Resistencia Al Corte v-2013
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Resistencia Al Corte v-2013Resistencia Al Corte v-2013
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Introduccin a la Mecnica de Suelos
RESISTENCIAAL
CORTE
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RESISTENCIA AL CORTE
LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS
TENSIONES EN UN PLANO GENRICO
CRITERIOS DE ROTURA
ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DE SUELOS
LA RESISTENCIA DE LAS ARENAS
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
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LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS
ngulo de rozamiento -
cohesin - c
roturaen suelos
fenmenos de corte
++++
-
en un plano ++++normal rasante
problemas deresistencia de
suelos
interesan nicamente1 y 3
CRCULO DE MOHR
TENSIONES EN UN PLANO GENRICO
efecto de la presin de poros
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CRITERIO DE MOHR-COULOMB
la rotura ocurre en el plano en el que se est alcanzado la tensin normal indicada por el segmento AB y la tensin rasante indicada por el segmento BC
Anlisis del estado de tensiones en el plano de rotura
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RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Corte Directo
N1
1 ; 1
N2
2 ; 2
N3
2 ; 2
= c + . tg
ngulo de rozamiento - cohesin - c
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RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Compresin Triaxial
1 ; 3
ngulo de rozamiento - cohesin - c
1 ; 3 1 ; 3 = c + . tg
3 3 3
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RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Compresin Triaxial
CONSOLIDADO DRENADO - CDCONFINAMIENTO
(u = 0)
vlvulaabierta
se midev
CORTE
vlvulaabierta
se midev
(u = 0) =
-
RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Compresin Triaxial
CONSOLIDADO DRENADO - CD
(u = 0) = Los crculos de Mohr representan tensiones efectivas
SE OBTIENE UNA ENVOLVENTE DE ROTURA EN TENSIONES
EFECTIVAS
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RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Compresin Triaxial
CONSOLIDADO NO DRENADO - CUCONFINAMIENTO
(u = 0)CORTE
(u > 0)= - u
vlvulaabierta
se midev
vlvulacerrada
se mide u
(v = 0)
-
RESISTENCIA AL CORTE Ensayo de Compresin Triaxial
CONSOLIDADO NO DRENADO - CU
(u > 0)Los crculos de Mohr pueden representar en tensiones efectivas y en tensiones totales
SE OBTIENEN UNA ENVOLVENTE DE ROTURA EN TENSIONES
EFECTIVAS Y OTRA EN TENSIONES TOTALES
= - u
-
LA RESISTENCIA DE LAS ARENAS
ARENAS SUELTAS
pcr s
pcr
ARENAS DENSAS
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RESISTENCIA AL CORTE
LA RESISTENCIA DE LOS SUELOS
TENSIONES EN UN PLANO GENRICO
CRITERIOS DE ROTURA
ENSAYOS PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DE SUELOS
LA RESISTENCIA DE LAS ARENAS
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
Las arcillas se diferencian de las arenas, por un lado por su baja permeabilidad y por otro por su comportamiento tensin-deformacin
baja permeabilidad resistencia tanto en trminos de procesos de carga drenados como no drenados
comportamiento tensin-deformacin
arenas: curvas tensin-deformacin independientes para cada einicial
arcillas: curvas tensin-deformacin cuyo tramo inicial depende de einicialy de p
arenas arcillas
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tensiones confinantes mayores que la presin de preconsolidacin
normalmente consolidada
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
la resistencia de una arcilla depende del ndice de vacos en que ella se encuentra, que es fruto de las tensiones actuales y de las tensiones pasadas a las que estuvo sometida
el comportamiento tensn-deformacin en un proceso de carga axial de una arcilla preconsolidada, depender de la situacin relativa de la tensin confinante con relacin a su presin de preconsolidacin
tensiones confinantes menores que la presin de preconsolidacin
sobreconsolidada
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
NORMALMENTE CONSOLIDADA
arcilla consolidada, en el pasado, segn la curva punteada, hasta una tensin efectiva igual a 3
ANALICEMOS ensayos de compresin triaxial CD, con tensiones confinantes de 4 y de 8
tensiones confinantes mayores que la presin de preconsolidacin
normalmente consolidada
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la tensin desviadora crece lentamente con la deformacin, alcanzando un valor mximo para deformaciones del orden del 15 al 20%
triaxial CD
tensiones de rotura proporcionales a la tensin confinante del ensayo, curvas con aproximadamente el mismo aspecto
durante el proceso de carga axial, se observareduccin del volumen de la probeta; para presiones confinantes mayores la disminucin de volumen es un poco mayor.
