http://www.ing.unlp.edu.ar/constr/g1/Apunte%20de%20Resistencia%20al%20Corte%201.pdf

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/466/A5.pdf?sequence=5

Uso en ingeniería civil

En ingeniería civil se utilizan diversos métodos, también denominados de fallo, consistentes en calcular qué cargas producen el fallo de la estructura, determinando la carga admisible mediante un coeficiente de seguridad. Nótese que estas teorias corresponden a la hipótesis de cargas exteriores estáticas, han de aplicarse otros criterios en el caso de que la situación sea cuasiestática o dinámica.

Toda obra de ingeniería exige seguridad, funcionalidad y economía.

Cuando se habla de seguridad en el caso específico de los suelos, se busca que el sistema que forman la cimentación y el suelo no genere un mecanismo de falla que ponga en peligro la estabilidad de la obra. Para llevar a cabo el análisis de la estabilidad de una estructura, desde el punto de vista de la ingeniería geotécnica, es necesario determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos involucrados en el mecanismo potencial de falla. Sin embargo, dicha determinación implica grandes retos para el ingeniero de mecánica de suelos, en virtud de las variables involucradas en el problema, tales como: tipo de suelo, grado de compacidad o consistencia, grado de saturación y anisotropía, entre otras. El grado de saturación, por ejemplo, ha permitido crear la “Mecánica de Suelos Tradicional” (para suelos 100% saturados) y la “Mecánica de suelos no saturados”.

ESTADO DEL ARTE En 1776 Coulomb (ref. 1), físico e ingeniero francés, propone un mecanismo para estudiar la resistencia del suelo, que consiste en aceptar que dicho material falla por esfuerzo cortante a lo largo de un plano de deslizamiento. Observó que en dicho plano la resistencia al esfuerzo

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cortante, s, de cierto tipo de suelos, resultaba proporcional al esfuerzo normal actuante, s, o sea: s ~ s (3.3.1). Para quitar el signo de proporcionalidad introdujo un coeficiente, tan f, donde f representa una constante del material conocida como “ángulo de fricción interna”. Observó también que otros suelos como las arcillas saturadas, parecían tener una resistencia al esfuerzo cortante constante, c, independiente del esfuerzo normal aplicado. Otros suelos tenían un comportamiento intermedio, con una ley de resistencia al esfuerzo cortante igual a: c+=fstans (3.3.2) A la ecuación (2) se le conoce como la ley de Coulomb. En 1882 Otto Mohr (ref. 2) plantea la “Teoría General de la Resistencia”, que se basa en representar gráficamente en el plano de Mohr (s vs. s), los estados de esfuerzo en el momento de la falla del material. La curva tangente a los círculos que representan dicho estado de esfuerzos se le denomina “Envolvente de Mohr” cuya ecuación puede escribirse s = f (s). Si la envolvente es una línea recta se le conoce como ley de Mohr-Coulomb representada por la ecuación (3.3.2), donde f es el ángulo de la pendiente de la línea recta y c la ordenada en el origen. En 1925 Terzaghi (ref. 3), basándose en el concepto de presión efectiva, modifica la forma de la ley de Coulomb para suelos saturados, a la siguiente: c+=’tan’fss (3.3.3) Donde: f’ ángulo de fricción interna en términos de esfuerzos efectivos. s’ esfuerzo efectivo entre los granos de suelo, dado por: s’ = s – uf (3.3.4) Siendo uf la presión del agua de poro desarrollada por el suelo en el momento de la falla. En 1936 Hvorslev (ref. 4) hace notar que la cohesión de las arcillas saturadas no es una constante sino que depende de su contenido de agua, esto es: )(‘tan’wc+=fss (3.3.5) En 1958b Roscoe, Sholfield y Wroth (ref. 5) crean la “Teoría del Estado Crítico” que es un modelo elastoplástico unificado que relaciona la resistencia con los cambios de volumen o cambios en la relación de vacíos del suelo. A este trabajo siguió la “Teoría del Camclay” (ref. 6) en la Universidad de Cambrige (Parry, 1960; Roscoe y Burland, 1968; Sholfield y Wrote, 1968; Atkinson y Bransby, 1978; Atkinson, 1981). En 1965 Juárez Badillo (ref. 7) aplica el “Principio de Proporcionalidad Natural” al problema de la resistencia al esfuerzo cortante en los suelos, basado en los valores extremos de las variables que intervienen en el problema. A partir de entonces ha seguido su investigación en torno al comportamiento esfuerzo-deformación de los geomateriales. Gracias al colaborador Victor Hugo Jimenez Perez por enviarnos este material.

