Resistencia al corte en suelos
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Jan 09, 2023
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About This Presentation
Resistencia al corte en suelos
Slide Content
Falla de la fundación de un grupo de
silos de granos en Transcona, Canada
(1913)
Mecanismo de falla en suelos
Dimensiones en planta 25,0m x 60,0 m,
Fundación: platea de 0,60 m espesor
30°
La carga de trabajo al comienzo del
movimiento se estimó
en 2,85 kg/cm2
silos de granos en Transcona, Canada
(1913)
Mecanismo de falla en suelos
Dimensiones en planta 25,0m x 60,0 m,
Fundación: platea de 0,60 m espesor
30°
La carga de trabajo al comienzo del
movimiento se estimó
en 2,85 kg/cm2
t
Falla por corte del suelo debajo
de una zapata
Fundamentos de resistencia al corte en suelos
Falla por corte del suelo debajo
de una zapata
Fundamentos de resistencia al corte en suelos
Mecanismo de falla en fundaciones directas
Falla de una base apoyada sobre un manto de arena en un ensayo en modelo
realizado en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería
Falla de una base apoyada sobre un manto de arena en un ensayo en modelo
realizado en el Laboratorio de Mecánica de Suelos de la Facultad de Ingeniería
Cuandoelmovimientodelbloquees
inminentetendremosunafuerza
friccionalentreelbloqueyelplano
inclinadoqueestarádadaporfr=F
Por lo tanto: F = N.tg (a)
Cuandocomienzaelmovimiento
odeslizamientodelbloqueel
valordelánguloaesigualal
ángulodefricciónentreel
bloqueyelplano,que
llamaremosfftg
A
N
A
fr
.=
Ecuaciónde
resistenciaal corte
de Coulombft tg
n.= N
F
=)tan(a
Cuandofr= F, estamosen la condición inminente de movimiento,
por lo tanto sabemos que a= f,con lo cualfr= N.tg (f)
W
a
a
Plano inclinado y Ecuación de Coulomb
Charles-Augustinde Coulomb
(1703-1836)
inminentetendremosunafuerza
friccionalentreelbloqueyelplano
inclinadoqueestarádadaporfr=F
Por lo tanto: F = N.tg (a)
Cuandocomienzaelmovimiento
odeslizamientodelbloqueel
valordelánguloaesigualal
ángulodefricciónentreel
bloqueyelplano,que
llamaremosfftg
A
N
A
fr
.=
Ecuaciónde
resistenciaal corte
de Coulombft tg
n.= N
F
=)tan(a
Cuandofr= F, estamosen la condición inminente de movimiento,
por lo tanto sabemos que a= f,con lo cualfr= N.tg (f)
W
a
a
Plano inclinado y Ecuación de Coulomb
Charles-Augustinde Coulomb
(1703-1836)
f
t
t
Estoesválidoparaunsuelo
puramentefriccionalesque
enlaprácticasecumplecon
lossuelosgranulares
Representación gráfica de la ecuación de Coulomb
�=??????.tan??????
Estasconclusionespuedenextrapolarseaotras
situaciones.Supongamoselcasodeunaarena
limpiayseca,oseaenlaquenoexistaninguna
fuerzadeuniónentresusgranos.Elmáximo
ánguloconelquesepodráconstruiruntalud
condichaarenatendráunánguloαconrespecto
alahorizontalyaqueaungranodearena
apoyadosobreestetaludselepodríaaplicarel
mismoesquemadelafilminaanterior.
t
t
Estoesválidoparaunsuelo
puramentefriccionalesque
enlaprácticasecumplecon
lossuelosgranulares
Representación gráfica de la ecuación de Coulomb
�=??????.tan??????
Estasconclusionespuedenextrapolarseaotras
situaciones.Supongamoselcasodeunaarena
limpiayseca,oseaenlaquenoexistaninguna
fuerzadeuniónentresusgranos.Elmáximo
ánguloconelquesepodráconstruiruntalud
condichaarenatendráunánguloαconrespecto
alahorizontalyaqueaungranodearena
apoyadosobreestetaludselepodríaaplicarel
mismoesquemadelafilminaanterior.
Representación gráfica de la ecuación de Coulomb
Haysuelos(lasarcillasporejemplo),dondeademásdelosesfuerzosfriccionales,
contribuyenconotrosfactoresquesesumanalmomentodeevaluarla
resistenciafinalalesfuerzodecorte.
Estenombrederivaporla
circunstanciadequeesunvalor
relativoynopermanenteyaque
dependedelcontenidodeagua
quetengalamuestradesuelo.
Lossuelospreconsolidados
retienenunaparteimportante
delesfuerzoalquefueron
sometidosatravésdeefectosde
capilaridad.Estefenómeno
actúasobrelosgranosdela
muestrayprovocauna
resistenciaadicionalalesfuerzo
cortante,alaquellamaremos
“cohesiónaparente”.
Suelos preconsolidadosde la formación
Pampeano presentes en toda la provincia
de Buenos Aires
Haysuelos(lasarcillasporejemplo),dondeademásdelosesfuerzosfriccionales,
contribuyenconotrosfactoresquesesumanalmomentodeevaluarla
resistenciafinalalesfuerzodecorte.
Estenombrederivaporla
circunstanciadequeesunvalor
relativoynopermanenteyaque
dependedelcontenidodeagua
quetengalamuestradesuelo.
Lossuelospreconsolidados
retienenunaparteimportante
delesfuerzoalquefueron
sometidosatravésdeefectosde
capilaridad.Estefenómeno
actúasobrelosgranosdela
muestrayprovocauna
resistenciaadicionalalesfuerzo
cortante,alaquellamaremos
“cohesiónaparente”.
Suelos preconsolidadosde la formación
Pampeano presentes en toda la provincia
de Buenos Aires
Representación gráfica de la ecuación de Coulomb
Enotrostiposdearcillaestapérdidadecohesiónnosemanifiestacuandoson
sumergidasenagua.Evidentementeenestoscasoslaspartículassonretenidas
porfuerzasdeotrotipo,quenoalcanzanaserdestruidas,porlainmersióndela
muestraenagua.
Aestaformacasipermanentederesistenciaalcorte,oresistenciaal
desplazamientorelativodepartículasadyacentesmotivadaporestafuerzade
origeninterno,seladenominacohesiónverdadera.Tantolacohesiónaparente
comolaverdaderarecibenelnombregeneraldecohesiónyseidentificaenla
MecánicadeSuelosconlaletra“c”.
Estasfuerzaspuedenserde
carácterelectrostático,queson
generadasporlapelículadeagua
absorbidaqueseformasobre
cadapartícula.Oderivarde
agentescementantes,naturaleso
no,comoeselcasodelcemento
Portlandcuandolomezclamoscon
suelosparahacersuelo-cemento.
Enotrostiposdearcillaestapérdidadecohesiónnosemanifiestacuandoson
sumergidasenagua.Evidentementeenestoscasoslaspartículassonretenidas
porfuerzasdeotrotipo,quenoalcanzanaserdestruidas,porlainmersióndela
muestraenagua.
Aestaformacasipermanentederesistenciaalcorte,oresistenciaal
desplazamientorelativodepartículasadyacentesmotivadaporestafuerzade
origeninterno,seladenominacohesiónverdadera.Tantolacohesiónaparente
comolaverdaderarecibenelnombregeneraldecohesiónyseidentificaenla
MecánicadeSuelosconlaletra“c”.
Estasfuerzaspuedenserde
carácterelectrostático,queson
generadasporlapelículadeagua
absorbidaqueseformasobre
cadapartícula.Oderivarde
agentescementantes,naturaleso
no,comoeselcasodelcemento
Portlandcuandolomezclamoscon
suelosparahacersuelo-cemento.
Representación gráfica de la ecuación de Coulomb
f
t
.tan(f)
c c
t
�=�+??????.tan??????
Estoesválidoparaunsueloconcohesiónyfricción(c≠0;f≠0)queenlaprácticase
cumpleenlossueloscohesivos
Lacohesiónyelángulodefricciónsondosparámetroscaracterísticosdeunsuelo,vamos
averacontinuacióncomohacemosparadeterminarlos.
f
t
.tan(f)
c c
t
�=�+??????.tan??????
