Resistencia Al Esfuerzo Cortante

Índice

Resistencia al Esfuerzo Cortante_______________________________________ 3

• Determinación del esfuerzo cortante _______________________________ 4

• Pruebas de corte directo ________________________________________ 4

• Pruebas de contracción triaxial ___________________________________ 4

• Representación grafica de los resultados de las pruebas Triaxiales _______ 6

• Prueba de compresión axial no confinada ___________________________6

• Prueba de la veleta ____________________________________________ 7

• Prueba de penetración norma ____________________________________ 8

Capacidad de Carga Fundaciones ____________________________________ 8

• Cimiento ___________________________________________________ 8

• Las fundaciones ______________________________________________ 9

• Clasificación de las fundaciones ________________________________ 9

• Teoría de Terzagui ___________________________________________ 13

Historial de Información __________________________________________ 17

Resistencia al Esfuerzo Cortante

El esfuerzo cortante: es la fuerza interna que desarrolla un cuerpo como respuesta a una fuerza cortante y que es tangencial a la superficie sobre la que actúa. También llamado fuerza de cizallamiento.

Dentro de ciertos límites, los suelos se comportan, bajo la acción de las cargas, como los materiales elásticos, aunque en algunos casos se producen deformaciones mayores que las normales, teniéndose que recurrir, entonces a cálculos que tengan en cuenta la plasticidad del suelo.

Una muestra de suelo sometida a un esfuerzo de corte tiende a producir un desplazamiento de las partículas entre sí o de una parte de las masas del suelo, con respecto al resto del mismo. En el primer caso se dice que hay una disgregamiento de las partículas. El segundo caso (b) se dice que la masa se desliza a lo largo de ciertas líneas de rotura, o si la masa de suelo es plástica, se produce lo que se denomina fluencia plástica (c). Estos movimientos dentro de la masa de suelo tienden a ser contrarrestados por la llamada resistencia al corte de suelo. Se acepta que la resistencia al corte ( т) de un suelo viene dada por la ecuación de Coulomb:

т =c + pi tan φ

En la que:

т = resistencia al corte del suelo en kg/cm2

c = cohesión del suelo en kg/cm2

pi= presión ínter granular en kg/cm2

φ = ángulo de fricción interna del suelo, el cual se supone que es constante. En general los suelos poseen el mismo tiempo de cohesión y fricción interna, sin embargo, existen dos casos límites:

a) Las arenas lavadas y secas que no poseen cohesión en las que la carga de ruptura se produce para un valor de =pi tan φ pasando por el origen la envolvente del circulo de mohr.

b) Las arcillas blandas las que se comportan como si φ fuese igual a cero, resultando la carga de ruptura constante e igual a la cohesión del suelo, y por lo tanto:

σ1 y σ3 son esfuerzos principales y “qu” es el esfuerzo unitario de ruptura a compresión no confinada.

Determinación del Esfuerzo del Corte

La cohesión de un suelo y su ángulo de fricción interna, componentes del esfuerzo de corte del mismo, puede obtenerse de diferentes maneras y entre ellas se tiene:

 Por medio del aparato de corte directo ideado por Arthur Casa grande.

 Por la prueba de compresión triaxial.

En el caso de las arcillas, la determinación del esfuerzo de corte de las mismas puede determinarse, además con la prueba de compresión axial no confinada o con la prueba de veleta.

Pruebas de Corte Directo

El aparato empelado en esta prueba es el ideado por Casa grande. La muestra inalterada se coloca en su interior y se somete a un esfuerzo tangencial тy a una carga P. haciendo variar las cargas p, se van observando los correspondientes esfuerzos de rupturas de т y con esos valores se traza la envolvente, de los círculos de mohr., que dará a conocer el valor de c, ordenada en el origen, y el ángulo φ de inclinación de la línea.

Prueba de Contracción Triaxial

La prueba de compresión triaxial se lleva a cabo envolviendo en una membrana impermeable un espécimen cilíndrico del suelo que se desea probar, cuyas bases quedan en contacto con cabezas sólidas provistas de piedras porosas que sirven de filtro: los filtros están conectados a tubos delgados provistos de válvulas que permiten gobernar la salida o entrada del agua al espécimen; tales tubos de drenaje están conectados a un bureta graduada con la que se puede conocer el volumen de agua expulsado o absorbido por el suelo. La unión entre la membrana y las cabezas se ata con una banda de hule para garantizar un sello hermético. Todo un conjunto queda encerrado en una cámara que se conecta a un tanque de agua a presión. La tapa superior de la cámara es atravesada por un vástago delgado que pasa por un depósito de grasa a presión que evita las fugas a lo largo de la pared del vástago y reduce a un mínimo la fricción de esta contra la tapa. La prueba de compresión triaxial puede ejecutarse de diferentes maneras:

a) Prueba rápida o sin drenaje.- en este caso se aplica una presión de agua a la cámara que se transmite hidrostáticamente al espécimen. Actuando sobre la membrana y las cabezas. Las válvulas de drenaje se cierran antes de aplicar la presión al agua.

