Resistencia De Suelos

Cápitulo XII. Resistencia al esfuerzo cortante de los suelos

La determinación del esfuerzo cortante de los suelos es uno de los puntos fundamentales de la mecánica de suelos, el primer trabajo que trato de explicar este tema fue Coulomb, él enumero dos características de los suelos cohesión y fricción interna; con ello dio a conocer la ecuación: s = c + σ tanϕ.

Es por ello que a los suelos puramente friccionantes se les reconoce ya que su resistencia al esfuerzo puede representarse mediante la fórmula s= σ tan ϕ, de igual manera los puramente cohesivos son la formula s= c.

Posteriormente Terzaghi modifica la formula de Coulomb quedando:

s= c + (σ - u_n) tanϕ

Tiempo después llega Hvorslev llega de destruir la idea de que c fuera una constante del material, por lo que la formula queda: s= f(w) + (σ - u_n) tanϕ

Prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante

Fue durante mucho tiempo la única usada en la resistencia de los suelos pero tiempo después fue sustituida en buena parte por las pruebas de compresión axial. Consiste en dos piedras porosas que proporcionan drenaje libre a muestras saturadas y se sustituyen pos placas de confinamiento al probar muestras secas. En esta prueba caben dos posibilidades de realización: el método de esfuerzo controlado y el de deformación controlada.

Uno de los inconvenientes es que su uso debe de restringirse a los suelos de falla plástica como son las arcillas blandas y las arenas sueltas; otro inconveniente es que el área de la sección crítica está variando durante la aplicación de la fuerza tangencial.

Prueba “in situ” por medio de la veleta

Es relativamente moderna al estudio de los suelos cohesivos, tiene la gran ventaja de realizarse en los lugares donde se deposito en la naturaleza. Consta de un vástago desmontable en piezas, cuyo extremo superior está ligado a la veleta. Para poder llegar al resultado se usa M_(máx= πD^2 ) (H/2+D/6)s ,en esta ecuación s es la resistencia al esfuerzo cortante del suelo y su fórmula es s=M_máx/C, donde C es una constante del aparato. Por esto podemos notar que la falla que se produce es progresiva.

Pruebas de compresión triaxial de resistencia al esfuerzo cortante

Son las más refinadas y usadas en la actualidad para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia de los suelos. Son pruebas cuya presión actúa en tres direcciones ortogonales sobre un espécimen de suelo. Consta de un espécimen que usualmente es cilíndrico sujeto a presiones laterales de un liquido, generalmente agua, el cual está protegido por una membrana impermeable y para poder lograr el confinamiento requerido la muestra se coloca en el interior de una cámara cilíndrica y hermética . La presión que se ejerce con el agua es hidrostática y por lo tanto produce esfuerzos iguales en todas direcciones.

Hoy las pruebas triaxiales pueden clasificarse en dos grandes grupos: pruebas de compresión y pruebas de extensión. Las de compresión son aquellas en las que la dimensión original axial del espécimen disminuye y las de extensión, aquellas en las que dicha dimensión se hace aumentar durante la prueba.

Es usual llamar σ1, σ2 y σ3 a los esfuerzos principales mayor, intermedio y mínimo y el estado de esfuerzos en el instante se considera uniforme.

La resistencia al esfuerzo cortante es variable y depende de diversos factores circunstanciales.

Estas pruebas están constituidas por dos etapas; la primera en la que se le aplica la presión de cámara y en la segunda se somete a esfuerzos cortantes.

Tipos de pruebas:

-Prueba lenta (L). Prueba con consolidación y drenaje: los esfuerzos son efectivos en tanto los esfuerzos en el agua corresponden a la condición hidrostática. Se lleva a la falla aplicando carga axial en pequeños incrementos.

-Prueba rápida-consolidada (R_c). Prueba con consolidación y sin drenaje: se consolida para que después su esfuerzo sea efectivo. Se lleva a la falla con un incremento rápido de la carga axial. En segunda etapa el esfuerzo desviador lo toma el agua

-Prueba rápida (R). Prueba sin consolidación y sin drenaje: no se permite ninguna etapa de consolidación de la muestra, se somete a presión hidrostática e inmediatamente se hace fallar

-Prueba de compresión simple

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