RESISTENCIA AL CORTE – ESTADOS DE TENSIONES

1) DEFINICION DE RESISTENCIA AL CORTE

Se denomina como resistencia al corte de un suelo a la tensión de corte o cizallamiento en el plano de corte y en el momento de falla. El ingeniero debe entender la naturaleza de la resistencia al corte para analizar los problemas de capacidad de carga, estabilidad de taludes y presiones laterales sobre estructuras de contención de tierra.

Los primeros estudios sobre la resistencia al corte de los suelos fueron efectuados por el ingeniero francés C. A. Coulomb (1736-1806), quien en una primera aproximación al problema, atribuyó éste fenómeno a la fricción producida entre las partículas de suelo como una extensión del concepto de la mecánica. Su teoría de falla establece que el material falla cuando el esfuerzo cortante actuante en un plano alcanza un valor límite máximo.

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Generalizando, se tiene que, dada una masa de suelo y un plano potencial de falla AA', según Fig. 1.b, el esfuerzo de corte que puede resistir la masa de suelo por unidad de área es proporcional al valor de σ (presión normal en dicho plano). De éste modo se obtiene que

La constante de proporcionalidad tg φ, fue definida por Coulomb en términos de un ángulo al que denominó ángulo de fricción interna. Analizando la ecuación se deduce que para σ = 0 es = 0. Pero Coulomb observó que existían materiales que sin presiones normales aplicadas sobre el plano de corte presentaban una cierta resistencia al cizallamiento. Para estos suelos consideró una nueva constante a la que denominó cohesión = c. Como, en general, los suelos presentan un comportamiento mixto, Coulomb determinó que la resistencia de los suelos debía expresarse como la suma de ambos comportamientos: la resistencia debida a la fricción interna y la resistencia debida a la cohesión. Así estableció lo que hoy se denomina Ley de Coulomb

Posteriormente, Mohr (1900) presentó una teoría sobre la rotura de los materiales en la que afirma que un material falla debido a una combinación crítica de esfuerzo normal y esfuerzo cortante, y no sólo cuando uno de ellos se maximiza. Su criterio establece que la falla por corte sucede a lo largo de la superficie donde la relación / σ alcance un cierto valor máximo. En la actualidad se emplea como criterio de falla el denominado de Mohr-Coulomb, con una envolvente de falla curva, como se muestra en la figura 2. Para la mayoría de los problemas que se abordan en Mecánica de Suelos, en el rango de tensiones de trabajo, pueda asimilarse a una recta. Se considera que la falla se produce por la solicitación de corte y se acepta que ésta depende del esfuerzo normal actuante en el plano de falla.

Fig 2 = Envolvente de falla. Curva de Resistencia intrínsecaEn 1936 Terzaghi enunció el principio de presiones totales, neutras y efectivas, expresando que “todos los efectos tangibles provocados por un cambio de presión, tales como la compresión, distorsión angular, y cambios en la resistencia al corte, se deben exclusivamente a los cambios de las presiones efectivas”. Sobre la base de este enunciado se estableció que en las ecuaciones de la ley de Coulomb debería sustituirse la presión normal total por la presión intergranular (denominada generalmente σ’ , ya que ésta última es la que gobierna el comportamiento de la resistencia al corte de los suelos. De esta manera la ecuación se generalizó como :

2) ESTADO DE TENSIONES EN UN PUNTO DE LA MASA DE SUELO

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El estado de tensión en un punto está definido cuando se conocen las solicitaciones en ese punto.

