La resistencia cortante del suelo se puede definir como la resistencia a los esfuerzos de cizallamiento y la consiguiente tendencia a la deformación. El suelo deriva su resistencia al corte de los siguientes factores:
1. Resistencia por enclavamiento de partículas
2. Resistencia friccional entre los granos individuales del suelo
3. Adherencia entre partículas de suelo o cohesión
Planos principales y principales tensiones del suelo.
En un punto de un material estresado, cada plano será sometido a una tensión normal o directa y a una tensión de corte. Un plano principal se define como un plano en el que el estrés es completamente normal o uno que no lleva el estrés de cización.
El estrés normal que actúa sobre estos planos principales se conocen como tensiones principales. Existen tres planos principales en cualquier punto de un material estresado. Estos tres planos principales son mutuamente perpendiculares.
En el orden de disminuir la magnitud, los planos principales se designan como plano principal, plano principal menor y plano principal intermedio y las tensiones principales correspondientes se designan de la misma manera.
De esta Figura
Estas ecuaciones darán las tensiones en el plano inclinado haciendo un ángulo con el mayor plano principal.
El círculo de estrés de Mohr para los suelos.
Otto Mohr, un científico alemán ideó un método gráfico para la determinación de tensiones en un plano inclinado a los principales planos principales. La construcción gráfica se conoce como el círculo de Mohr. En este método, el origen O es Seleccionado y las tensiones normales se trazan a lo largo del eje horizontal y las tensiones de corte en el eje vertical.
Para construir un círculo de Mohr, marque primero la tensión principal y la de menor importancia en el eje X, marque el Centro del punto como C. Un círculo se dibuja con C como Centro y CF como radio. Cada punto del círculo da las tensiones y en un plano en particular, el punto E es conocido como el polo del círculo.
1. El círculo de Mohr se puede dibujar para el sistema de tensión con los planos principales inclinados a coordinar los ejes
2. El sistema de tensión con planos verticales y horizontales no son los planos principales de la teoria de Mohr-Coulomb.
Teoria de Mohr-Coulomb.
El suelo es un material particulado. La falla de corte en los suelos es por deslizamiento de partículas debido a tensiones de cizallamiento. Según Mohr, el fracaso es causado por una combinación crítica de tensiones normales y cortantes. El suelo falla cuando la tensión de cizalladura en el plano de falla en función única de la tensión normal que actúa en ese plano.
Dado que la tensión de corte del plano de falla se define como la fuerza de corte (s) la ecuación para que se puede escribir como:
S = f (O)
La teoría de Mohr se refiere a la tensión del esquileo en el plano de la falta en la falta. Una trama se puede hacer entre las tensiones del esquileo y la tensión normal en el fracaso. La curva definida por esto se conoce como el sobre de error.
La fuerza de corte de un suelo en un punto de un plano particular fue expresado por Coulomb como una función lineal de la tensión normal en ese plano como,
En este C es igual a la intersección en el eje y Phi es el ángulo que el hace sobre el eje.
Diferentes tipos de pruebas de corte y condiciones de drenaje.
Se utilizan las siguientes pruebas para medir la fuerza de cizalladura del suelo
1. Prueba directa de corte
2. Prueba de compresión triaxial
3. Prueba de compresión comprobado
4. Prueba de corte
Dependiendo de las condiciones de drenaje, hay tres tipos de pruebas:
o No consolidado – Condición sin drena
o Consolidado – Condición sin drenar
o Consolidado- Condición drenado
Prueba directa de corte en el suelo
Aparato.
La prueba se lleva a cabo en una muestra de suelo en una caja que se divide en dos mitades a lo largo del plano horizontal en su centro. El tamaño de la caja de corte es 60 x 60 x 50 mm, la caja se divide horizontalmente de tal manera que el plano divisorio pasa a través del centro.
Las dos mitades se mantienen unidas por pasadores de bloqueo, la caja también se suministra con placas de pinzas planas o perforadas de acuerdo con las condiciones de prueba
Prueba.
Se toma una muestra de suelo de tamaño 60 x 60 x 25 mm. Se coloca en la caja de corte y se compacta. La placa de rejilla superior, la piedra porosa y la almohadilla de presión se colocan sobre la muestra. Carga normal y cizalla Es aplicarse hasta el fracaso
Presentación de resultados.
o Estrés – Curva de tensión
o Falla de envultura
o Circunferencia de Mohr
Ventajas.
1. La preparación de la muestra es fácil
2. Como el grueso de la muestra es muy menor, el drenaje es rápido
3. Es ideal para realizar pruebas drenadas en suelos cohesionados
4. El aparato es relativamente barato
Desventajas.
1. Las condiciones de estrés se conocen sólo en el fracaso
2. La distribución del estrés en el plano de falla no es uniforme
3. El área de corte disminuye gradualmente a medida que avanza la prueba
4. La orientación del plano de falla se fija
5. El control de las condiciones de drenaje es muy difícil
6. La medición de la presión del agua del poro no es posible
Prueba de compresión triaxial.
Se utiliza para la determinación de las características del esquileo de todos los tipos de suelos bajo diversas condiciones del drenaje. En esto un espécimen cilíndrico se tensiona bajo condiciones de simetría axial. En la primera fase de la prueba, la muestra se somete a un todo redondo presión de confinamiento en los lados, superior e inferior.
