1- TEMA 6. CALCULO DE LA RESISTENCIA EN . · PDF fileinterna del terreno. ÎLa...

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IntroducciIntroduccinn
Hasta ahora sabemos cmo calcular las tensiones en el terreno:
Peso propio + acciones exteriores.
Crculos de Mohr (tensiones efectivas y tensiones totales).
TEMA 6. CALCULO DE LA RESISTENCIA EN SUELOS.TEMA 6. CALCULO DE LA RESISTENCIA EN SUELOS.
El terreno resiste esas tensiones? En este tema se estudia.
SI Se puede realizar la construccin que transmite esas tensiones.NO Hay que redisear la obra para reducir las tensiones.NO Si se construye la obra tal como est diseada, se producir
el fallo (colapso) del terreno.

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DefiniciDefinicin de fallo de un suelon de fallo de un suelo (I)(I)
El suelo no es capaz de resistir esfuerzos de traccin.
S puede resistir esfuerzos de compresin.
Se produce el fallo en forma de deslizamientodeslizamiento a lo largo de una superficie interna del terreno.
La resistencia de un suelo es una funcin de su resistencia aldeslizamiento Resistencia al esfuerzo cortante.
Depende de:
Fuerza normal entre superficies deslizante y fija.
Rozamiento entre partculas.
Cohesin.
Imgenes extradas del CTE. DB-SE-Cimientos

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Criterio de fallo de MohrCriterio de fallo de Mohr--CoulombCoulomb (I)(I)
FF
SSlido rlido rgidogidoTT
FF
Se producir el deslizamiento del slido sobre la superficie si T F. es el coeficiente de rozamiento entre slido y superficie.Cuanto mayor sea la fuerza F, mayor ser la fuerza de rozamiento F.
Analoga con el comportamiento de un slido rgido

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Criterio de fallo de MohrCriterio de fallo de Mohr--CoulombCoulomb (II)(II)
FF
SueloSuelo
TT
Comienza a producirse el deslizamiento entre la mitad superior y la mitad inferior cuando:
Analoga con el comportamiento de un slido rgido:qu ocurrira en una "pastilla" de suelo?
fmxmx
AT
====
== tgA
FA
FA
T Rmx
= tgf
es el "ngulo de rozamiento interno", y es una constante del suelo

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Criterio de fallo de MohrCriterio de fallo de Mohr--CoulombCoulomb (III)(III)
No todos los suelos se comportan igual.
Las arcillas presentan "cohesin", independientemente de F, que tambin aporta resistencia.
La "cohesin" se representa por c y tambin es una constante del suelo
+= tgcf
Por lo tanto, en un suelo genrico la ley que regula su comportamiento resistente sera:
En 1925, Terzaghi observa diferencias con la experiencia y modifica la expresin:
+= tgcf
Adems, puesto que en algunos tipos de suelos su comportamiento es variable en el tiempo, se hablar de una resistencia "rpida" o "a corto plazo" y otra "lenta" o "a largo plazo, con parmetros y c distintos, tal como se puede observar en la pgina siguiente.

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Criterio de fallo de MohrCriterio de fallo de Mohr--CoulombCoulomb (IV)(IV)
Suelos granulares y arcillas NC en condiciones de drenaje (largSuelos granulares y arcillas NC en condiciones de drenaje (largo plazo).o plazo).
cf = c
f = c + tg
f = tg
LLneas de resistencia intrneas de resistencia intrnsecanseca
Cualquier tipo de arcilla sin posibilidad de drenaje (corto plaCualquier tipo de arcilla sin posibilidad de drenaje (corto plazo).zo).
Arcillas Arcillas sobreconsolidadassobreconsolidadas en condiciones de drenaje (largo plazo) y suelos en condiciones de drenaje (largo plazo) y suelos que contienen todo tipo de partque contienen todo tipo de partculas.culas.
Angulo de rozamiento internoCohesin
1
2
3

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Criterio de fallo de MohrCriterio de fallo de Mohr--CoulombCoulomb (V)(V)
=24
tgc224
tg213
+
+
+
=24
tgc224
tg231
c
NO FALLO
c
1
3
FALLO
Por lo tanto, conocido el estado de tensiones en un punto del suelo y representado mediante el crculo de Mohr, se comparar con la recta de resistencia intrnseca (ver figuras) dando lugar a situaciones de fallo o no fallo.
Expresiones que relacionan las tensiones principales en un punto del suelo con sus parmetros resistentes, y c, en la situacin de fallo.