Figura 3 . Estado de tensión alrededor de un punto

Del equilibrio de un prisma elemental, según Fig. 3, se obtiene:

En la Teoría de la Elasticidad se demuestra que existen planos ortogonales entre sí, llamados planos principales de esfuerzos en los que los esfuerzos tangenciales son nulos, existiendo únicamente esfuerzos normales, denominados principales (σ 1 y σ 3). A partir de estos esfuerzos principales σ 1 y σ 3 pueden obtenerse para una condición de equilibrio del prisma elemental

donde σα y α son respectivamente las tensiones normales y tangenciales en el plano a-a que forma un ángulo α con la vertical. Estas expresiones representan la ecuación de una circunferencia

Si se considera un elemento de suelo sometido a las presiones normales principales 1 y 3 siendo la presión vertical mayor que la horizontal, es decir, 1 > 3, se tiene un sistema plano de tensiones, donde los pares de tensiones y que se ejercen sobre planos intermedios a los principales quedan representados en el círculo de Mohr.

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Uno de los puntos del círculo de Mohr tendrá una combinación de tensiones y que producirá la rotura en un plano de inclinación respecto al plano en que se ejerce la tensión principal mayor, en este caso 1. Este es el punto D donde el círculo de Mohr resulta tangente a la línea de resistencia al corte llamada línea de resistencia intrínseca.

Asociado a la condición de rotura, geométricamente se obtiene que , por lo tanto el ángulo correspondiente al plano de rotura será: , Es decir que el plano de rotura forma un ángulo de 45°+½ φ con la dirección de la tensión principal menor.

3) DETERMINACION DE LOS PARAMETROS DE RESISTENCIA AL CORTE 3.1.- ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Se le impone a la muestra un plano de rotura localizado sobre el que actúa una carga Pv que genera una tensión normal 1, y se aplica una fuerza tangencial Ph que desplaza la parte móvil de la caja

produciendo la tensión de corte .

Se requieren al menos dos pares de valores - para obtener las incógnitas c y de la ecuación de Coulomb. La ventaja de este ensayo es que es fácil de ejecutar e interpretar y rápido en el caso de ensayos drenados por el corto camino a recorrer por el agua. Entre las desventajas se puede citar que la superficie de rotura no es necesariamente la más débil y la distribución de tensiones no es uniforme. Además, el área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa; este cambio es complejo de calcular sobre todo en el caso de muestras circulares.

Durante el ensayo se miden las deformaciones horizontales y verticales de la muestra. El ensayo se puede realizar de dos maneras:

A deformación controlada: se aplica una velocidad de deformación preestablecida, por ejemplo, 1 mm por minuto, y se controla la carga máxima para alcanzar esa deformación a cada instante.

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A tensión controlada: aplican cargas de magnitudes conocidas y se observan las deformaciones generales.

Como resultado se obtienen gráficas de / en función de la deformación horizontal para cada estado de carga, y con los valores máximos de para diferentes tensiones normales se traza la gráfica de resistencia = f().

3.2.- ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL

Este ensayo permite determinar las tensiones y deformaciones de probetas de suelo al variar los esfuerzos que actúan, obteniendo la cohesión c y ángulo de fricción interna .Entre las ventajas de este ensayo tenemos:

Pueden controlarse las condiciones de consolidación y drenaje Permite medición de cambios de volumen Puede monitorearse el estado de tensiones durante el ensayo Se puede realizar tanto en suelos cohesivos como granulares. Puede reproducirse un estado de tensiones similar al que tiene el suelo en la naturaleza.

Las desventajas de tipo operativo, ya que el equipo y el ensayo en sí es bastante complejo y obliga a extremar los cuidados durante todas las etapas de ensayo.