Esta etapa se conoce como la etapa de consolidación. En la segunda etapa de la prueba llamada etapa de corte, se aplica una tensión axial adicional y un estrés de desviador en la parte superior de la muestra a través de un carnero. Así la tensión total en la dirección axial en el momento de esquilar es igual a la tensión de confinamiento más la tensión del desviador.
Los lados verticales de la muestra son los planos principales. La presión limitante es el estrés principal menor. La suma del estrés limitante y el estrés de los desviador es el principal estrés. El aparato triaxial consiste en una base circular con un pedestal central. La muestra se coloca en el pedestal.
El pedestal tiene uno o dos agujeros que se utilizan en la función de drenaje o la medición de la presión de poro. Se coloca una célula triaxial en la placa base. Lo es un cilindro de perspex. Hay tres tirantes que apoyan la célula. Un espolón central está allí para aplicar la tensión axial. Una válvula de liberación de aire y una válvula de liberación de aceite se unen a la célula.
El aparato también tiene características especiales como,
o Sistema de control de mercurio
o Dispositivo de medición del presión del poro de agua
o Medición de cambios de volumen
Prueba triaxial en suelo cohesionado.
Las pruebas de CU, UU y CD pueden llevarse a cabo en muestras de suelo. La muestra se coloca en el pedestal dentro de una membrana de goma. La presión de confinamiento y la presión axial Es aplicada hasta el fracaso.
Prueba triaxial en suelo sin cohesionar.
El procedimiento es el mismo que en el suelo cohesivo sólo la preparación de la muestra es diferente. Para la preparación de la muestra se utiliza una antigua de metal, una membrana y un embudo.
Ventajas.
1. Hay un control total sobre las condiciones de drenaje
2. Los cambios de presión de poro y los cambios volumétricos se pueden medir directamente
3. La distribución del estrés en el plano de falla es uniforme
4. El espécimen es libre de fallar en el plano más débil
5. El estado del estrés en todas las etapas intermedias hasta el fracaso se conoce
6. La prueba es adecuada para trabajos de investigación precisos
Desventajas.
1. El aparato es elaborado, costoso y voluminoso
2. La prueba de drenaje tarda un período más largo en comparación con eso en una prueba directa del esquileo
3. La condición de deformación en la muestra no es uniforme
4. No es posible averiguar el Transversal el área de la muestra con precisión bajo grandes cepas
5. La prueba simula sólo problemas simétricos
6. La consolidación del espécimen en la prueba es isotrópico mientras que en el campo, la consolidación es generalmente anisotropic.
Computo de varios parámetros.
Dimensiones posteriores a la cohesión.
Área de sección transversal durante la etapa de corte.
Tensiones.
Estrés de desviación = P/A
Principales tensiones.
Fuerza compresiva.
La tensión del desviador en el fracaso se conoce como la fuerza compresiva del suelo.
Presentación de los resultados de la prueba triaxial.
o Curvas de estrés
o Sobres de Mohr en términos de estrés total y estrés efectivo
Prueba de compresión no confinada en el suelo.
La prueba de compresión no confinada es una forma especial de prueba triaxial en la que la presión de confinamiento es cero. La prueba se puede realizar sólo en suelos arcillosos que puede permanecer sin confinamiento. Hay dos tipos de máquina de máquinas UCC con un resorte y una máquina con un anillo de prueba.
Se aplica una fuerza compresiva a la muestra hasta que falle. La carga compresiva se puede medir con una prueba de Anillo.
Presentación de resultados.
En esta prueba, el estrés principal menor es cero. El estrés principal importante es igual al estrés del desviador. El círculo de Mohr se puede dibujar para las condiciones de tensión en el fracaso.
Ventajas.
1. La prueba es conveniente, simple y rápida
2. Es ideal para medir la fuerza de cizalla no drenada no consolidada de las arcillas saturadas intactas
3. La sensibilidad del suelo se puede determinar fácilmente
Desventajas.
1. La prueba no puede llevarse a cabo sobre arcillas agrietadas
2. El ensayo puede ser engañoso para los suelos cuyo ángulo de resistencia a la cización no es cero.
Prueba de corte de paletas.
La fuerza sin escurrir de las arcillas blandas se puede determinar en un laboratorio por prueba de cizalla de paletas. La prueba también se puede realizar en el campo en el suelo en la parte inferior del orificio de perforación. El aparato consiste en una varilla de acero vertical que tiene cuatro acero inoxidable cuchillas o paletas fijadas en su extremo inferior.
La altura de la paleta debe ser igual al doble del diámetro. Para realizar pruebas en un laboratorio, se prepara una muestra de diámetro de 38mm y una altura de 75mm y se fija a la base del aparato.
La paleta se baja lentamente en la muestra hasta que la parte superior de la paleta se encuentra a una profundidad de 10 a 20 mm por debajo de la parte superior de la muestra. Las lecturas del indicador de deformación y del indicador de par se toman
Esquileo Fuerza S
Donde T = Aplicación de torque
D = Diámetro de la paleta
H1= Altura De Paleta
Ventajas.
1. La prueba es simple y rápida
2. Es ideal para la determinación de la fuerza de cizalladura sin escurrir in-situ de no agrietado, arcilla completamente saturada
3. La prueba se puede utilizar convenientemente para determinar la sensibilidad del suelo
Desventajas.
1. La prueba no puede llevarse a cabo sobre la arcilla fisurada o la arcilla que contiene limo o laminaciones de arena
2. La prueba no da resultados precisos cuando el sobre de falla no es horizontal
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