Estoesválidoparaunsueloconcohesiónyfricción(c≠0;f≠0)queenlaprácticase
cumpleenlossueloscohesivos
Lacohesiónyelángulodefricciónsondosparámetroscaracterísticosdeunsuelo,vamos
averacontinuacióncomohacemosparadeterminarlos.
Ensayo de Corte Directo
EsteconceptobásicofuedesarrolladoporBishop(1959)ySowers(1964)paraconcebir
unamáquinadeensayosquepermitieseelcortedeunaprobetaavelocidadcontrolada,
midiendomedianteunanillodinamométricolafuerzanecesariaquedichaprobeta
ejercíacontraelesfuerzodecorte.
Elaparatoconstadedosmarcosquecontienenalamuestra,elinferiorfijoyelsuperior
móvil,quesedesplazanenformahorizontal.
EsteconceptobásicofuedesarrolladoporBishop(1959)ySowers(1964)paraconcebir
unamáquinadeensayosquepermitieseelcortedeunaprobetaavelocidadcontrolada,
midiendomedianteunanillodinamométricolafuerzanecesariaquedichaprobeta
ejercíacontraelesfuerzodecorte.
Elaparatoconstadedosmarcosquecontienenalamuestra,elinferiorfijoyelsuperior
móvil,quesedesplazanenformahorizontal.
Ensayo de Corte Directo
Q
F
t
t
Área
El área de la superficie
de corte disminuye
durante el ensayo
??????
�??????=
??????
�
�=
�
�
�=�+??????.tan??????
�
�
=�=�+
??????
�
.tan??????
Q
F
t
t
Área
El área de la superficie
de corte disminuye
durante el ensayo
??????
�??????=
??????
�
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�
�
�=�+??????.tan??????
�
�
=�=�+
??????
�
.tan??????
Ensayo de Corte Directo
Descripcióndelequipoparaejecutarunensayodecortedirecto
Descripcióndelequipoparaejecutarunensayodecortedirecto
Ensayo de Corte Directo
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayosdecortedirecto
Secontinuatallandola
muestrahastaqueel
collarsedeslice
suavementeporla
muestra.
Secolocarelcollarenla
partesuperiordelamuestra
ysecomienzaarecortar
suavementelamuestra.
Deunamuestrainalteradade
suelo,serecortaunaporciónun
pocomasgrandequeelcollardel
molde
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayosdecortedirecto
Secontinuatallandola
muestrahastaqueel
collarsedeslice
suavementeporla
muestra.
Secolocarelcollarenla
partesuperiordelamuestra
ysecomienzaarecortar
suavementelamuestra.
Deunamuestrainalteradade
suelo,serecortaunaporciónun
pocomasgrandequeelcollardel
molde
Ensayo de Corte Directo
Unavezqueelcollarpasaensutotalidad
enlamuestra,secomienzaarecortarel
extremosuperioryelinferiordelamuestra
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayosdecortedirecto
Finalmentesecolocaelcollarconlamuestrasobreel
marco,cuidandodecolocarlepapelefiltroypiedras
porosasporencimaypordebajoafindefacilitarel
movimientodelagua.
Unavezqueelcollarpasaensutotalidad
enlamuestra,secomienzaarecortarel
extremosuperioryelinferiordelamuestra
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayosdecortedirecto
Finalmentesecolocaelcollarconlamuestrasobreel
marco,cuidandodecolocarlepapelefiltroypiedras
porosasporencimaypordebajoafindefacilitarel
movimientodelagua.
Ensayo de Corte Directo
Finalmenteseterminadearmarelmoldey
secolocaenlapartesuperiorelpistónque
transmitirálacargavertical
Finalizadoelarmadodelaceldadecorte,se
colocalamismaenelequipoparaejecutarel
ensayo
Armadodelaceldadecorteparaejecutarunensayodecortedirecto
Finalmenteseterminadearmarelmoldey
secolocaenlapartesuperiorelpistónque
transmitirálacargavertical
Finalizadoelarmadodelaceldadecorte,se
colocalamismaenelequipoparaejecutarel
ensayo
Armadodelaceldadecorteparaejecutarunensayodecortedirecto
Ensayo de Corte Directo
Equipolistoparaejecutarunensayodecortedirecto
Armadalaceldadecorteselacolocaenelmarcoquecontrolaelensayo.
Equipolistoparaejecutarunensayodecortedirecto
Armadalaceldadecorteselacolocaenelmarcoquecontrolaelensayo.
Ensayo de Corte Directo
Probetaluegodeejecutadoelensayodecortedirecto
Probetaluegodeejecutadoelensayodecortedirecto
Ensayo de Corte Directo
�=�+??????
�.tan??????
??????
�??????=
??????
�
�=
�
�
Representacióndelosresultadosdeunensayodecortedirecto
Paraunvalorde??????constante,incrementando
gradualmenteelvalordeFymidiendolos
valoresdedeformación,seobtieneunacurva
����comoladelafigura,delacual
obtenemoselvalorde�
���
Serealizandistintosensayossobre
distintasmuestrasparadistintos
valoresde??????yseobtienendistintos
paresdevalores??????
�??????,�
�??????f
c
�=�+??????
�.tan??????
??????
�??????=
??????
�
�=
�
�
Representacióndelosresultadosdeunensayodecortedirecto
Paraunvalorde??????constante,incrementando
gradualmenteelvalordeFymidiendolos
valoresdedeformación,seobtieneunacurva
����comoladelafigura,delacual
obtenemoselvalorde�
���
Serealizandistintosensayossobre
distintasmuestrasparadistintos
valoresde??????yseobtienendistintos
paresdevalores??????
�??????,�
�??????f
c
Ensayo de Corte Directo
-Elplanodecorteseproducesiempresegúnelplanodelamáquinadecorteydecómose
coloquelaprobetaenlamisma.
Ventajasydesventajas
-Seutilizamuchoparaanalizarplanosdefallasenmacizosrocosos
-Entodosloscasoslosensayossondrenadosyaquenosepuedecontenerymenosmedir
laspresionesneutras
-Eláreadecontactoentrelasdoscarasdondeseproduceelcortenopermanececonstante
-Elplanodecorteseproducesiempresegúnelplanodelamáquinadecorteydecómose
coloquelaprobetaenlamisma.
Ventajasydesventajas
-Seutilizamuchoparaanalizarplanosdefallasenmacizosrocosos
-Entodosloscasoslosensayossondrenadosyaquenosepuedecontenerymenosmedir
laspresionesneutras
-Eláreadecontactoentrelasdoscarasdondeseproduceelcortenopermanececonstante
-Enlossuelosengeneralcomosetratadeunaglomeradodepartículasconysincohesión,
laresistenciaalcortedelmaterial,estarádadoporlapresióndeconfinamientoaqueesté
sometidoesegrupodepartículas
Ensayos Triaxiales
-Enunaestructuraqueseconstruyeconmadera,hormigónarmadooacero,serealizan
ordinariamenteensayosdecompresiónydetracciónsobreprobetasdelmaterial.
Columna de
Hormigón
Ensayo de
compresión simple
Q
Suelos en estado natural
Estado triaxial de tensiones
v
z
v= g’.z
Fundamentosdelaejecucióndeensayostriaxiales
??????
�=��.??????
�
kocoeficiente deempuje
de suelos en reposo
Variacióndelapresiónverticalefectiva
enfuncióndelaprofundidad
laresistenciaalcortedelmaterial,estarádadoporlapresióndeconfinamientoaqueesté
sometidoesegrupodepartículas
Ensayos Triaxiales
-Enunaestructuraqueseconstruyeconmadera,hormigónarmadooacero,serealizan
ordinariamenteensayosdecompresiónydetracciónsobreprobetasdelmaterial.
Columna de
Hormigón
Ensayo de
compresión simple
Q
Suelos en estado natural
Estado triaxial de tensiones
v
z
v= g’.z
Fundamentosdelaejecucióndeensayostriaxiales
??????
�=��.??????
�
kocoeficiente deempuje
de suelos en reposo
Variacióndelapresiónverticalefectiva
enfuncióndelaprofundidad
Ensayos Triaxiales
Fundamentosdelaejecucióndeensayostriaxiales
Q
3
1
1
3
Elsueloencondicionesnaturalesestá
sometidoaunatensióndeconfinamiento
s
3,queesfuncióndirectadela
profundidadalaqueestamosevaluandoel
suelo
AlsolicitarelsueloconunacargaQ,se
generaunincrementodetensioness
1,
quepuedeproducirlaroturadelmismo.