b) Prueba rápida-consolidada.- en este tipo de prueba se aplica la presión al agua de la cámara y se abren las válvulas de drenaje del espécimen permitiendo que la presión de los fluidos de los poros. Producida por el incremento de opresión aplicada al espécimen, se disipe completamente.

c) Prueba lenta.- en la prueba triaxial lenta se permite la consolidación completa del suelo bajo la presión de la cámara, pero las válvulas de drenaje no se cierran al aplicar la carga axial sobre el vástago. Además, la aplicación de la mencionada carga axial se hace en incrementos pequeños colocados a intervalos de tiempo suficientemente largos para garantizar que la presión de poro generada por el incremento anterior se disipe completamente antes de aplicar el siguiente.

Representación Grafica de los Resultados de las pruebas Triaxiales

Considerando al suelo como homogéneo e isótropo y despreciando los efectos de la restricción impuesta al espécimen por las cabezas sólidas, el estado de los esfuerzos de un elemento cualquiera del interior del espécimen puede representarse mediante el circulo de mohr parea el caso del esfuerzo plano como se muestra en la figura a en la que el esfuerzo principal menor, σ3, es igual a la presión de la cámara , y σ1 igual a la presión de la cámaras mas el incremento de esfuerzo axial debido a la carga aplicada al vástago. Si para un material se ejecutan varias pruebas de compresión triaxial del mismo tipo, empleando en cada una de las pruebas un valor diferente de σ3 se requerirá en cada caso, un valor de σ1 para alcanzar la falla. Trazando un círculo de esfuerzos en cada valor de σ3 y el correspondiente de σ1, que produjo la falla, se obtiene una serie de círculos que representan el estado de esfuerzos de diversos especímenes probados, en el momento de la falla. La envolvente de tales círculos recibe el nombre de línea de resistencia intrínseca o envolvente de mohr.

Prueba de Compresión Axial no Confinada

La determinación de la resistencia al corte de las arcillas puede basarse en los resultados de la prueba de compresión simple o prueba de compresión axial no confinada mientras no se demuestre que el método elástico para resolver problemas de estabilidad de estratos naturales de arcilla sea más práctico y más exacto que el método plástico. Las muestras se obtienen por medio de tubos de pared delgada.

1. Los extremos del espécimen son recortados cuidadosamente con una sierra de alambre fino o con un cuchillo, dejando al espécimen con una relación altura-diámetro de 2 a 3.

2. El espécimen se coloca en la máquina de compresión simple y se centra en el platoinferior. Un brazo de extensión permite la lectura del micrómetro indicador de la deformación vertical.

3. Se aplica a una carga tal que haga comprimir al espécimen a razón de 0.5 a 1 % de su altura por minuto. La carga queda indicada automáticamente en el micrómetro del anillo de prueba.

4. El punto de falla se detecta fácilmente cuando el micrómetro del anillo de prueba baja de velocidad, se para titubea, y baja mientras que están aplicándosele carga. Cuando el suelo es una arcilla muy blanda y no se rompe durante la prueba sino se deforma, entonces se considera carga de ruptura.

5. Se obtiene la carga P de ruptura leída en el micrómetro haciendo uso de su curva de calibración que cada aparato trae consigo6.- el esfuerzo unitario de ruptura será: qu=σ= P/A’ = carga / área corregida = 2cel área corregida será igual al área inicial A de la muestra dividida entre uno menos la deformación unitaria o sea: De donde: A’ = A / 1 –ξ Con los datos de la prueba se construye una grafica de esfuerzo-deformaciones unitarias, de la cual se pude obtener el modulo de elasticidad aproximado del suelo, tomándolo como la pendiente de la línea oa (modulo secante) si oa’ es el rango de esfuerzo de interés.

Prueba de la Veleta

La veleta es un dispositivo que sirve para medir las resistencias al corte de los suelos minentemente cohesivos y suaves sin tener que extraer

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