Resistencia al corte del suelo y su ensayo.

🕑 Tiempo de lectura: 1 minuto

La resistencia al corte de los suelos se puede definir como la resistencia al esfuerzo cortante y la propensión resultante a la deformación por corte. La resistencia al corte del suelo se deriva de los siguientes factores:

1. Resistencia debida al mallado de partículas
2. Resistencia a la fricción entre partículas de suelo individuales
3. Adhesión o aglomeración entre partículas de suelo

Planos principales del suelo y tensiones principales

En un punto del material sometido a esfuerzos, todas las caras están sujetas a esfuerzos normales o directos y esfuerzos cortantes. Un plano principal se define como el plano en el que el esfuerzo es perfectamente normal o no tiene esfuerzo cortante. La tensión normal que actúa sobre este plano principal se denomina tensión principal. Existen tres planos principales en cualquier punto de un material sometido a esfuerzos. Estos tres planos principales son perpendiculares entre sí. Los planos principales se designan en orden ascendente de magnitud como planos principal, menor y medio-principal, y los esfuerzos principales correspondientes se designan de la misma manera.

De esta figura,

Estas ecuaciones dan las tensiones en los planos inclinados que forman el ángulo en los principales principales.

Círculo de estrés del suelo de Mohr

El científico alemán Otto Mohr ideó un método gráfico para determinar las tensiones en planos que están inclinados con respecto a los planos principales mayores. La composición gráfica se conoce como Círculo de Mohr. En este método, se elige el origen O, la tensión normal se traza a lo largo del eje horizontal y la tensión cortante se traza a lo largo del eje vertical.

Para crear un círculo de Mohr, primero marque las tensiones principal y principal menor en el eje X y marque su punto central como C. Dibuja un círculo con centro en c y radio CF. Cada punto del círculo tiene tensiones ? y ? en ciertos planos. El punto E se conoce como el polo del círculo.

1. Los círculos de Mohr se pueden dibujar para sistemas de tensión cuyos planos principales están inclinados con respecto a los ejes de coordenadas
2. Un sistema de tensiones que contiene planos verticales y horizontales no es un plano principal

Teoría de Mohr-Coulomb

El suelo es materia particulada. La falla por corte del suelo se debe al deslizamiento de partículas debido al esfuerzo cortante. Según Mohr, la falla es causada por una combinación clave de esfuerzos normales y de corte. Los suelos fallan si el esfuerzo cortante en el plano de falla es una función intrínseca del esfuerzo normal que actúa en ese plano. El esfuerzo cortante en la superficie de la fractura se define como la resistencia al corte (s), por lo que la ecuación se puede escribir como

S = f (

) La teoría de Mohr se ocupa del esfuerzo cortante en el plano de fractura en el momento de la falla. Se pueden crear gráficos entre el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal en la ruptura. La curva definida por esto se conoce como envolvente de destrucción. Coulomb expresó la resistencia al corte del suelo en un punto en un plano particular como una función lineal de la tensión normal en ese plano como

donde C es igual a la intersección del eje Y y phi es el ángulo que forma la envolvente con el eje X.

Varias pruebas de corte y condiciones de drenaje.

Las siguientes pruebas se utilizan para medir la resistencia al corte del suelo

1. ensayo de corte directo
2. prueba de compresión triaxial
3. Ensayo de compresión uniaxial
4. prueba de corte de veleta

Hay 3 tipos de pruebas dependiendo de las condiciones de drenaje

• No consolidado y no drenado
• Acoplado – sin drenaje
• Condición de drenaje de consolidación

Ensayo de corte directo del suelo

Dispositivo

Las pruebas se realizan en muestras de suelo en una caja de corte que se divide en dos a lo largo del plano horizontal en el medio. El tamaño de la caja de corte es de 60x60x50 mm. La caja se divide horizontalmente con el plano de división que pasa por el centro. Las dos mitades se mantienen unidas con un pasador de bloqueo. La caja también viene con placas de agarre lisas o perforadas según las condiciones de la prueba.

prueba

Se toma una muestra de suelo de tamaño 60 x 60 x 25 mm. Póngalo directamente en la caja de corte y comprímalo. Coloque la placa de rejilla superior, la piedra porosa y la almohadilla de presión sobre la muestra.Se aplican cargas normales y de corte hasta la falla.

Anuncio de resultados

• curva tensión-deformación
• sobre de falla
• circulo de centro comercial

mérito

1. La preparación de la muestra es fácil
2. Drenaje rápido debido al espesor de muestra muy delgado
3. Ideal para realizar pruebas de drenaje en suelos no cohesivos.
4. el equipo es relativamente barato

