza actuante del espécimen se lee en la bascula de la maquina que la aplica.

Una de las desventajas de esta prueba consiste en la imposibilidad de conocer los esfuerzos que actúan en planos distintos al de falla de realización.
Este circulo así como los valores y direcciones de los esfuerzos principales.

Uno de los inconvenientes de la prueba de resistencia al esfuerzo cortante directa es que su uso debe restringirse a los suelos de falla plástica.

Realización de la Prueba
Equipo:
Aparato de prueba directa.
Pisón para compactar el suelo.
Balanza.
Equipo general de laboratorio (espátulas, reglas metálicas, cápsulas, etc.)

Preparación de la Muestra
Cribar la arena por la malla N°10.
Secar al aire, hasta notarlo uniformemente seco.
Se forma un espécimen, usando un anillo cortador de las dimensiones apropiadas.
Se alisan las dos capas del espécimen cuidadosamente con espátula.
Deberá retirarse el espécimen del anillo.
El espécimen deberá quedar bien ajustado al aparato.
Antes de proceder a la realización de la prueba deberá pesarse para obtener pesos específicos y humedad.

PROCEDIMIENTO
Medir las dimensiones de la caja el aparato en que se alojara el suelo.
Se obtiene la carga muerta propia del aparato, que será el peso del mecanismo de carga, cuando se aplique carga normal nula.
Se coloca la muestra de arena en la caja del aparato. La superficie de la muestra deberá nivelarse cuidadosamente con un aditamento apropiado.
Se coloca una placa sobre el espécimen y sobre ella se sitúa el mecanismo transmisor de presión normal.
Se aplica la carga normal deseada.
Se colocan los extensómetros para medir las deformaciones, normal y tangencial.
Se verifica que no haya contacto entre los marcos fijo y móvil, que contienen al suelo.
Se inicia el proceso de aplicación de carga tangencial, realizando lecturas de la carga aplicada y de las deformaciones tangencial y normal, a diversos tiempos.
Si la prueba es de esfuerzo controlado, se tomaran lecturas antes de cada nueva carga; si es de deformación controlada, las lecturas se harán cada 15s, durante los primeros dos minutos y después cada medio milímetro de deformación.
En la prueba de esfuerzo controlado, el fin de la prueba es la falla del espécimen; en la deformación controlada, el instante en que se alcanza una deformación del orden de un 15% de la longitud inicial de la muestra, a menos que se obtenga antes una fuerza tangencial constante.

Permite obtener los parámetros de corte necesarios para calcular la posible resistencia ultima de una masa de suelo. Este tipo de ensayo nos permite controlar el drenaje de la muestra como así también la velocidad de aplicación de las cargas.

Cámara triaxial:
Para la ejecución de los distintos tipos de ensayos triaxiales se utiliza la misma cámara triaxial esquematizada en la Fig. Esta cámara es totalmente desmontable y para la ejecución del ensayo se comienza a montar o armar a partir de la base.

Preparación de la muestra
Estas muestras pueden ser tomadas desde distintos tipos de muestras inalteradas que pueden ser muestras “Damas” recuperadas de calicatas, o muestras inalteradas obtenidas de perforaciones con saca muestras especiales
Tipos de ensayos triaxiales
ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO:
En este ensayo triaxial, en ambas etapas del mismo, se permite el drenaje del agua de poros de la probeta, por lo que la velocidad de ejecución que se puede adoptar es siempre directamente proporcional a la permeabilidad del suelo ensayado.

SATURAR LA PROBETA Y CONECTAR AL CABEZAL INFERIOR UN DEPOSITO DE AGUA DESTILADA DESAIREADA PARA QUE POR GRAVEDAD PERCOLE Y SATURE LA MUESTRA DEJANDO ABIERTA LA LLAVE QUE CONECTA AL CABEZAL SUPERIOR DE MANERA QUE SALGA AIRE DEL INTERIOR DE LA PROBETA.

dar una pequeña presión de confinamiento a la cámara antes de permitir el pasaje de agua, es común que este ∆σ3 sea del orden de los 0,200 kg/cm2 a 0,250 kg/cm2. Antes de iniciar un ensayo triaxial drenado, tenemos que asegurarnos que la probeta esté saturada, para ello aplicamos un incremento de la tensión confinante σ3 que llamaremos ∆σ3 y al mismo tiempo mantenemos constante el nivel en la pipeta que nos mide el cambio de volumen en la probeta.

Para ello tenemos que generar una presión en el agua del indicador de cambio de volumen, con el émbolo a tornillo, que empuje el kerosén para abajo y compense el incremento de la presión del agua de poros que se genera en la probeta. Legará un momento en que toda la presión neutra generada en el agua de la probeta, quedará compensada con la presión ∆u generada con el émbolo para mantener el volumen constante ∆v = 0. En éste momento comparamos los valores de las presiones medidas y si son iguales quiere decir que la probeta está saturada. ∆σ3 = ∆u

El cociente entre estas dos presiones se denomina con la letra “B” y se llama coeficiente “B” de Skempton

Saturación por contrapresión
Para suelos poco permeables, que consiste básicamente en aumentar en forma gradual y mediante escalones, la presión del agua intersticial habiendo incrementado previamente y en la misma magnitud más una pequeña diferencia, la presión de la cámara.

Cálculo de la presión de contrapresión
Procedimiento de laboratorio aplicando contrapresión
Una vez comprobado el estado de saturación de la muestra, se puede comenzar con la primera etapa del ensayo en la cual aplicamos el esfuerzo confinante permitiendo el drenaje hasta alcanzar el 100 % de consolidación

PROCEDIMIENTO
Prueba no consolidada no drenada (prueba UU) o rápidos (Q).
Importancia:

Extensión

Clasificación Triaxial

Compresión

Pruebas a Compresión Simple

Importancia:

Prueba triaxial Pulsante

Prueba de Corte Anular

Propiedades Dinámicas de los Suelos

Prueba a Extensión

Presión Axial = Esfuerzo Principal mayor

Prueba a compresión

Presión Axial = Esfuerzo principal Menor

En arenas sueltas modifica la compacidad de los mantos

Alteración del esfuerzo en arcillas finamente estratificada

Ventajas

Determinación del esfuerzo cortante

Adecuada para materiales plásticos

Prueba de La Veleta

Desventajas

In - situ

Determinación del esfuerzo cortante
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