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
NORMALMENTE CONSOLIDADA
-
tensiones desviadoras de rotura proporcionales a la presin confinante
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
NORMALMENTE CONSOLIDADA
tensiones desviadoras divididas por la tensin confinante las dos curvas coinciden
grfico normalizado
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tensiones desviadoras de rotura proporcionales a la presin confinante
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
NORMALMENTE CONSOLIDADA
los Crculos de Mohr representativos de los estados de rotura definen una envolvente recta, cuya prolongacin pasa por el origen
= tg
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
SOBRECONSOLIDADA
arcilla consolidada, en el pasado, segn la curva punteada, hasta una tensin efectiva igual a 3
ANALICEMOS ensayos de compresin triaxial CD, con tensiones confinantes de 0,5 y de 2
tensiones confinantes menores que la presin de preconsolidacin
sobreconsolidada
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la tensin desviadora crece ms rpidamente con la deformacin, alcanzando un valor mximo (resistencia de pico), para luego disminuir lentamente hacia un valor denominado resistencia crtica o de volumen constante
triaxial CD
la disminucin de volumen durante el proceso de carga axial es menos acentuada en probetas sobreconsolidadas, pudiendo inclusive verificarse aumento de volumen en probetas con OCR elevados
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
SOBRECONSOLIDADA
3 = 2 OCR = 1,5 3 = 0,5 OCR = 6
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una arcilla, en estado natural, siempre presenta una presin de pre-consolidacin, en consecuencia, al ser sometida a ensayos de compresin triaxial, algunos ensayos pueden ser realizados con tensiones confinantes por debajo de la presin de pre-consolidacin y otros por encima
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
SOBRECONSOLIDADA
la envolvente de resistencia es una curva hasta la presin de pre-consolidacin, y una recta por encima de esta tensin
+= tg c
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el crecimiento de la tensin axial en funcin de la deformacin se da ms rpidamente en SC
SC
la reduccin de la tensin axial para deformaciones mayores que la de rotura, es mayor cuanto mayor es el OCR
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS comparacin NC - SC
el mximo aumento de tensiones ocurre para deformaciones tanto menores cuanto mayor sea la razn de pre-consolidacin OCR
NC
grfico normalizado
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ENSAYO DE COMPRESIN TRIAXIALRESISTENCIA RESIDUAL - asociada a grandes deformaciones
res
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resistencia que se da en arcillas, para grandes deformaciones
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA RESIDUAL
res
corte directo con reversin
http://www.test-llc.comstrength.htm
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones efectivas
RESISTENCIA RESIDUALENSAYO DE CORTE ANULAR (ring shear)
www.wfi.co.uk/soil_products.phpcode/32&page/DirectResidual_Shear_Strength&product/501&prod_name/TORSHEAR
http://geotech.uta.edu-lab-equip-index
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COMPARACIN ENTRE COMPORTAMIENTO DE ARENAS Y ARCILLAS
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ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS = ARENAS SUELTAS
COMPARACIN ENTRE COMPORTAMIENTO DE ARENAS Y ARCILLAS
lento crecimiento de la tensin desviadora con la deformacin
reduccin de volumen durante el proceso de carga
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ARCILLAS SOBRECONSOLIDADAS (OCR>4) = ARENAS DENSAS
COMPARACIN ENTRE COMPORTAMIENTO DE ARENAS Y ARCILLAS
el crecimiento de la tensin desviadora en funcin de la deformacin se da ms rpidamente
aumento de volumen durante el proceso de carga
resistencia de pico para pequeas deformaciones especficas, cada de resistencia luego de alcanzado el pico
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DIFERENCIAS DE COMPORTAMIENTO
COMPARACIN ENTRE COMPORTAMIENTO DE ARENAS Y ARCILLAS
compresibilidad frente a presiones confinantes
la envolvente de rotura de las arenas pasa por el origen , y la de las arcillas presenta un pequeo valor positivo para tensin normal nula
arenas arcillas
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COMPARACIN ENTRE COMPORTAMIENTO DE ARENAS Y ARCILLAS
... Son estas diferencias suficientes para justificar una diferenciacin tan grande entre estos dos materiales, al punto que
se llamen suelos no cohesivos a las arenas y suelos cohesivos a las arcillas ? ...
estas expresiones anteceden a la propia Mecnica de Suelos
desconocimiento del efecto de la presin neutra
comportamiento de los suelos observado en trminos de tensiones totales
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el comportamiento de los suelos est determinado por las tensiones efectivas a la que estn sometidos ...