Laideaprimordialdelensayoesrespetaro
considerarelestadotriaxialdetensionesal
cualestasometidoelsuelo,esdecirla
presióndeconfinamientoquesoportanlos
suelosenprofundidad
Fundamentosdelaejecucióndeensayostriaxiales
Q
3
1
1
3
Elsueloencondicionesnaturalesestá
sometidoaunatensióndeconfinamiento
s
3,queesfuncióndirectadela
profundidadalaqueestamosevaluandoel
suelo
AlsolicitarelsueloconunacargaQ,se
generaunincrementodetensioness
1,
quepuedeproducirlaroturadelmismo.
Laideaprimordialdelensayoesrespetaro
considerarelestadotriaxialdetensionesal
cualestasometidoelsuelo,esdecirla
presióndeconfinamientoquesoportanlos
suelosenprofundidad
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Sianalizamoselequilibrioexistentedentrodeunamasadesuelosometidaaunestadode
compresióntriaxial,esdecirunaprobetacomprimidasegúntresejes,lastensiones
principalesqueactúanseidentificancomo??????
�,??????
�y??????
�.
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Sianalizamoselequilibrioexistentedentrodeunamasadesuelosometidaaunestadode
compresióntriaxial,esdecirunaprobetacomprimidasegúntresejes,lastensiones
principalesqueactúanseidentificancomo??????
�,??????
�y??????
�.
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
-Lascarasdelaprobetasonplanosprincipalesporloque
lastensionesnormalesadichosplanos,sontensiones
principalesyporlotantonohaytensionesdecorte.
1
3
1
3
A
B
O
A A
a
a
??????
-Enlascarassuperioreinferioractúalatensiónprincipal
mayors
1
-Sianalizamoslastensionesqueactúansobreloscarasde
untriángulointernocomoelAOBtendremos:
-Enlascaraslateralesactúanlastensioness
2=s
3que
simbolizanalastensionesprincipalesmenores.
•EnelplanoAO,deltriángulo,comoesparaleloala
carasuperioreinferior,actúalatensiónprincipal
mayors
1
•EnelplanoBOencambio,comoesparaleloalas
caraslaterales,actúalatensiónprincipalmenors
3
•EnelplanodiagonalABactúantensionesdecorte�
ytensionesnormales??????almismo
Estudiemosahoraelestadodetensionessobreunplano??????−??????queformaunángulo??????conel
planoA-Acomoseobservaenlafigura:
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
-Lascarasdelaprobetasonplanosprincipalesporloque
lastensionesnormalesadichosplanos,sontensiones
principalesyporlotantonohaytensionesdecorte.
1
3
1
3
A
B
O
A A
a
a
??????
-Enlascarassuperioreinferioractúalatensiónprincipal
mayors
1
-Sianalizamoslastensionesqueactúansobreloscarasde
untriángulointernocomoelAOBtendremos:
-Enlascaraslateralesactúanlastensioness
2=s
3que
simbolizanalastensionesprincipalesmenores.
•EnelplanoAO,deltriángulo,comoesparaleloala
carasuperioreinferior,actúalatensiónprincipal
mayors
1
•EnelplanoBOencambio,comoesparaleloalas
caraslaterales,actúalatensiónprincipalmenors
3
•EnelplanodiagonalABactúantensionesdecorte�
ytensionesnormales??????almismo
Estudiemosahoraelestadodetensionessobreunplano??????−??????queformaunángulo??????conel
planoA-Acomoseobservaenlafigura:
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Analicemos ahora el equilibrio de las tensiones que actúan en un prisma elemental ABO, y
podremos llegar a las siguientes conclusiones:
Esfuerzo normal al plano a-a)tan(.).(.).cos(.
)cos(
.
31
dxsendx
dx
+= dzsendxds ).(.).cos(..
31
+= )(.)(cos.
2
3
2
1 sen+=
Reemplazando dsy dzen función de dx
Como:)(cos1)(
22
−=sen )(cos.)(cos.
2
33
2
1 −+= )(cos).(
2
313 −+=
(1)
1
.dx
3.dz
.ds t.ds
a
a
dz
dx
ds
A
B
O
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Analicemos ahora el equilibrio de las tensiones que actúan en un prisma elemental ABO, y
podremos llegar a las siguientes conclusiones:
Esfuerzo normal al plano a-a)tan(.).(.).cos(.
)cos(
.
31
dxsendx
dx
+= dzsendxds ).(.).cos(..
31
+= )(.)(cos.
2
3
2
1 sen+=
Reemplazando dsy dzen función de dx
Como:)(cos1)(
22
−=sen )(cos.)(cos.
2
33
2
1 −+= )(cos).(
2
313 −+=
(1)
1
.dx
3.dz
.ds t.ds
a
a
dz
dx
ds
A
B
O
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Esfuerzo tangencialal plano a-adzdxsends ).cos(.).(..
3
1 t −= dxdxsen
dx
).tan().cos(.).(.
)cos(
.
3
1
t −= )().cos(.)cos().(.
3
1 t sensen −= )2(.
2
)(
31
t sen
−
=
(2)
1
.dx
3.dz
.ds t.ds
a
a
dz
dx
ds
A
B
O)2(
)31(
2
t
sen=
−
(3)
Despejamos:
Analicemos ahora el equilibrio de las tensiones que actúan en un prisma elemental ABO, y
podremos llegar a las siguientes conclusiones:
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Esfuerzo tangencialal plano a-adzdxsends ).cos(.).(..
3
1 t −= dxdxsen
dx
).tan().cos(.).(.
)cos(
.
3
1
t −= )().cos(.)cos().(.
3
1 t sensen −= )2(.
2
)(
31
t sen
−
=
(2)
1
.dx
3.dz
.ds t.ds
a
a
dz
dx
ds
A
B
O)2(
)31(
2
t
sen=
−
(3)
Despejamos:
Analicemos ahora el equilibrio de las tensiones que actúan en un prisma elemental ABO, y
podremos llegar a las siguientes conclusiones:
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones2
))2cos(1(
).(
313
+
−+=
La ecuación (1) puede también ser expresada así:)(cos).(
2
313 −+=
y recordando que: 2
)2cos(1
)(cos
2
+
= (1)
Que se puede agrupar como:)2cos(.
2
)(
2
)(
3131
−
+
+
= )2cos(
)(
)(2
31
3
1
=
−
+−
(4)
Trabajando con la ecuación (1)y recordando la identidad trigonométrica que se presenta:
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones2
))2cos(1(
).(
313
+
−+=
La ecuación (1) puede también ser expresada así:)(cos).(
2
313 −+=
y recordando que: 2
)2cos(1
)(cos
2
+
= (1)
Que se puede agrupar como:)2cos(.
2
)(
2
)(
3131
−
+
+
= )2cos(
)(
)(2
31
3
1
=
−
+−
(4)
Trabajando con la ecuación (1)y recordando la identidad trigonométrica que se presenta:
Ensayos Triaxiales
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Elevando al cuadrado a (3) y (4) y sumando ambas ecuaciones tenemos:1
)(
)(2
)(
)2(
2
31
3
2
31
2
1
=
−
+−
+
−
t 2
32
2
31
22
1
−
=+
+
−
t
(5)2
)(
31−
La ecuación (5)es la ecuación de una circunferencia deradio:2
)(
31+
Y cuyo centro se encuentra sobre el ejesa una distancia del origen:
Ahora podemos representar esa ecuación en un plano ���??????y tendremos representado
el estado tensional del plano que estábamos analizando en nuestra probeta.
Esfuerzosenunaprobetacilíndricabajounestadotriaxialdetensiones
Elevando al cuadrado a (3) y (4) y sumando ambas ecuaciones tenemos:1
)(
)(2
)(
)2(
2
31
3
2
31
2
1
=
−
+−
+
−
t 2
32
2
31
22
1
−
=+
+
−
t
(5)2
)(
31−
La ecuación (5)es la ecuación de una circunferencia deradio:2
)(
31+
Y cuyo centro se encuentra sobre el ejesa una distancia del origen:
Ahora podemos representar esa ecuación en un plano ���??????y tendremos representado
el estado tensional del plano que estábamos analizando en nuestra probeta.