Se distinguen tres tipos de ensayos triaxiales:

No consolidado - no drenado, o no consolidado rápido. Denominado R (rápido), Q (quick) o UU (unconsolidated - undrained)

Consolidado no drenado o consolidado rápido, que puede ser con o sin medición de la presión de poros. Denominado RC (consolidado rápido) o CU (consolidated undrained)

Drenado o lento . Denominado L (lento), S (slow) o CD (consolidated drained)

El todos los casos el ensayo consiste en aislar una muestra de suelo inalterada o remoldeada a una densidad prefijada, en una membrana de goma fina dentro de una cámara de compresión. La cámara se llena con un líquido que le imprime a la muestra la presión deseada que constituyen los esfuerzos principales de confinamiento. Este proceso, puede hacerse en condiciones drenadas o de drenaje impedido. La carga vertical o esfuerzo desviador, se aplica mediante un vástago que penetra en la cámara y actúa sobre el suelo a través de un plato de carga.

La preparación de la probeta requiere el máximo cuidado, las dimensiones usuales son 35 mm de diámetro y 70 mm de altura aunque pueden ser mayores si se trata de materiales granulares. En general se trata de mantener una relación mínima de 2 entre la altura y el diámetro de la probeta, para minimizar efectos de borde. Debe tenerse la precaución de eliminar el aire que pueda existir entre la membrana y la probeta. Una vez armado el conjunto de base, el cabezal inferior, probeta, cabezal superior y membrana, se coloca la cámara de lucita y la tapa que se ajusta cuidadosamente.El vástago transmite la presión vertical. Se llena la cámara de líquido que puede ser agua, aceite o glicerina eliminando todas las burbujas de aire, y se coloca la cámara triaxial en la prensa conectándose los flexímetros que medirán las deformaciones l y las dimensiones del anillo dinamométrico F. Actualmente estas mediciones se efectúan por medio de strain-gages y lecturas digitales. Los equipos modernos poseen sistemas de medición continua y almacenamiento de datos, lo que permite “programar el ensayo” antes de su desarrollo.

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Figura 4 . Esquema de cámara triaxial

Para cualquier tipo de ensayo triaxial hay dos etapas:

TIPO DEENSAYO

ETAPA I ETAPA II DuraciónDel

EnsayoSolicitación isotrópica Solicitación anisotrópica

Drenaje Gráficas Drenaje GráficasQ No No No (σ1 –σ3) = f (ε) Minutos

R Si ΔV / V0 = f (t) No Idem + U = f(t) Depende del tipo de suelo

S Si ΔV / V0 = f (t) Si Idem + ΔV / V0 = f (ε) Depende del tipo de suelo

Ensayo tipo L

Durante este ensayo se permite el drenaje completo de la probeta en cada estado de carga y por lo tanto la presión de poros u es nula. Significa que las tensiones aplicadas son siempre efectivas.La primera etapa puede realizarse a deformación controlada regulando la velocidad de deformación para permitir el drenaje completo. O bien puede incrementarse lentamente σ3, midiendo ΔV /V0 = f (t).Esta etapa de consolidación isotrópica se da por finalizada cuando para el valor de σ3 prefijado, en la gráfica antedicha ΔV /V0 se mantiene constante en el tiempo, es decir, no hay mas variaciones de volumen.En la segunda etapa, a carga controlada, se aplican escalones de carga axial (σ1 –σ3) (por ejemplo el 10% de la carga estimada de rotura) que permanecen un tiempo antes de darle un nuevo incremento de carga. Lo que se mide en esta etapa, es la variación que experimenta el volumen en función de la deformación específica axial ε y la variación del esfuerzo desviador (σ1–σ3) con la deformación específica ε. En este caso, la carga es anisotrópica, pues sólo se produce en el sentido axial.

