esfuerzo cortante del suelo, se ocupa para la evaluacion de parametros de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos.

1. ESFUERZO CORTANTE DEL SUELO
MATERIA:
Mecánica de suelo II
DOCENTE:
MAG. ING. Pedro Maquera Cruz
ESTUDIANTE:
Jalanoca Queque, Oscar Daniel
UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

2. FUNDAMENTO
• Este capitulo se ocupa de la evaluación de los parámetros de la resistencia
al esfuerzo cortante de los suelos.
• Los suelos fallan bajo una combinación de esfuerzo normal de compresión
y esfuerzo cortante en el plano de falla.
• Es necesario evaluar el esfuerzo cortante en los suelos por el problema de
estabilidad de los suelos.
RESISTENCIA AL CORTE DE UN SUELO

3. LA EVALUACIÓN DE RESISTENCIA AL ESFUERZO
CORTANTE DE LOS SUELO
• Selección adecuada de los taludes para terraplenes y excavaciones
(incluyendo los cortes en carreteras)
• Determinación de la carga que un suelo puede resistir con cierta seguridad,
incluyendo la carga que terraplenes, rellenos y diques imponen sobre el
suelo de cimentación.
• Determinación de la capacidad de soporte para zapatas y losas de
cimentación
• Determinación de la resistencia al esfuerzo del corte desarrollado entre el
suelo y pilote o cajón de cimentación.
IMPORTANCIA

4. TEORÍA DE COULOMB
• La primera hipótesis en la resistencia al esfuerzo de corte de un suelo fue
presentada por Coulomb (1773) como la siguiente:
• S = C +σn Tangφ (1)
• Terzaghi (1925) hizo notar la necesidad de considerar el efecto de la presión
de poros en la resistencia del suelo.
• Hvorslev (1937) utilizó los datos de laboratorio para verificar el uso de los
parámetros en presiones efectivas y obtener la ecuación de la Resistencia
al Corte COULOMB – HVORSLEV.

5. TEORÍA DE COULOMB
S = C’ + σ’TANGφ’
S : Resistencia al esfuerzo cortante.
C : Cohesión del suelo.
C’: Valor efectivo cuando se usa σ’.
φ : Angulo de fricción interna.
φ’: Angulo efectivo de fricción interna obtenido usando σ’

6. TEORÍA DE TERZAGHI (1925)
Hizo notar la necesidad de considerar el efecto de la presión de poros en la
resistencia de suelo. La presión de poros consiste en la presión en el agua
dentro de los poros del suelo.

7. COHESIÓN
Es la atracción entre partículas originada por las fuerzas moleculares y las
partículas de agua La cohesión se mide en: Kg/cm2. En los suelos arcillosos la
cohesión es alta de 0.25Kg/cm2 a 1.5Kg/cm2 , los suelos limosos tienen poca
cohesión, en las arenas la cohesión es nula.

8. FRICCIÓN INTERNA
Es la resistencia al deslizamiento alcanzado por la fricción que hay entre las
superficies de contacto por lo tanto depende de la granulometría del
material, La fricción interna de un suelo esta definida por el ángulo cuya tg es
la relación entre la fuerza que resiste al deslizamiento y la fuerza normal P
aplicada.

9. CIRCULO DE ESFUERZOS DE MOHR
• Las ecuaciones del
esfuerzo normal y
esfuerzo tangencial
representan un circulo
de esfuerzos en el
plano xy siendo su
radio igual T1-T3/2,
R=cortante máximo.
• Es costumbre dibujar el
circulo de Mohr en el
primer cuadrante.
Ejemplos

10. ENSAYO DE CORTE DIRECTO
• Mediante este ensayo se determina el
Angulo de fricción interna y la
cohesión del suelo con estos
parámetros se obtiene la capacidad
portante del suelo.
• Referencias: ASTM D3080.
• Para el ensayo se necesita 03 muestras
inalteradas con el muestreador
rectangular de 10cm de lado y 4cm
de altura.
• Se dibuja los esfuerzo normales y
esfuerzos tangenciales máximos a
cada nuestra(escala natural)Ejemplo.

11. ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE
• Se utiliza en suelos arcillosos este ensayo
permite obtener en forma cuantitativa
valores de la resistencia a la
compresión(qu) y por ende la resistencia
al esfuerzo cortante.
• Referencias ASTM D-2166-98.
• L muestra debe ser inalterada de 4cm de
diámetro y 6cm de longitud se debe
determinar la densidad natural y el
contenido de humedad de la muestra
luego se determina la deformación axial
unitaria. Los resultados se dibujan en
escala natural.

12. ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL.
• Con este ensayo se estudia con mayor precisión los suelos finos saturados,
superando inconvenientes que presenta el aparato de corte directo. El
tamaño de la muestra que se ensaya en el aparato de corte triaxial
depende del modelo de aparato. La altura de la muestra es el doble del
diámetro.
• El aparato de corte triaxial permite aplicar primero unas tensiones
horizontales(cilíndricas) T3, dando presión al agua de la célula. Luego se
aplica una tensión vertical T1de la manera que al alcanzar la rotura se
obtiene un estado de tensiones tridimensional que podemos representar en
un circulo de MOHR. Este ensayo traxial permite determinar las presiones
intersticiales y las presiones efectivas las cuales son las que en definitiva
regulan la resistencia del suelo.