Ensayos Triaxiales
TeoríaderoturadeMohr
t
3
1
t
(
1+
3)/2
Plano considerado
Plano
principal
mínimo
??????
�
Plano
principal
máximo
??????
�
(
1−
3)
O
Cualquier plano que pase por Odefine al cortar el círculo, un par de valores ??????−�que son las tensiones
normales y tangenciales que actúan en dicho plano de inclinación??????232231
)
2
()
2
(
1
t
−
=+
+
−
1
3
1
3
a
a
??????
t
??????
Christian Otto Mohr
(1835-1918)
TeoríaderoturadeMohr
t
3
1
t
(
1+
3)/2
Plano considerado
Plano
principal
mínimo
??????
�
Plano
principal
máximo
??????
�
(
1−
3)
O
Cualquier plano que pase por Odefine al cortar el círculo, un par de valores ??????−�que son las tensiones
normales y tangenciales que actúan en dicho plano de inclinación??????232231
)
2
()
2
(
1
t
−
=+
+
−
1
3
1
3
a
a
??????
t
??????
Christian Otto Mohr
(1835-1918)
Ensayos Triaxiales
r
t
r
t
t
El círculo de rotura recibe éste nombre solamente porque contiene al punto “o” de coordenadas –t
que producen la rotura de la probeta bajo el estado de tensiones triaxiales
1y
3
o
Círculo de rotura
1 final
3
TeoríaderoturadeMohr
1
3
1
3
a
a
??????
t
Bajounestadotriaxialdetensioneslaprobetallegaalaroturaparaunpardevaloresrot–trotque
actuandoenformanormalytangencialrespectivamentealplanoconsiderado,deinclinacióncon
respectoalplanoprincipalmayor,producenlaroturaporcortedelamasadesuelos.
Llegauninstantequeparaunincrementoenlatensión??????
1,definimos
uncirculoderoturadondelastensionesqueactúaenelplanodefalla
??????,son??????
���y�
���.
1 inicial
r
t
r
t
t
El círculo de rotura recibe éste nombre solamente porque contiene al punto “o” de coordenadas –t
que producen la rotura de la probeta bajo el estado de tensiones triaxiales
1y
3
o
Círculo de rotura
1 final
3
TeoríaderoturadeMohr
1
3
1
3
a
a
??????
t
Bajounestadotriaxialdetensioneslaprobetallegaalaroturaparaunpardevaloresrot–trotque
actuandoenformanormalytangencialrespectivamentealplanoconsiderado,deinclinacióncon
respectoalplanoprincipalmayor,producenlaroturaporcortedelamasadesuelos.
Llegauninstantequeparaunincrementoenlatensión??????
1,definimos
uncirculoderoturadondelastensionesqueactúaenelplanodefalla
??????,son??????
���y�
���.
1 inicial
Ensayos Triaxiales
D
h
v
v
t
a
a
h
D= Tensión desviante
Q
Estado triaxial
de tensiones
TeoríaderoturadeMohr
Analicemosquesucedeenunelementodelterreno
ubicadoenprofundidad,anteunincrementode
tensionesproducidoporunacargaQ:
D
t
t
h
o
D= f(Q)
Enestecaso,lastensioneshorizontales
serelacionanconlasverticalesatravés
delcoeficientedeempujeenreposoko.
v
h=
v.K
o
v
D
h
v
v
t
a
a
h
D= Tensión desviante
Q
Estado triaxial
de tensiones
TeoríaderoturadeMohr
Analicemosquesucedeenunelementodelterreno
ubicadoenprofundidad,anteunincrementode
tensionesproducidoporunacargaQ:
D
t
t
h
o
D= f(Q)
Enestecaso,lastensioneshorizontales
serelacionanconlasverticalesatravés
delcoeficientedeempujeenreposoko.
v
h=
v.K
o
v
Ensayos Triaxiales
Sipodemoshacervariosensayoscondistintosvaloresdes
3querepresentenlas
condicionesdelterrenoenestudio,obtendremostrescírculosderotura:
Curvaderesistenciaintrínseca
Siunimosestoscírculosderoturaconunalíneatangenteaellos(envolvente),tendremos
unacurvaquedenominamoscomo“CurvadeResistenciaIntrínseca”delmaterialyquesus
puntostienenvaloresde�y??????talesquesatisfacenlaecuacióndeCoulomb.
Podemosobtenerelánguloqueformalamismaconelejedelasabscisasquelohabíamos
llamado“ángulodefricciónInterna”delmaterialyloindividualizamoscon“∅”yalvalorde
laordenadaalorigenlahabíamosllamadocohesiónylaidentificamosconlaletra“c”.
�=�+??????.tan(∅)
c
3−2
t
3−1
3−3
(
1 -
3)
1
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
3
f
Sipodemoshacervariosensayoscondistintosvaloresdes
3querepresentenlas
condicionesdelterrenoenestudio,obtendremostrescírculosderotura:
Curvaderesistenciaintrínseca
Siunimosestoscírculosderoturaconunalíneatangenteaellos(envolvente),tendremos
unacurvaquedenominamoscomo“CurvadeResistenciaIntrínseca”delmaterialyquesus
puntostienenvaloresde�y??????talesquesatisfacenlaecuacióndeCoulomb.
Podemosobtenerelánguloqueformalamismaconelejedelasabscisasquelohabíamos
llamado“ángulodefricciónInterna”delmaterialyloindividualizamoscon“∅”yalvalorde
laordenadaalorigenlahabíamosllamadocohesiónylaidentificamosconlaletra“c”.
�=�+??????.tan(∅)
c
3−2
t
3−1
3−3
(
1 -
3)
1
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
3
f
Ensayos Triaxiales
ExpresióndeRendulic)(.
2
)cot(.
2
3131
f
f
senc
+
+=
− 2)tan(
2
)(
31
31
f
f
+
+
−
=
c
sen )(.
2
)(.
2
)cos(.
22
3131
f
f
f
sensenc ++=− )cos(.)(.
22
)(.
22
3311
ff
f
csensen ++=−
Del triángulo AOB obtenemos:
t
3
1
f)tan(f
c
c2
31−
90°
A
O
B2
31+ 2
31−
Trabajando un poco con la ecuación:
ExpresióndeRendulic)(.
2
)cot(.
2
3131
f
f
senc
+
+=
− 2)tan(
2
)(
31
31
f
f
+
+
−
=
c
sen )(.
2
)(.
2
)cos(.
22
3131
f
f
f
sensenc ++=− )cos(.)(.
22
)(.
22
3311
ff
f
csensen ++=−
Del triángulo AOB obtenemos:
t
3
1
f)tan(f
c
c2
31−
90°
A
O
B2
31+ 2
31−
Trabajando un poco con la ecuación:
Ensayos Triaxiales
ExpresióndeRendulic)cos(.)(.
22
)(.
22
3311
ff
f
csensen ++=− )cos(.))(1.(
2
))(1.(
2
31
ff
f
csensen ++=− ))(1(
)cos(
.
))(1(
))(1(
.
22
31
f
f
f
f
sen
c
sen
sen
−
+
−
+
= )
2
45tan(..2)
2
45(tan.
2
31
ff
+++=
oo
c )
2
45(tan
2 f
+
o )
2
45tan(
f
+
o
Si llamamos f
f
N
o
=+)
2
45tan( f
f
N
o
=+)
2
45(tan
2 ff NcN ..2.
31 +=
ObtenemoslaexpresióndeRendulic,quenospermite
relacionarlosvaloresmáximosdelastensiones
principales,conlosparámetrosdecortedelsuelo
ExpresióndeRendulic)cos(.)(.
22
)(.
22
3311
ff
f
csensen ++=− )cos(.))(1.(
2
))(1.(
2
31
ff
f
csensen ++=− ))(1(
)cos(
.
))(1(
))(1(
.
22
31
f
f
f
f
sen
c
sen
sen
−
+
−
+
= )
2
45tan(..2)
2
45(tan.
2
31
ff
+++=
oo
c )
2
45(tan
2 f
+
o )
2
45tan(
f
+
o
Si llamamos f
f
N
o
=+)
2
45tan( f
f
N
o
=+)
2
45(tan
2 ff NcN ..2.