Desmérito

1. Las condiciones de tensión se conocen solo en el momento de la falla.
2. La distribución de tensiones en la superficie de fractura no es uniforme.
3. El área de corte disminuye gradualmente a medida que avanza la prueba.
4. La orientación de la superficie de falla es fija.
5. Condiciones de drenaje muy difíciles de manejar.
6. No se puede medir la presión del agua intersticial

prueba de compresión triaxial

Se utiliza para determinar las propiedades de corte de todo tipo de suelo bajo diversas condiciones de drenaje. En este ejemplo, un espécimen cilíndrico se somete a esfuerzos en condiciones axisimétricas. Durante la primera etapa de la prueba, se aplica una presión de confinamiento total a los lados, la parte superior y la parte inferior de la muestra. Esta etapa se conoce como etapa de consolidación. En la segunda etapa de la prueba, llamada etapa de corte, se aplican esfuerzos axiales y desviadores adicionales en la parte superior de la muestra a través del pistón. Por lo tanto, el esfuerzo axial total en cortante es igual al esfuerzo de restricción más el esfuerzo desviador. El plano vertical de la probeta es el plano principal. La presión de confinamiento es la tensión principal menor. La suma de la tensión de restricción y la tensión desviadora es la tensión principal principal. El dispositivo triaxial consta de una base circular con un pedestal central. Las muestras se colocan sobre pedestales. El pedestal tiene uno o dos orificios que se utilizan para funciones de drenaje o mediciones de presión intersticial. Una celda triaxial se coloca en la placa base. Cilindro de metacrilato. Hay tres tirantes que sostienen la celda. Tiene un pistón central para aplicar tensión axial. La celda tiene una válvula de liberación de aire y una válvula de liberación de aceite. El dispositivo también tiene características especiales como:

• sistema de control de mercurio
• Dispositivo de medición de presión de agua intersticial
• Medición de cambio de volumen

Ensayo triaxial de suelo cohesivo

Las pruebas CU, UU y CD se pueden realizar en muestras de suelo. La muestra se coloca sobre un pedestal dentro de la membrana de goma. Se aplican presiones de confinamiento y axiales hasta la falla.

Ensayo triaxial de suelo no cohesivo

El procedimiento es el mismo que para los suelos cohesivos, diferenciándose únicamente en la preparación de la muestra. Formadores de metal, membranas y embudos se utilizan para la preparación de muestras.

mérito

1. Tienes control total sobre las condiciones de drenaje.
2. Los cambios en la presión intersticial y los cambios en el volumen se pueden medir directamente
3. Distribución uniforme de tensiones en la superficie de fractura
4. El espécimen se rompe libremente en su lado más débil.
5. Conozca el estado de estrés en todas las etapas intermedias a la falla
6. La prueba es adecuada para trabajos de investigación precisos.

Desmérito

1. El equipo es sofisticado, caro y voluminoso.
2. La prueba de drenaje lleva más tiempo que la prueba de corte directo
3. El estado de deformación del espécimen no es uniforme.
4. Si la tensión es grande, el área de la sección transversal de la muestra no se puede obtener con precisión.
5. La prueba solo simula problemas axisimétricos.
6. La consolidación de la muestra en el ensayo es isotrópica, mientras que en el campo la consolidación es generalmente anisotrópica.

Cálculo de varios parámetros.

Contabilización de dimensiones consolidadas
Área de sección transversal de la etapa de corte
estrés
Tensión de desviación = P/A Tensión principal

fuerza compresiva
El esfuerzo desviador en la falla se conoce como la resistencia a la compresión del suelo.
Anuncio de los resultados de la prueba triaxial

• curva tensión-deformación
• Envolvente de Mohr para tensión total y tensión efectiva

Ensayo de compresión uniaxial del suelo

La prueba de compresión uniaxial es una forma especial de prueba triaxial con presión de confinamiento cero. Esta prueba solo se puede realizar en suelos arcillosos que puedan resistir sin atrapamiento. Hay dos tipos de máquinas UCC: máquinas con resortes y máquinas con anillos de prueba. Se aplica una fuerza de compresión a la muestra hasta que falla. Las cargas de compresión se pueden medir utilizando anillos de prueba.

Anuncio de resultados

La tensión principal secundaria es cero para esta prueba. El esfuerzo principal principal es el mismo que el esfuerzo desviador. Se pueden dibujar círculos de Mohr para las condiciones de tensión en la falla.

mérito

1. La prueba es conveniente, simple y rápida.
2. Es ideal para medir la resistencia al corte no drenada no consolidada de arcillas saturadas intactas.
3. La sensibilidad del suelo se puede determinar fácilmente

Desmérito

1. Las pruebas no se pueden realizar en arcilla agrietada.
2. Para suelos con un ángulo de resistencia al corte distinto de cero, esta prueba puede ser engañosa.

prueba de corte de veleta

La resistencia no drenada de las arcillas blandas se puede determinar en el laboratorio mediante pruebas de corte con veleta. Las pruebas también se pueden llevar a cabo en el suelo en el fondo del pozo. Este dispositivo consta de una barra de acero vertical con cuatro hojas o paletas delgadas de acero inoxidable fijadas en el extremo inferior. La altura de la paleta debe ser igual al doble del diámetro. Para las pruebas de laboratorio, se prepara una muestra de 38 mm de diámetro y 75 mm de altura y se fija a la base del dispositivo. Baje lentamente la paleta en la muestra hasta que la parte superior de la paleta tenga una profundidad de 10 a 20 mm desde la parte superior de la muestra. Tome lecturas del indicador de torsión y deformación Resistencia al corte S

donde T = par aplicado D = diámetro de paleta H₁= altura de la paleta

mérito

1. La prueba es fácil y rápida.
2. Es ideal para mediciones de resistencia al corte sin drenaje in situ de arcillas completamente saturadas y sin fisuras.
3. Esta prueba se puede utilizar convenientemente para determinar la susceptibilidad del suelo

Desmérito

1. No se pueden ensayar arcillas agrietadas o arcillas que contengan capas de limo o arena.
2. Las pruebas dan resultados inexactos si la envolvente de la falla no es horizontal