Esnsayo De Corte

Introducción

El problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la mecánica de suelos. En efecto, una valoración correcta de ese concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar con esperanzas de éxito, cualquier aplicación de la mecánica de suelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles.

Actualmente la teoría que en su momento desarrollara Coulomb está siendo puesta en duda, dado que las nuevas investigaciones realizadas por diversas universidades, han concluido que esta debería desecharse, sin embargo en la actualidad debido a la naturaleza “nueva” de dichos propuestos resulta en un periodo de transición entre lo moderno y lo tradicional, más aun teniendo en cuenta que en nuestro país un gran porcentaje de laboratorios y universidades se aferran todavía al viejo método de Coulomb por su doctrina completa y sistemática.

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

MECÁNICA DE SUELOS

PRACTICA Nº02

Ensayo de Corte Directo

OBJETIVO:

Obtener la envolvente de Mohr-Coulomb

Determinar la cohesión del suelo (C)

Determinar el ángulo de fricción interna ϕ

METODO:

Usando la Maquina de Corte Directo

MATERIALES:

Maquina de Corte directo

Muestra de Suelo Inalterada

Anillos de Molde

Vernier o Pie de Rey

Balanza

MARCO TEÓRICO:

El primer trabajo en que seriamente se trató de explicar la génesis de la resistencia a los suelos es debido al reconocido físico e ingeniero Mecánico C. A. Coulomb. La idea de este consistió en atribuir la fricción entre las partículas del suelo a la resistencia al corte del mismo y en extender en ese orden de fenómenos las leyes que sigue la fricción entre cuerpos, según la Mecánica elemental.

Es sabido que si un cuerpo (Fig. 1) sobre el que actúa una fuerza normal P ha de deslizar sobre una superficie rugosa, se encuentra que la fuerza F, necesaria para ello resulta ser proporcional a P teniéndose:

F=μP

Donde μ recibe el nombre de coeficiente de fricción entre las superficies en contacto.

Coulomb admitió que en primer lugar los suelos fallan por esfuerzo cortante a lo largo de planos de deslizamiento y que en esencia, el mismo mecanismo de fricción mencionado arriba rige la resistencia al esfuerzo cortante al menos para ciertos tipos de suelos. Dada pues una masa se suelo y un plano potencial de falla de la misma AA’ el esfuerzo cortante máximo susceptible de equilibrio y, por lo tanto, la resistencia al esfuerzo cortante del suelo por unidad de área en ese plano, resistencia al esfuerzo cortante del suelo por unidad de área en ese plano es proporcional al valor de σ

, Presión normal en el mismo plano AA’ teniéndose:

F/A=s=τmax=σtanϕ

Fig1 Mecanismos de los fenómenos de fricción

Automáticamente nace así una ley de resistencia, según la cual la falla se produce cuando el esfuerzo cortante actuante, τ alcanza un valor s, tal que:

s=σtanϕ (1)

La constante de proporcionalidad entre s y σ , tanϕ fue definida por Coulomb en términos de un ángulo al cuál llamo ángulo de fricción interna y lo definió como una constante del material.

Así pues por ejemplo al observar arena de playa se puede ver como se desliza entre los dedos sin presentar ningún esfuerzo, entonces se concluirá que σ=0,

Sin embargo otros materiales como la arcilla se puede observar todo lo contrario y donde se puede ver cierto efecto de cohesión, de ahí se puede concluir que dicho material exhibe resistencia al cortante aun cuando el esfuerzo normal demuestra ser nulo y para ellos Coulomb les dio otra constante. Finalmente también se Coulomb observó como en arcillas francas, la resistencia parecía ser independiente de cualquier presión y para dichos materiales parecía existir solo cohesión de lo cual se puedo concluir que para ellos la ley de resistencia de suelos seria:

s=c (2)

En general según Coulomb los suelos presentan características mistas entre ellos y es por ello que de la combinación de la expresión 1 y 2 concluyo:

s=c+σtanϕ

Dicha fórmula fue usada por casi más de un siglo hasta que investigadores como Terzaghi en 1920 en base a investigaciones serias introdujo el concepto de presión interna granular , la que según él debería sustituirse por la presión interna intergranular, obteniendo así:

s=c+(σ-u_n)tanϕ

En donde como es usual u_n representa la presión neutral en el agua. La modificación de Terzaghi tomo por primera vez la influencia del agua contenida en el suelo sino que también de manera muy notable la velocidad de aplicación de ella.

Seria finalmente Hroselev quién hizo notar que el valor de “cohesión” de las arcillas saturadas no era constante y lo dejo expresado en función del agua obteniéndose la nueva forma:

s=f(w)+(σ-u_n)tanϕ

La prueba de resistencia al esfuerzo cortante

Durante muchos años, la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante fue prácticamente la única usada para la determinación de la resistencia de los suelos, actualmente el laboratorio de suelos de FICSA de la UNPRG cuanta con una de ellas aunque en la actualidad esta ha sido reemplazada con la máquina de compresión triaxial.

Fig.2 Maquina de Corte directo de la UNPRG

El aparato consta de dos marcos

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