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La prueba de corte directoLa prueba de corte directo (I)(I)
Es una prueba relativamente sencilla que reproduce la rotura de un suelo tal como la estudi Coulomb.
Se emplea en arenas y limos arenosos.
Consiste en aplicar una fuerza horizontal que separa en dos partes una muestra de suelo y medir cunta fuerza es necesaria para producir esa rotura.
Se lleva a cabo en aparatos de corte directo, como el representado de forma esquemtica en la pgina siguiente, y en la fotografa adjunta.
Este ensayo est normalizado segn las normas UNE 103401:1998 y ASTM D3080-04.
Imagen procedente del
Catlogo de Controls S.L.

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La prueba de corte directoLa prueba de corte directo (II)(II)
Fases del ensayoFases del ensayo::AplicaciAplicacin fuerza vertical.n fuerza vertical.AplicaciAplicacin fuerza / desplazamiento horizontal.n fuerza / desplazamiento horizontal.Medida simultMedida simultnea del desplazamiento horizontal / fuerza.nea del desplazamiento horizontal / fuerza.
Agua
Pistn de carga
Placas porosas
Ranuras dedrenaje
Suelo
Esquema de un aparato de corte directoEsquema de un aparato de corte directo
Fuerza vertical
Fuerza/despl.horizontal
Caja de corte
Yugo cuello de cisne
Fuerza/despl.horizontal

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c
La prueba de corte directoLa prueba de corte directo (III)(III)
3 = Fv3/Af32 = Fv2/A
f2
1 = Fv1/Af1
H
f1
1
f2
2
f3
3
El ensayo se realiza con tres muestras del mismo suelo para cargas verticales distintas.
Para cada muestra se representa un diagrama de desplazamiento relativo horizontal frente a la carga horizontal creciente aplicada (figura derecha).
En la situacin de fallo se tiene la tensin de fallo, f , y la tensin vertical, , que estarn sobre la lnea de resistencia intrnseca del suelo.
Se sitan los tres puntos de los tres ensayos en el diagrama (figura derecha) y se dibuja la recta, obtenindose la cohesin y el ngulo de rozamiento interno del suelo.

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La prueba de corte directoLa prueba de corte directo (IV)(IV)
p1
f1
H
1 = Fv1/A
Valor picoValor pico
Valor Valor ltimoltimo
Suelos granulares sueltosArcillas blandas
Suelos granulares densosArcillas duras
En el caso de suelos granulares densos y arcillas duras, se obtiene un valor mximo (pico) de la resistencia del suelo, p.
Y un valor ltimo de la resistencia, que por seguridad es el que se toma como tensin de fallo, f.

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Pruebas de compresiPruebas de compresin triaxialn triaxial (I)(I)
La prueba de corte directo no representa el comportamiento real del suelo.
Las pruebas triaxiales (biaxiales) son ms adecuadas.
Estn normalizadas segn UNE 103402:1998, ASTM D4767-04 y ASTM D2850-03a(2007).
Esquema de los elementos fundamentales de un ensayo triaxialImagen procedente del Catlogo de Controls S.L.

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Pruebas de compresiPruebas de compresin triaxialn triaxial (II)(II)
MMquina triaxialquina triaxial
Sistema de presiSistema de presinn
Fotografa que muestra el equipamiento completo para el ensayo triaxialImagen procedente del Catlogo de Controls S.L.

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Pruebas de compresiPruebas de compresin triaxialn triaxial (III)(III)
Aplicacin de presin en cmara.No se permite el drenaje del agua.Toda la presin de cmara se transmite al agua.
Se permite el drenaje del agua.Hasta que la presin intersticial es nula.Toda la presin es soportada por las partculas slidas, es decir, es
una tensin efectiva.La tensin es la misma en todas las direcciones (istropa).
Fase IFase I: Consolidaci: Consolidacin isn istropa.tropa.
t
v
t
u
v0
u0v
t
v
t
v
t
u
t
u
v0
u0vv
1
2

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Pruebas de compresiPruebas de compresin triaxialn triax

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