31 +=
ObtenemoslaexpresióndeRendulic,quenospermite
relacionarlosvaloresmáximosdelastensiones
principales,conlosparámetrosdecortedelsuelo
Ensayos Triaxiales
RepresentacióngráficadelaexpresióndeRendulic
2�??????
∅
3
1
tan
−1
(??????
∅)
LaexpresióndeRendulic,nosmuestratodoslosparesdevalores??????
1y??????
3queproducenla
rotura,esotramaneraderepresentarlosestadostensionalesdentrodeunamasade
suelos.
??????
1=??????
3.??????
∅+2�??????
∅
??????
∅=���
2
(45°+∅/2)
RepresentacióngráficadelaexpresióndeRendulic
2�??????
∅
3
1
tan
−1
(??????
∅)
LaexpresióndeRendulic,nosmuestratodoslosparesdevalores??????
1y??????
3queproducenla
rotura,esotramaneraderepresentarlosestadostensionalesdentrodeunamasade
suelos.
??????
1=??????
3.??????
∅+2�??????
∅
??????
∅=���
2
(45°+∅/2)
Ensayos Triaxiales
Aro dinamométrico
Q = cte. x deformación
Comparador centesimal
1 div = 0,01 mm
Probeta cilíndrica
Relación H/D = 2
Cabezal superior
Cabezal inferior
Pistón de
transferencia
de carga
3
Descripcióndelequipoparaejecutarunensayotriaxial
d
Enladécadadel30,Rendulic,asugerenciade
Terzagui,enlauniversidaddeVienay
CasagrandeenelinstitutodeMassachusetts,
desarrollaronlosprimerosequipostriaxiales
paraensayarprobetas.
Posteriormenteelequipoylastécnicas
deensayofueronavanzandoconlas
investigacionesde,entreotros,Taylor
(1941),BishopyHenkel(1964)
Aro dinamométrico
Q = cte. x deformación
Comparador centesimal
1 div = 0,01 mm
Probeta cilíndrica
Relación H/D = 2
Cabezal superior
Cabezal inferior
Pistón de
transferencia
de carga
3
Descripcióndelequipoparaejecutarunensayotriaxial
d
Enladécadadel30,Rendulic,asugerenciade
Terzagui,enlauniversidaddeVienay
CasagrandeenelinstitutodeMassachusetts,
desarrollaronlosprimerosequipostriaxiales
paraensayarprobetas.
Posteriormenteelequipoylastécnicas
deensayofueronavanzandoconlas
investigacionesde,entreotros,Taylor
(1941),BishopyHenkel(1964)
Ensayos Triaxiales
Unadelasposibilidadesparaobtenerunamuestrainalteradadesuelosesatravésdeuna
“dama”,apartirdelacualserecortanprobetasenellaboratorio.
Laobtencióndeuna“dama”puedepresentarinconvenientesparaestratosprofundos
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayostriaxiales
Unadelasposibilidadesparaobtenerunamuestrainalteradadesuelosesatravésdeuna
“dama”,apartirdelacualserecortanprobetasenellaboratorio.
Laobtencióndeuna“dama”puedepresentarinconvenientesparaestratosprofundos
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayostriaxiales
Ensayos Triaxiales
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayostriaxiales
Otraposibilidaddeobtencióndemuestrasinalteradas,queeliminalalimitaciónque
presentanlas“damas”,esatravésdesacamuestrasespecialestipoelShelbyoelDenison.
Estossacamuestrasnospermitenobtenermuestrasconbajogradodealteracióndelsuelo,
delascualespodemostallarprobetas.
Tubo cortado para poder extraer la muestra
Tapón de cera
Muestra enviada al laboratorio
Muestradelaquese
puederecortarprobetas
Obtencióndeprobetasparaejecutarensayostriaxiales
Otraposibilidaddeobtencióndemuestrasinalteradas,queeliminalalimitaciónque
presentanlas“damas”,esatravésdesacamuestrasespecialestipoelShelbyoelDenison.
Estossacamuestrasnospermitenobtenermuestrasconbajogradodealteracióndelsuelo,
delascualespodemostallarprobetas.
Tubo cortado para poder extraer la muestra
Tapón de cera
Muestra enviada al laboratorio
Muestradelaquese
puederecortarprobetas
Ensayos Triaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Paraeltalladodelaprobetacolocamosun
prismadelamuestraenuntornoespecial,
queposeedoscabezalesmóvilesqueajustan
lamuestraentresimedianteuntornilloy
limitaneldiámetrodelamisma.
Luegoserecortanlosexcesosdematerial
conunareglaafiladalacualseapoyasobre
dosgeneratricesqueeltornoposee.
Cabezal
Cabezal
Tornillo
de ajuste
Muestra
Generatrices
Regla
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Paraeltalladodelaprobetacolocamosun
prismadelamuestraenuntornoespecial,
queposeedoscabezalesmóvilesqueajustan
lamuestraentresimedianteuntornilloy
limitaneldiámetrodelamisma.
Luegoserecortanlosexcesosdematerial
conunareglaafiladalacualseapoyasobre
dosgeneratricesqueeltornoposee.
Cabezal
Cabezal
Tornillo
de ajuste
Muestra
Generatrices
Regla
Ensayos Triaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Ensayos Triaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Ensayos Triaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Talladodeunaprobetaparaejecutarensayostriaxiales
Ensayos Triaxiales
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Tapa superior
de la cámara
Tornillo de
ajuste
Anillos de
goma dura u
"O-rings"
Abrazaderas
metálicas
Cilindro lateral
de la cámara de
acrílico o luxita
Pistón de
acero
Probeta de
suelo a
ensayar
Vaina de
látex
Base inferior
de la cámara
Canilla conectada
a lacámara
Canilla conectada
alcabezal superior
Canilla conectada
alcabezal inferior
Cabezales
Varillas roscadas
exteriores a la cámara
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Tapa superior
de la cámara
Tornillo de
ajuste
Anillos de
goma dura u
"O-rings"
Abrazaderas
metálicas
Cilindro lateral
de la cámara de
acrílico o luxita
Pistón de
acero
Probeta de
suelo a
ensayar
Vaina de
látex
Base inferior
de la cámara
Canilla conectada
a lacámara
Canilla conectada
alcabezal superior
Canilla conectada
alcabezal inferior
Cabezales
Varillas roscadas
exteriores a la cámara
Ensayos Triaxiales
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Se verifican el estado de las canillas ,
mangueras y piedras porosas si el
ensayo lo requiriera
Se coloca con mucho cuidado la
probeta centrada sobre el cabezal
inferior y por encima de ella se
coloca el cabezal superior
Rodeamos la probeta con papel de
filtro cortado longitudinalmente si el
tipo de ensayo lo requiriera
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Se verifican el estado de las canillas ,
mangueras y piedras porosas si el
ensayo lo requiriera
Se coloca con mucho cuidado la
probeta centrada sobre el cabezal
inferior y por encima de ella se
coloca el cabezal superior
Rodeamos la probeta con papel de
filtro cortado longitudinalmente si el
tipo de ensayo lo requiriera
Ensayos Triaxiales
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Rodeamos la probeta con un vaina
de látex, la cual fue verificada para
que no posea pinchaduras
Colocamos por afuera de la vaina y a
la altura de los cabezales, anillos de
goma dura u o-ringspara lograr la
impermeabilidad de la probeta
Por encima de los o-rinscolocamos
abrazaderas de metal, a fin de
asegurar que el líquido de la cámara
no este en contacto con la probeta
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Rodeamos la probeta con un vaina
de látex, la cual fue verificada para
que no posea pinchaduras
Colocamos por afuera de la vaina y a
la altura de los cabezales, anillos de
goma dura u o-ringspara lograr la
impermeabilidad de la probeta
Por encima de los o-rinscolocamos
abrazaderas de metal, a fin de
asegurar que el líquido de la cámara
no este en contacto con la probeta
Ensayos Triaxiales
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Conectamos la manguera al cabezal
asegurándonos que la haya quedado
bien conectada
Se coloca el cilindro lateral de
plástico sobre la base inferior
Colocamos la tapa superior de la
cámara, comprobando que el
encastre sea perfecto
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Conectamos la manguera al cabezal
asegurándonos que la haya quedado
bien conectada
Se coloca el cilindro lateral de
plástico sobre la base inferior
Colocamos la tapa superior de la
cámara, comprobando que el
encastre sea perfecto
Ensayos Triaxiales
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Colocamoslos tornillos en las barras
roscadas y ajustamos levemente los
mismos
Por el agujero superior donde va
colocado el pistón y con la ayuda de
un embudo se llena lentamente de
liquido la cámara (evitar burbujas)
Finalmente se coloca el pistón de
carga por el agujero superior y se lo
sujeta con una abrazadera
Armadodelacámaraparaejecutarunensayotriaxial
Colocamoslos tornillos en las barras
roscadas y ajustamos levemente los
mismos
Por el agujero superior donde va
colocado el pistón y con la ayuda de
un embudo se llena lentamente de
liquido la cámara (evitar burbujas)
Finalmente se coloca el pistón de
carga por el agujero superior y se lo
sujeta con una abrazadera
Ensayos Triaxiales
Primera etapa:Aplicamos ??????