13. • Ensayos triaxiales:
• Ensayo consolidado drenado ,
CD
• Ensayo consolidado no
drenado, CU
• Ensayo no consolidado no
drenado, UU

14. EJERCICIOS PROPUESTO
1. El tamaño de una muestra de arena es de 50x50x30mm se somete a una prueba de corte directo, se conoce que
la arena tiene un tangente de ∅ =
0.65
𝑒
y que la densidad de solidos (𝐺𝑠) es 2.65, Durante la prueba se aplica un
esfuerzo normal de 140𝑘𝑛/𝑚2
, la falla ocurre bajo un esfuerzo cortante de 105𝑘𝑛/𝑚2
. Cual fue el peso de la muestra
de arena en Newton ?
Datos:
σ = 140 kN/m2
τ𝑓 = 105 kN/m2
C = 0 Arena
Espécimen= 50x50x30 mm
Gs= 2.65
Para la arena Seca C = 0;
𝝉𝒇 = 𝒄 + 𝝈 𝐭𝐚𝐧𝝓
105 kN/m2
= 140 kN/m2
∗ tan 𝝓
0.75 = tan 𝝓 𝐸𝑐1
0.65
e
= tan 𝝓 𝐸𝑐 2
Igualando las ecuaciones 1 𝑦 2 :
0.75 = 0.65 e ⇒ 𝒆 = 𝟎. 𝟖𝟔𝟕
Determinación del volumen:
V = A × h
V =
50 mm ∗50 mm ∗30mm
10003∗ mm3 * m3
𝐕 = 𝟕. 𝟓 x 10−5
m3
n =
e
1+e
⇒ 𝒏 = 𝟎. 𝟒𝟔
n =
Vv
V
⇒ Vv= 𝟑. 𝟒𝟖 × 𝟏𝟎−𝟓
e =
Vv
VS
⇒ VS = 𝟒. 𝟎𝟏𝟒 × 𝟏𝟎−𝟓
GS=
γS
γω
=
ωS
γω+VS
despejando ωS =GS x γω + VS
ωS = 2.65 x 9.81
KN
m3 + 4.014 x 10−5
m3
x
103N
1KN
x
1 kg
1′N
ωS = 1.39 N

15. 2. Se lleva a cabo una prueba de corte directo con una muestra de arena con un esfuerzo normal de 140
kN/𝑚2, la falla ocurre bajo un esfuerzo cortante de 94.5 kN/𝑚2,El tamaño de una muestra de arena es
de 50x50x25 mm.
A)El Angulo de fricción interna dela arena (𝜑).
B)Que fuerza cortante se requiere para ocasionar la falta en la muestra con un esfuerzo normal de 84 𝒌𝑵 𝒎𝟐 .
Datos :
σ1 = 140 kN/m2
τf= 94.5 kN/m2
φ = ángulo de fricción interna
Espécimen= 50x50x25 mm
σ2 = 84 kN/m2
a) Para la arena Seca C = 0
τf = 𝒄 + 𝝈 𝐭𝐚𝐧 φ
φ = tan−1 τf
σ
φ = tan−1 94.5
140
φ = 𝟑𝟒. 𝟎𝟐°
b) Determinación fuerza cortante
τ = 𝛔 𝐭𝐚𝐧 φ = 84 kN/m2
∗ tan 34.02°
𝜏 = 56.70 kN/m2
𝐋𝐮𝐞𝐠𝐨:
𝐅 = 𝝉 ∗ 𝑨
F = 56.70 kN/m2
∗ 2.5 × 10−3
m2
∗
103N
1 KN
𝐅 = 𝟏𝟒𝟏, 𝟕𝟓 N

16. 3. Una muestra cilíndrica de arcilla de 3 cm de diámetro de 7.5 cm de alto inalterada se le
somete a una prueba de compresión axial sin confinar, resultando como carga de ruptura un
valor de 210 kilos. La altura final de muestra en el instante de la falla es de 7.1 cm. Determinar
la cohesión de la arcilla.
Área inicial de la muestra: A: 7.069 𝑐𝑚2
Deformación vertical de la muestra: ∆: 0.4 cm
Deformación unitaria ɛ=
0.4
7.5
= 0.053
𝑨´:
𝐴
1−ɛ
El esfuerzo de ruptura a compresión axial sin confinar “𝑞 𝑢” vale:
𝑞 𝑢=
210
7.466
= 28.127
El valor de la cohesión de la arcilla vale:
𝐶=
𝑞 𝑢
2
=
28.127
2
= 14.06 kg/c𝑚2

17. -
4. para una arcilla normalmente consolidada los resultados de una
prueba triaxial son los sgtes.:
• presión horizontal de la cámara: 150 kn/𝑚2
• esfuerzo desviador de la falla: 275 kn/𝑚2
hallar el angulo de friccion
DATOS:
𝜎3= 150 kN/𝑚2
𝜎1− 𝜎3= 275 kN/𝑚2
cuando las arcillas están en N.C.
C=0
𝜎1− 𝜎3= 275 kN/𝑚2
𝜎1= (275+150) kN/𝑚2
𝜎1= 425 kN/𝑚2
𝜎1 = 𝜎3 . 𝑡𝑔2 (𝟒𝟓 +
𝜑
2
)
𝜎1= 275 . 𝑡𝑔2 (𝟒𝟓 +
𝜑
2
)
𝜑 =28.57ª