DISTRIBUCIÓN DE ESFUERZOS TOTALES Y EFECTIVOS EN ENSAYOS TRIAXIALES “L”

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Ensayo tipo RC

Se aplica la presión de confinamiento σ3 y para ese estado de carga se permite el drenaje de la muestra. Esta primera etapa es igual que el ensayo anterior.Una vez alcanzada la consolidación isotrópica, se da comienzo a la segunda etapa. En esta etapa se cierra el drenaje y se le dan incrementos de presión axial (σ1 –σ3) sucesivos, continuando el ensayo hasta que se produce la rotura.Puede observarse en la ecuación de Coulomb, que a mayor presión normal, corresponde mayor resistencia al corte. Pero si el suelo está saturado y no se permite la salida de agua, la presión de confinamiento σ3 que se aplica, no interviene en la resistencia del material porque toda la carga es tomada por el agua, transformándose en presión neutra.

Ensayo tipo R

Se fija el valor de la presión de confinamiento 3 dentro del rango de presiones que actúan en el terreno natural y antes de comenzar el ensayo se cierran las llaves de drenaje. Se aplican cargas axiales lentamente y se van tomando las lecturas de l y de F cada 0,25 mm de deformación hasta la rotura, que se manifiesta por el descenso de las cargas o cuando la fuerza de compresión se mantiene constante, o cuando la probeta se deforma hasta un 20% aproximadamente.

La presión axial de rotura es 1, con ese valor y con 3 se traza el círculo de Mohr. Se efectúan las determinaciones con otras probetas para otros valores de 3 obteniendo las respectivas tensiones 1.La envolvente de todos estos círculos de Mohr determina la línea de rotura.

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Ensayo tipo RC

Ensayo tipo R

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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE

Este ensayo se realiza aplicando un esfuerzo axial a la probeta de suelo sin la etapa previa de presión hidrostática de los ensayos triaxiales. Sólo existe una etapa de carga, que conduce al suelo a la falla, pero podemos considerar como primera etapa a la muestra sin esfuerzos externos. En la segunda etapa la muestra es llevada a la falla mediante la aplicación de un esfuerzo axial q u, originando una presión neutra adicional u2.

Vemos que el esfuerzo 3 es teóricamente igual al que se obtuvo en el ensayo triaxial rápido. Por ello puede esperarse que el valor qu, denominado resistencia a la compresión simple sea igual al valor del triaxial rápido; sin embargo por ser diferente este método de ensayo es normal que q u

resulte menor que .La resistencia del suelo a la compresión simple nos permite estimar para el caso de las arcillas blandas, en forma simplificada, la resistencia al corte

Otra aplicación de este ensayo es la determinación de la sensibilidad de una arcilla, es decir, la capacidad de recuperar sus propiedades originales luego de un amasado enérgico, relacionando la resistencia a la compresión simple de una muestra inalterada y de la muestra remoldeada.

APLICACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL

El criterio para la elección del ensayo triaxial más adecuado es tratar de reflejar en el laboratorio las condiciones a las que va a estar o está expuesto el suelo en la obra, poniendo énfasis en analizar cuales son las condiciones críticas del suelo durante la construcción o durante la vida útil de la obra.Existen básicamente dos criterios para la determinación práctica de la resistencia al corte de los suelos:

El criterio de los esfuerzos efectivos El criterio de los esfuerzos totales

El criterio de los esfuerzos efectivos

Según este criterio, que permite obtener la resistencia verdadera al corte del suelo, se debe utilizar el ángulo de fricción obtenido en el ensayo triaxial lento, sin embargo esta es una prueba que requiere mucho tiempo y de allí que en la práctica resulta bastante compleja de ejecutar por razones operativas y económicas.En estos casos puede utilizarse el ensayo tipo RC midiendo las presiones de poros en el instante de falla, con lo cual, conocido el esfuerzo desviador total, se puede calcular el esfuerzo efectivo en el momento de la falla.Una vez obtenida directamente o estimada indirectamente la línea L, para realizar el análisis de los esfuerzos efectivos en una obra, por ejemplo una presa de tierra, debemos conocer las presiones de poros en la estructura a lo largo de la supuesta línea de falla de la presa, esto se hace muy complejo

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de medir, por lo tanto el criterio de los esfuerzos efectivos resulta muchas veces difícil de aplicar en la práctica, si bien, teóricamente es el método más exacto.