�sin aplicar carga
Segundaetapa:Conlaprobetabajounestado
hidrostáticodepresión,aplicamoslatensión
desviante??????
�
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
3
??????
�=
??????
�
=??????
1−??????
3
??????
1=??????
�+??????
3=
??????
�
+??????
3
Q
3
A
Primera etapa:Aplicamos ??????
�sin aplicar carga
Segundaetapa:Conlaprobetabajounestado
hidrostáticodepresión,aplicamoslatensión
desviante??????
�
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
3
??????
�=
??????
�
=??????
1−??????
3
??????
1=??????
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3=
??????
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+??????
3
Q
3
A
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
�
3
0
5
10
15 ??????=
∆??????
??????
�
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
�
3
0
5
10
15 ??????=
∆??????
??????
�
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
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??????
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3
0
5
10
15
Q
∆??????
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
�
??????=
∆??????
??????
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3
0
5
10
15
Q
∆??????
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
�
??????=
∆??????
??????
�
Q
3
0
5
10
15
∆??????
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
�=
??????
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??????=
∆??????
??????
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Q
3
0
5
10
15
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Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
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??????
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3
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5
10
15
Q
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Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
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??????=
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3
0
5
10
15
Q
∆??????
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
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??????=
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??????
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3
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5
10
15
Q
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Metodologíageneraldeunensayotriaxial
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??????
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??????
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3
0
5
10
15
Q
∆??????
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
�
Q
3
0
5
10
15
∆??????
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∆??????
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Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
�
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3
0
5
10
15
∆??????
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∆??????
??????
�
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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0
5
10
15
∆??????
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
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5
10
15
∆??????
Ensayos Triaxiales
Metodologíageneraldeunensayotriaxial
??????
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??????
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5
10
15
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Metodologíageneraldeunensayotriaxial
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15
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Metodologíageneraldeunensayotriaxial
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3
0
5
10
15
∆??????
Receso
Ensayo Triaxial Q
Primeraetapa:Aplicamos??????
3sinaplicarcargaQ
Segundaetapa:Ponemosenfuncionamientolaprensa,
comenzamosaincrementarelvalordeQylaprobeta
comienzaatomarcargaatravésdelpistón.Estosehacea
unavelocidadconstantede500m/min.
Enéstetipodeensayolaprobetanocambiade
volumensiestásaturada,yloquesemideesla
tensióntotal,esdecirlapresiónefectivamásla
presiónneutra
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
??????
??????????????????????????????=??????´+??????
Esteensayo,alnopermitireldrenajeenninguna
etapa,proporcionalosparámetrosdelsuelomas
desfavorables.
Estosparámetrossondeaplicaciónenobrasde
ingenieríadondeeltiempodeaplicacióndela
cargaesmuypequeñoencomparaciónconel
tiempodedisipacióndepresiónintersticial.
Velocidad = 0,5 mm/min
3
Q
Velocidad = 500 m/min
Tiempo estimado
2da etapa: 1 hora
Primeraetapa:Aplicamos??????
3sinaplicarcargaQ
Segundaetapa:Ponemosenfuncionamientolaprensa,
comenzamosaincrementarelvalordeQylaprobeta
comienzaatomarcargaatravésdelpistón.Estosehacea
unavelocidadconstantede500m/min.
Enéstetipodeensayolaprobetanocambiade
volumensiestásaturada,yloquesemideesla
tensióntotal,esdecirlapresiónefectivamásla
presiónneutra
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
??????
??????????????????????????????=??????´+??????
Esteensayo,alnopermitireldrenajeenninguna
etapa,proporcionalosparámetrosdelsuelomas
desfavorables.
Estosparámetrossondeaplicaciónenobrasde
ingenieríadondeeltiempodeaplicacióndela
cargaesmuypequeñoencomparaciónconel
tiempodedisipacióndepresiónintersticial.
Velocidad = 0,5 mm/min
3
Q
Velocidad = 500 m/min
Tiempo estimado
2da etapa: 1 hora
Ensayo Triaxial Q
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
Generalmenteseensayan3omasprobetas,dondecadaunadelasprobetasseensayan
conunvalordetensiónconfinante??????
3demaneradecubrirelrangodepresiones
confinantesexistentesenelsitioqueestamosestudiandoyalaprofundidadquenos
interesa.
Z
??????
�=�.??????
??????
ℎ=�
�.�.??????
Porejemplo,siestamosporensayarprobetas
provenientesdeunamuestraindisturbadadesuelo
extraídaa-10,00mdeprofundidadtendremos:
Z=10,00m
�=1,80��/�3(aproximado)
�
�=0,50(coef. empuje en reposo, f (tipo de material))
??????
ℎ=�
�.�.??????=9��/�2=0,90��/��2
Conloquepodríamosestarpensadoenrealizarelensayo
triaxialcontensionesdeconfinamiento que
contemplenesevalor,porejemplosepodríanadoptar:
0,50kg/cm
2
,1,00kg/cm
2
y1,50kg/cm
2
.
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
Generalmenteseensayan3omasprobetas,dondecadaunadelasprobetasseensayan
conunvalordetensiónconfinante??????
3demaneradecubrirelrangodepresiones
confinantesexistentesenelsitioqueestamosestudiandoyalaprofundidadquenos
interesa.
Z
??????
�=�.??????
??????
ℎ=�
�.�.??????
Porejemplo,siestamosporensayarprobetas
provenientesdeunamuestraindisturbadadesuelo
extraídaa-10,00mdeprofundidadtendremos:
Z=10,00m
�=1,80��/�3(aproximado)
�
�=0,50(coef. empuje en reposo, f (tipo de material))
??????
ℎ=�
�.�.??????=9��/�2=0,90��/��2
Conloquepodríamosestarpensadoenrealizarelensayo
triaxialcontensionesdeconfinamiento que
contemplenesevalor,porejemplosepodríanadoptar:
0,50kg/cm
2
,1,00kg/cm
2
y1,50kg/cm
2
.
e
Ensayo Triaxial Q
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
??????
�=??????
1−??????
3
??????
3(3)
??????
3(2)
??????
3(1)
??????
�(3)
??????
�(2)
??????
�(1)
Paracadaprobeta,aplicamosunatensiónde
confinamiento??????
�distinta,segúnelrangoque
nosinterese.
Posteriormentecomenzamosaincrementarel
valordeQ,conloquesidividimosporelvalor
deláreadelaprobeta,podemosobtenerel
valorde??????
�paracadavalordeQ.
DurantetodoelensayollevamosunregistrodelosincrementosdeQydelosvaloresde
deformación??????delaprobeta,loscualesalsergraficados,nospermitenobtenerelvalor
máximode??????
�cuandoseproducelaroturadelaprobeta.
Paracadaprobeta,conelpardevalores??????
3y??????
�podemosgraficarelcirculodeMohr
correspondiente.
Ensayo Triaxial Q
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
??????
�=??????
1−??????
3
??????
3(3)
??????
3(2)
??????
3(1)
??????
�(3)
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�(2)
??????
�(1)
Paracadaprobeta,aplicamosunatensiónde
confinamiento??????
�distinta,segúnelrangoque
nosinterese.
Posteriormentecomenzamosaincrementarel
valordeQ,conloquesidividimosporelvalor
deláreadelaprobeta,podemosobtenerel
valorde??????
�paracadavalordeQ.
DurantetodoelensayollevamosunregistrodelosincrementosdeQydelosvaloresde
deformación??????delaprobeta,loscualesalsergraficados,nospermitenobtenerelvalor
máximode??????