... pero la realidad es que las tensiones totales aplicadas son siempre conocidas, mientras que la estimacin de las tensiones efectivas puede resultar complicada
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones totales
en ocasiones se recurre a anlisis basados en tensiones totales
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obtencin de los parmetros de resistencia en trminos de tensiones totales
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones totales
es importante considerar el tipo de obra en la que sern aplicados
EXCAVACIN (alivio de tensiones) FUNDACIONES (aumento de tensiones)
desarrollo de las presiones neutras es diferente en cada caso
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el ensayo en trminos de tensiones totales, debe procurar representar el problema especfico que se est analiza
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS tensiones totales
el ms comn consiste en un ensayo en el que la presin confinante es mantenida constante, mientras que la tensin axial es incrementada hasta la rotura. Se aplica a problemas con procesos de carga, en el que ocurran incremento de tensiones.
se analizar: ensayo de compresin triaxial CU
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COMPARACIN ENSAYOS CU y CD Arcilla NC
en ambos ensayos se aplica la presin confinante y se espera que la probeta consolide (u = 0)
menor presin confinante efectiva
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
en el ensayo CU, no hay drenaje durante el proceso de carga axial se generan presiones neutras positivas (u > 0) se reduce la presin confinante efectiva sobre la probeta
disminucin de la resistencia
la tensin desviadora soportada en CU resulta menor que la obtenida en el ensayo CD
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COMPARACIN ENSAYOS CU y CD Arcilla NC
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
ensayo CD: drenaje u = 0
ensayo CU: sin drenaje v = 0
(1 3)CD > (1 3)CU
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COMPARACIN ENSAYOS CU y CD Arcilla SC
LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
EJERCICIO
comparar el comportamiento de una probeta de arcilla sobreconsolidada, en ensayos de compresin triaxial
CD y CU, bajo la misma presin confinante
(se pide realizar los grficos anlogos a los estudiados en la diapo anterior para arcilla NC)
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA
existen situaciones, en la que puede ser necesario conocer la resistencia del suelo (tensin rasante en la rotura) en condiciones no drenadas
terrapln construido sobre un estrato de arcilla blanda saturada
puede ocurrir la rotura del suelo de apoyo del terrapln de manera
rpida, sin que exista la posibilidad de ningn drenaje
la resistencia que interesa para analizar el problema, es la resistencia no drenada de esa arcilla Su
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA
para conocer la resistencia no drenada de un determinado suelo pueden emplearse tres procedimientos:
ensayos de laboratorio
en esta clase se estudiar como se determina la resistencia no drenadaa partir de ensayos de laboratorio, realizados en muestras inalteradas
ensayos de campo correlaciones empricas
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos UU
luego de la aplicacin de la presin de confinamiento, las muestras son sometidas al proceso de carga axial, sin drenaje
independientemente del valor de la presin confinante aplicada, todos las probetas resultan sometidas a la misma tensin confinante efectiva
todas presentarn la misma resistencia
Los crculos de Mohr en tensiones totales tendrn todos el mismo
dimetro y la envolvente de rotura ser una recta horizontal
la ordenanda de esta recta es laresistencia no drenada, Su
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos de compresin simple
el ensayo de compresin simple, es un ensayo de compresin en el que la presin de confinamiento es nula
el ensayo de compresin simple puede ser considerado como un caso particular del ensayo de compresin triaxial UU, en el que la presin de confinamiento es nula.
generalmente son realizados con una velocidad de carga axial tal que provoca la rotura de la muestra
en 10 a 15 minutos
en este tiempo, no hay condiciones de drenaje, o sea, de disipacin de las presiones neutras que el proceso de
carga genera
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos de compresin simple
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos de compresin simple
ensayo de compresin simple
3 = 0
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos CU
en los ensayos de compresin triaxial del tipo CU se aplica un proceso de carga axial no drenado
resistencia no drenada tambin puede ser estimada a partir de los resultados de estos ensayos
para presiones de confinamiento diferentes, las resistencias resultarn diferentes
cada ensayo CU indica la resistencia no drenada para el estado de tensiones efectivas correspondiente a la tensin efectiva de confinamiento del ensayo
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA NO DRENADA a partir de ensayos CU
puede asociarse a cada crculo de Mohr una envolvente de resistencia no drenada correspondiente a la tensin efectiva inicial de confinamiento
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
... EN SNTESIS
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
ARCILLAS NORMALMENTECONSOLIDADAS
lento crecimiento de la tensin desviadora con la deformacin
reduccin de volumen durante el proceso de carga
ENSAYOS DE COMPRESIN TRIAXIAL CD
ARENAS SUELTAS=
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
ARCILLAS SOBRECONSOLIDADAS
(OCR > 4)
ENSAYOS DE COMPRESIN TRIAXIAL CD
ARENAS DENSAS=
el crecimiento de la tensin desviadora con la deformacin se da ms rpidamente
aumento de volumen durante el proceso de carga
resistencia de pico para pequeas deformaciones, cada de resistencia luego de alcanzado el pico
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
RESISTENCIA AL CORTE NO DRENADA
ENSAYO UUla ordenanda de esta recta es la
resistencia no drenada, Su
ENSAYO CU
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LA RESISTENCIA DE LAS ARCILLAS
PARMETROS DE RESISTENCIA AL CORTE
res
(c ; ))))p (c ; ))))cr (c ; ))))resRESISTENCIA AL CORTE NO DRENADA
Su ( = 0))))
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Introduccin a la Mecnica de Suelos
RESISTENCIAAL
CORTE