El criterio de los esfuerzos totales

En este caso se utilizan directamente los esfuerzos totales de los ensayos triaxiales, según el problema específico que se tenga. El criterio general es proyectar la estructura para las etapas críticas de su vida, y aplicar un determinado tipo de ensayo triaxial según las condiciones de la etapa crítica que se esté analizando.Por ejemplo consideremos un edificio que será construido sobre un terreno arcilloso; según el proceso de consolidación, la resistencia al corte aumentará a medida que dicho proceso se desarrolle en el tiempo. El proceso de consolidación será mucho más lento que la construcción del edificio, en consecuencia, la etapa crítica será el momento de finalizar la construcción. Aquí será el ensayo R el más representativo, es decir, una carga aplicada rápidamente sobre el suelo.Por el contrario, si el edificio anterior se construye sobre una capa de arcilla con abundantes intercalaciones de arena que proporcione un drenaje rápido y eficiente, el ensayo tipo RC o tipo L serían los adecuados.Si estamos verificando la estabilidad de un terraplén ya construido, luego de un tiempo considerable, evidentemente el ensayo tipo L sería el que mejor represente las condiciones de la obra. Pero si estamos proyectando un terraplén que se va a construir rápidamente sobre un estrato de suelo arcilloso, debido al efecto favorable del proceso de consolidación sobre la resistencia al corte, será crítico el momento en que se termina el terraplén, antes de que se lleve a cabo el proceso de consolidación. En este caso el ensayo tipo R es el más adecuado.

CÍRCULO DE MOHR

Se recuerda que el Círculo de Mohr tiene por circunferencia el lugar geométrico de puntos, que representan los esfuerzos sobre un plano cuya normal forma un ángulo θ con la dirección del esfuerzo principal mayor 1.

Dada la magnitud y la dirección de las tensiones 1 y 3 se pueden calcular los esfuerzos normales y tangenciales y mediante las expresiones correspondientes al círculo de Mohr.

;

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Dadas y que actúan sobre dos planos cualquiera puede encontrarse gráficamente la magnitud y dirección de los esfuerzos principales utilizando la noción de polo.

El polo OP es un punto del círculo con la propiedad de que una línea trazada por OP paralela a un plano dado del suelo, cortará al círculo de Mohr en un punto cuyas coordenadas corresponden a las componentes y del esfuerzo en ese plano. En consecuencia existe una relación entre el estado de esfuerzos en cualquier plano, la dirección de dicho plano del suelo y la posición del polo en el círculo de Mohr.

Para encontrar OP se traza por el extremo de 1 una paralela a su plano de acción y por el extremo de 3 otra paralela a su plano de acción; la intersección será OP.

DIAGRAMA P – Q

Un método para dibujar el estado de esfuerzos consiste en graficar:

El signo de q se toma positivo si 1 forma un ángulo menor o igual que 45º con la vertical. Este método equivale a representar un solo punto del círculo de Mohr que va a ser el punto más alto.Esto permite representar los distintos y sucesivos estados de esfuerzos que existen en una muestra de suelo al cargarla. Se puede hacer con una serie de círculos de Mohr o con una serie de puntos p – q unidos con una curva, por ejemplo, si se incrementa 1 manteniendo 3 constante tenemos:

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PROBLEMAS

1) Se efectuaron pruebas de corte directo en un suelo arenoso seco. El tamaño del espécimen fue de 50 mm * 50 mm * 20 mm. Los resultados de las pruebas se presentan en la siguiente tabla:

Prueba Nº Fuerza Normal(N)

Fuerza cortante en la falla (N)

1 90 542 135 82.353 315 189.54 450 270.5

Encuentre los valores correspondientes a los parámetros de resistencia al corte y dibuje los estados de tensiones en el Círculo de Mohr. A los efectos del problema, considere que la sección se mantiene constante durante el desarrollo de las pruebas.