�cuandoseproducelaroturadelaprobeta.
Paracadaprobeta,conelpardevalores??????
3y??????
�podemosgraficarelcirculodeMohr
correspondiente.
t
c
u
f
u
Ensayo Triaxial Q
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
Losparámetrosdecortequeresultandeeste
tipodeensayosseexpresanconensubíndice
“u”queindica“nodrenado”(undrained)
??????
3(1) ??????
3(3)??????
3(2)
??????
�(3)
??????
�(2)
??????
�(1)
Paracadaprobeta,conelpardevalores??????
�y??????
�podemosgraficarelcirculodeMohr
correspondiente
Acontinuacióntrazamos
unarectatangentealos
círculosdecadaprobetay
obtenemoslaC.R.I.del
materialenestudio.
Finalmente,delgráfico,
podemosobtenerlos
parámetrosderesistencia
alcortedelsuelo.
�
�=��ℎ��??????ó�
∅
�=á���������??????��??????ó�
c
u
f
u
Ensayo Triaxial Q
Noconsolidado,nodrenado,"Q"=quick=rápido
Losparámetrosdecortequeresultandeeste
tipodeensayosseexpresanconensubíndice
“u”queindica“nodrenado”(undrained)
??????
3(1) ??????
3(3)??????
3(2)
??????
�(3)
??????
�(2)
??????
�(1)
Paracadaprobeta,conelpardevalores??????
�y??????
�podemosgraficarelcirculodeMohr
correspondiente
Acontinuacióntrazamos
unarectatangentealos
círculosdecadaprobetay
obtenemoslaC.R.I.del
materialenestudio.
Finalmente,delgráfico,
podemosobtenerlos
parámetrosderesistencia
alcortedelsuelo.
�
�=��ℎ��??????ó�
∅
�=á���������??????��??????ó�
1–
3
e
3(1)
3(2)
3(3)
t
3(1)
3(2)
3(3)
c
u
f
u
3
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrasNOsaturadas
Ensayo Triaxial Q
Paraloscasosenqueseensayanprobetasnosaturadas(estructuracompuestaporsuelo,
aguayaire),alaplicarlatensióndeconfinamiento??????
�lamismasetransfiereatravésdela
vainadegomaalaestructurasólidadelsuelo,laquecomprimealairequetieneensu
interiorylograunamayorfricciónentrelosgranosdesuestructura(haymáscontactos
entrelaspartículas).
Porlotantoamedidaqueaumentamos??????
�
necesitamosmayorcargaaxialQpararomperla
probeta,esdeciraumentaaldiámetrodeloscírculos
deMohr(??????
�)yconellolapendientedelaC.R.I.(∅
�>
0).
1–
3
e
3(1)
3(2)
3(3)
t
3(1)
3(2)
3(3)
c
u
f
u
3
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrasNOsaturadas
Ensayo Triaxial Q
Paraloscasosenqueseensayanprobetasnosaturadas(estructuracompuestaporsuelo,
aguayaire),alaplicarlatensióndeconfinamiento??????
�lamismasetransfiereatravésdela
vainadegomaalaestructurasólidadelsuelo,laquecomprimealairequetieneensu
interiorylograunamayorfricciónentrelosgranosdesuestructura(haymáscontactos
entrelaspartículas).
Porlotantoamedidaqueaumentamos??????
�
necesitamosmayorcargaaxialQpararomperla
probeta,esdeciraumentaaldiámetrodeloscírculos
deMohr(??????
�)yconellolapendientedelaC.R.I.(∅
�>
0).
1–
3
e
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrassaturadas
Ensayo Triaxial Q
Enloscasosenquelasmuestrassondecaracterísticasarcillosasyseencuentran
saturadas(estructuracompuestaporsueloyagua)yaplicamoslatensiónde
confinamiento??????
�,estapresiónestomadaelaguadelaprobeta,yaquelamismanotiene
laposibilidaddedrenarelaguadesuinteriornidecambiardevolumen.Porlotantola
estructurasólidanomodificasuestadotensionalalniveldelaspresionesefectivasylos
parámetrosdecorteenroturasonlosmismosquelosdeunacompresiónsimple.
t
3(1)
3(2)
3(3)
c
u
f
u= 0C.R.I.
Enresumen,enestoscasos,losparámetrosdecortenoaumentanconlosdistintos
valoresde??????
�queledamosalacámaratriaxialyelvalorde(??????
�=??????
1−??????
3)semantiene
constanteconloquelosdiámetrosdeloscírculossontodosigualesyporlotanto∅
�=0
1–
3
e
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrassaturadas
Ensayo Triaxial Q
Enloscasosenquelasmuestrassondecaracterísticasarcillosasyseencuentran
saturadas(estructuracompuestaporsueloyagua)yaplicamoslatensiónde
confinamiento??????
�,estapresiónestomadaelaguadelaprobeta,yaquelamismanotiene
laposibilidaddedrenarelaguadesuinteriornidecambiardevolumen.Porlotantola
estructurasólidanomodificasuestadotensionalalniveldelaspresionesefectivasylos
parámetrosdecorteenroturasonlosmismosquelosdeunacompresiónsimple.
t
3(1)
3(2)
3(3)
c
u
f
u= 0C.R.I.
Enresumen,enestoscasos,losparámetrosdecortenoaumentanconlosdistintos
valoresde??????
�queledamosalacámaratriaxialyelvalorde(??????
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1−??????
3)semantiene
constanteconloquelosdiámetrosdeloscírculossontodosigualesyporlotanto∅
�=0
Triaxiales"Q"Muestrassaturadas–PenínsuladelosPerros–Ensenada(2017)
Ensayo Triaxial Q
Ensayo Triaxial Q
Ensayo Triaxial Q0,0
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
4,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
σ
d (kg/cm2)
ε(%)
Probeta 1 - 1,00kg/cm2
Probeta 2 - 2,00kg/cm2
Probeta 3 - 3,00kg/cm2
Tensión de
confinamiento
??????
�
(��/��
�
)
Tensión desviante
en rotura
??????
�
(��/��
�
)
1,00 0,50
2,00 0,75
3,00 0,60
Triaxiales"Q"Muestrassaturadas–PenínsuladelosPerros–Ensenada(2017)
0,4
0,8
1,2
1,6
2,0
2,4
2,8
3,2
3,6
4,0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
σ
d (kg/cm2)
ε(%)
Probeta 1 - 1,00kg/cm2
Probeta 2 - 2,00kg/cm2
Probeta 3 - 3,00kg/cm2
Tensión de
confinamiento
??????
�
(��/��
�
)
Tensión desviante
en rotura
??????
�
(��/��
�
)
1,00 0,50
2,00 0,75
3,00 0,60
Triaxiales"Q"Muestrassaturadas–PenínsuladelosPerros–Ensenada(2017)
Ensayo Triaxial Q0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
t
(Kg/cm
2
)
(Kg/cm
2
)
EnsayoTriaxial No Consolidado No Drenado Q
�
�=0,35ൗ
��
��
2
∅
�=0°
Tensión de
confinamiento
??????
�
(��/��
�
)
Tensión desviante
en rotura
??????
�
(��/��
�
)
1,00 0,50
2,00 0,75
3,00 0,60
Triaxiales"Q"Muestrassaturadas–PenínsuladelosPerros–Ensenada(2017)
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
t
(Kg/cm
2
)
(Kg/cm
2
)
EnsayoTriaxial No Consolidado No Drenado Q
�
�=0,35ൗ
��
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2
∅
�=0°
Tensión de
confinamiento
??????
�
(��/��
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Tensión desviante
en rotura
??????
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(��/��
�
)
1,00 0,50
2,00 0,75
3,00 0,60
Triaxiales"Q"Muestrassaturadas–PenínsuladelosPerros–Ensenada(2017)
3
t
c
u
Valores bajos de
3
Valores altos de
3
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrasNOsaturadas,conaltahumedad
Ensayo Triaxial Q
Existeelcasotambién,desuelosconhumedadelevada,
peroquenoalcanzanel100%desaturación(laestructura
delsuelosestacompuestadesuelos,aguayaire,peroel
contenidodeaguaesalgomenorqueelpuntode
saturación).
C.R.I.
