SUELOS Y ROCAS I

¿Cuáles son los tres esfuerzos que se aplican en el Ensayo Triaxial?

El ensayo de corte triaxial permite determinar las características del esfuerzo-deformación y la resistencia al corte del suelo, mediante la aplicación de esfuerzos horizontales y verticales, que actúan en ángulos rectos entre sí y en tres direcciones: una longitudinal y dos laterales.

La probeta de suelo, con relación de longitud 2-3 respecto a su diámetro, se reviste de una membrana impermeable susceptible a soportar esfuerzos cortantes y se coloca en una celda triaxial típica.

Los ensayos de corte triaxial se realizan en dos etapas, en la primera la probeta es sometida a un esfuerzo inicial provocado por un líquido que generalmente es agua, denominándose presión hidrostática y que actúa uniformemente en todas las superficies del espécimen. En la segunda etapa se aplica un esfuerzo producido por el pistón vertical de carga que genera una fuerza axial e incrementa los esfuerzos verticales que actúa sobre la superficie horizontal de la probeta, este esfuerzo se denomina esfuerzo desviador (σ)

Eσ=σ 1−σ 3

PA

=σ 1−σ 3

. Estas fuerzas hidrostática y axial generan esfuerzos:

Esfuerzo principal máximo (σ1): este esfuerzo es el total de los esfuerzos axiales que actúan en la superficie horizontal del espécimen, es decir la resultante entre el esfuerzo inicial, generado por una presión hidrostática de fluido, y el esfuerzo axial provocado por el pistón vertical de carga.

σ 1=σ 3+ PA

Esfuerzo principal mínimo (σ3): este esfuerzo es provocado por la presión hidrostática de fluido sobre las superficies verticales de la probeta.

Esfuerzo principal medio (σ2), este esfuerzo es menor o igual al esfuerzo principal mayor y mayor o igual al esfuerzo principal menor, este esfuerzo es poco considerado σ 3≤σ 2≤σ 1

SUELOS Y ROCAS I

Bibliografía:

Alva J., Resistencia y Cortante de Suelos

¿Qué es la cohesión y fricción?

El ensayo de corte triaxial permite determinar el ángulo de fricción y la cohesión del suelo, a través de los cuales es posible establecer la resistencia al corte. Dichos parámetros se determina a en la gráfica de círculos de Mohr.

Ángulo de fricción interna (φ).- también llamado ángulo de rozamiento interno, es el ángulo que forma Línea de Resistencia intrínseca o envolvente de Mohr con la horizontal. Su valor se determina como la pendiente de la envolvente y representa la fricción que existe entre superficies de contacto de las partículas y su densidad, provocando una resistencia al deslizamiento.

El ángulo de fricción es mayor en suelos con partículas angulares, así se tiene que este varia de 0⁰ en arcillas plásticas, hasta 45⁰ o más en gravas y arenas secas compactadas y de partículas angulares.

Cohesión (C).- el valor de la cohesión está dada por la ordenada al origen de la envolvente de Mohr y representa la atracción entre partículas, originada por las fuerzas moleculares y las películas de agua.

La cohesión está directamente relacionada con el contenido de humedad de suelo, por tanto es mayor en suelos arcilloso y prácticamente nula en suelos granulares.

Bibliografía:

SUELOS Y ROCAS I

Apuntes de Ingeniería Civil. Web <http://apuntesingenierocivil.blogspot.com/2011/02/cohesion-y-friccion-interna-propiedades.html>

Ecuación de Coulomb

Las primeras investigaciones referentes a la resistencia al corte de los suelos se desarrollaron por el ingeniero francés C. A. Coulomb, quien la atribuyo a la fricción entre las partículas del suelo.

Coulomb estableció que las fallas en los suelos se dan por esfuerzo cortante a lo largo de planos de deslizamiento, por ello desarrollo una ecuación que le permitió establecer la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo, en función de los esfuerzos totales.

τr=c+σ tan φ

Donde: Ƭr : la resistencia al esfuerzo cortante C : la cohesión de las partículas del suelo σ : la presión que actúa por unidad de área del plano susceptible a falla. Φ : angulo de rozamiento interno de las partículas del suelo.

Esta ecuación considera que los suelos presentan características mixtas de cohesión y fricción, sin embargo suponiendo que en algunos suelos no presentan valores de cohesión o fricción se tiene variaciones en la ecuación dependiendo de las partículas de las que está compuesto el suelo, así se tiene que para

Suelos granulares donde la cohesión c=0

τr=σ tan φ

Suelos cohesivos donde la fricción φ=0

τr=cBibliografía

Universidad de Cantabria: Grupo de Geotecnia. Deformabilidad y Resistencia de los Suelos

¿Qué es el círculo de Mohr?

La teoría de esfuerzos de Mohr tiene una amplia aplicación en la mecánica de suelos en cuanto a la interpretación de los resultados del ensayo de corte triaxial.

SUELOS Y ROCAS I

Esta interpretación se basa en la representación gráfica de los estados de esfuerzo de una muestra de suelo sometida a un ensayo triaxial, denominada círculos de Mohr, para lo cual se elige una escala igual de esfuerzos; en donde el eje de las abscisas lleva el valor del esfuerzo confinante como centro del semicírculo y el eje de las ordenadas marca el valor del esfuerzo desviador de falla, como valor del radio de la semicircunferencia.

Centro=σ 1+σ32

Radio=σ1−σ 32

Bibliografía

Iglesias C Mecánica de Suelo. España 1997