2) Los resultados de una serie de ensayos drenados sobre una arcilla se expresan con suficiente aproximación por la ecuación . Sobre este material se realiza un ensayo de comprensión triaxial consolidado no drenado comprimiendo primero una probeta bajo una presión hidrostática de confinamiento de 3 = 2 Kg/cm² y después aumentando la carga axial sin drenaje hasta la rotura. La muestra falla para una tensión de 1,8 Kg/cm² en exceso de la presión de cámara. ¿Cuál es el valor de RC y el del coeficiente de presión de poros A = u/.

3) Calcular los esfuerzos en el plano B–B y representar los estados tensionales en el diagrama p–q.

4) Calcular la magnitud y dirección de los esfuerzos principales y representar los estados tensionales en el diagrama p – q.

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5) Los resultados de un ensayo de compresión simple en una muestra de arcilla en estado inalterado y remoldeado son:

Estado inalterado Estado remoldeadoDef. axial (%)

Esfuerzo Desviador (Kg/cm²)

Def. axial (%)

Esfuerzo Desviador (Kg/cm²)

1 0.33 1 0.072 0.61 2 0.114 1.09 4 0.236 1.33 6 0.328 1.49 8 0.40

12 1.60 12 0.4716 1.61 16 0.5020 1.61 20 0.51

a) Determinar para ambas muestras la resistencia a la compresión simple, el módulo tangente inicial de deformación y el módulo secante de deformación al 50% de la resistencia.

b) Calcular la sensitividad de la arcilla y su resistencia al corte.Se define como sensitividad de una arcilla a la relación

St = qu (inalterada) / qu (alterada)

6) Una muestra inalterada de arcilla ha sido sometida a ensayos triaxiales. La carga de preconsolidación determinada en el ensayo está entre 0,9 y 1,6 Kg/cm². En dos ensayos tipo L los esfuerzos principales de falla fueron:

Ensayo 1: 3 = 2 Kg/cm² 1 = 7,04 Kg/cm²Ensayo 2: 3= 2,78 Kg/cm² 1 = 9,79 Kg/cm²

En un ensayo tipo RC con medición de presión de poros se obtuvieron los resultados de la tabla que se indica a continuación. La presión de preconsolidación fue de 3,3 Kg/cm².

Esfuerzo desviador (Kg/cm²)

Deformación (%)

Presión de poros (Kg/cm²)

0 0 00.30 0.06 0.150.60 0.15 0.320.90 0.30 0.491.20 0.53 0.731.50 0.90 1.051.80 1.68 1.442.10 4.40 1.872.40 15.50 2.38

a) Calcular el ángulo de fricción en el ensayo lento, para presiones superiores a la carga de preconsolidación.

b) Para el ensayo rápido consolidado graficar la variación de la presión neutra y del esfuerzo desviador en función de la deformación axial.

c) Suponiendo que el ensayo RC es representativo para presiones mayores a la carga de preconsolidación, indicar el ángulo de fricción en términos de esfuerzos totales y el ángulo de inclinación en términos de esfuerzos efectivos.

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7) Una muestra de arcilla inalterada extraída de 8 m de profundidad se sometió a un ensayo triaxial rápido y falló con un esfuerzo desviador de 1 Kg/cm². En ensayo lento se determinó para esa arcilla un valor del ángulo de fricción interna de 26,5º. También se sabe que h=1,55 t/m³. Calcular la presión neutra en la muestra en el instante de falla en el ensayo rápido.

8) En una arcilla normalmente consolidada se calculó el ángulo de fricción interna en el ensayo lento resultando 30º. En un ensayo rápido consolidado, en la misma arcilla, se produjo la falla con 3 = 4,5 Kg/cm² y 1 = 6,5 Kg/cm². Estimar la presión neutra en la falla en el ensayo rápido consolidado y el valor del ángulo de fricción en ella obtenido.

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