100% Saturación
Lasolubilidaddeungasenagua
aumentaconlapresióndelgassobreel
disolvente,silapresióndisminuye,la
solubilidaddisminuyetambién.Sedice
quelasolubilidaddelosgaseses
directamenteproporcionalalapresión.
Porefectodelapresióndeconfinamiento,laprobetase
achicaacostadelacompresióndelasburbujasdeaire,
entonceselvalorde∅
�>0.Paraunciertovalorde??????
�se
llegaal100%delasaturación,conlocuálelángulode
friccióninternasereducea∅
�=0.
3
t
c
u
Valores bajos de
3
Valores altos de
3
Noconsolidado,nodrenado,"Q"sobremuestrasNOsaturadas,conaltahumedad
Ensayo Triaxial Q
Existeelcasotambién,desuelosconhumedadelevada,
peroquenoalcanzanel100%desaturación(laestructura
delsuelosestacompuestadesuelos,aguayaire,peroel
contenidodeaguaesalgomenorqueelpuntode
saturación).
C.R.I.
100% Saturación
Lasolubilidaddeungasenagua
aumentaconlapresióndelgassobreel
disolvente,silapresióndisminuye,la
solubilidaddisminuyetambién.Sedice
quelasolubilidaddelosgaseses
directamenteproporcionalalapresión.
Porefectodelapresióndeconfinamiento,laprobetase
achicaacostadelacompresióndelasburbujasdeaire,
entonceselvalorde∅
�>0.Paraunciertovalorde??????
�se
llegaal100%delasaturación,conlocuálelángulode
friccióninternasereducea∅
�=0.
EnsayotriaxialQescalonado
Ensayo Triaxial Q
EnArgentinaescomúnrealizarelensayotriaxialQensayoporetapasmúltipleso
escalonadoconunasolaprobeta.Seaplicaelprimerescalóndetensióndeconfinamiento
??????
3,cuandosellegaaunadeformaciónespecífica�talquelacurva??????
����empiezaa
tenerunapendientemuybajaseincrementa??????
3conlocuallamuestravuelvearigidizarse.
Altomarmáscargayperdernuevamenterigidezsevuelveaaumentar??????
3.
Lacríticaaesteprocedimientoesquesellegaadeformacionesespecíficasquesuperanlas
queocurriríanutilizandotresmuestras.
1–
3
e
3(1)
3(2)
3(3)
e
3(1)
3(2)
3(3)
1–
3 Incremento de ??????
3
Ensayo Triaxial Q
EnArgentinaescomúnrealizarelensayotriaxialQensayoporetapasmúltipleso
escalonadoconunasolaprobeta.Seaplicaelprimerescalóndetensióndeconfinamiento
??????
3,cuandosellegaaunadeformaciónespecífica�talquelacurva??????
����empiezaa
tenerunapendientemuybajaseincrementa??????
3conlocuallamuestravuelvearigidizarse.
Altomarmáscargayperdernuevamenterigidezsevuelveaaumentar??????
3.
Lacríticaaesteprocedimientoesquesellegaadeformacionesespecíficasquesuperanlas
queocurriríanutilizandotresmuestras.
1–
3
e
3(1)
3(2)
3(3)
e
3(1)
3(2)
3(3)
1–
3 Incremento de ??????
3
EnsayotriaxialQsobreprobetasmoldeadasdearena
Ensayo Triaxial Q
Ensayo Triaxial Q
EnsayotriaxialQsobreprobetasdearcillamuycompactas
Ensayo Triaxial Q
Ensayo Triaxial Q
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estetipodeensayotriaxialsedenomina:
EnsayoTriaxialDrenadoyseloidentifica
conlaletra“S”(slow)“lento”porla
velocidaddeaplicacióndelacarga
Existetambiénlaposibilidadderealizarensayostriaxiales
conunavelocidadmuybajayacordealapermeabilidad
delsueloensayado,demaneraquenospermitaanular
porcompletolapresiónneutra“u”quesegeneraporla
compresiónexterna,enelaguadeporosquesaturaala
probetaduranteelensayo.Deestaformaobtendríamos
parámetrosdecorteentérminosdepresionesefectivas.
??????
���??????�=??????´
Paraello,enlasdosetapasdelensayo,tantocuando
aplicamos??????
3,comocuandoaplicamoslatensióndesviante
??????
1−??????
3,tenemosquepermitireldrenajedelaguade
maneraqueu=0durantetodoeldesarrollodelensayo.
Velocidad = 0,001 mm/min
Velocidad = 1 m/min
3
Q
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estetipodeensayotriaxialsedenomina:
EnsayoTriaxialDrenadoyseloidentifica
conlaletra“S”(slow)“lento”porla
velocidaddeaplicacióndelacarga
Existetambiénlaposibilidadderealizarensayostriaxiales
conunavelocidadmuybajayacordealapermeabilidad
delsueloensayado,demaneraquenospermitaanular
porcompletolapresiónneutra“u”quesegeneraporla
compresiónexterna,enelaguadeporosquesaturaala
probetaduranteelensayo.Deestaformaobtendríamos
parámetrosdecorteentérminosdepresionesefectivas.
??????
���??????�=??????´
Paraello,enlasdosetapasdelensayo,tantocuando
aplicamos??????
3,comocuandoaplicamoslatensióndesviante
??????
1−??????
3,tenemosquepermitireldrenajedelaguade
maneraqueu=0durantetodoeldesarrollodelensayo.
Velocidad = 0,001 mm/min
Velocidad = 1 m/min
3
Q
Ensayo Triaxial S
Repasodeconceptosdepresionesneutrasypresionesefectivasensuelos
SiNOpermitimoseldrenajedelaguaal
aplicarunacargaP,tenemos:
100%delacargaestomadaporelagua
Presiónneutrau=100%
Presiónefectiva??????´=0%
Condiciónsimilaraladelosensayos
triaxialesQsobremuestrassaturadas
Encambio,sinosotrospermitimoseldrenajedelaguaal
aplicarunacargaP,tenemosqueluegodeuntiempo
dondesedisipanlaspresionesneutrasel100%dela
cargaestomadaporelresorte
Presiónneutrau=0%
Presiónefectiva??????´=100%
CondiciónsimilaraladelosensayostriaxialesS
Repasodeconceptosdepresionesneutrasypresionesefectivasensuelos
SiNOpermitimoseldrenajedelaguaal
aplicarunacargaP,tenemos:
100%delacargaestomadaporelagua
Presiónneutrau=100%
Presiónefectiva??????´=0%
Condiciónsimilaraladelosensayos
triaxialesQsobremuestrassaturadas
Encambio,sinosotrospermitimoseldrenajedelaguaal
aplicarunacargaP,tenemosqueluegodeuntiempo
dondesedisipanlaspresionesneutrasel100%dela
cargaestomadaporelresorte
Presiónneutrau=0%
Presiónefectiva??????´=100%
CondiciónsimilaraladelosensayostriaxialesS
Ensayo Triaxial S
Efectodelacompresióntriaxialenunamasadesueloenfuncióndeldrenaje
Suelo
normalmente
consolidado
Suelo
consolidado
Disminucióndevolumencomo
consecuenciadelaexpulsióndeagua
3
3
3
Efectodelacompresióntriaxialenunamasadesueloenfuncióndeldrenaje
Suelo
normalmente
consolidado
Suelo
consolidado
Disminucióndevolumencomo
consecuenciadelaexpulsióndeagua
3
3
3
Ensayo Triaxial S
Cambiodevolumenenunensayodrenado“S”sobreunaprobetadearcilla
blandaysaturada
Cambiodevolumenenunensayodrenado“S”sobreunaprobetadearcilla
blandaysaturada
Conlafinalidaddepermitireldrenajedelagua
queexpulsalaprobetaalconsolidarse,enla
partesuperioryenlaparteinferiordela
probeta,secolocansendosdiscosdepiedras
porosas,lasqueseconectanatravésdelos
cabezales,conválvulasexternas.
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estonospermite,ademásde
mantenerlapresióndelaguade
porosenunvalorcercanoacero,
medirelcambiodevolumen∆Vque
experimentalaprobetaduranteel
ensayo.
3
DV
Q
Piedras
porosas
Válvula
externa
queexpulsalaprobetaalconsolidarse,enla
partesuperioryenlaparteinferiordela
probeta,secolocansendosdiscosdepiedras
porosas,lasqueseconectanatravésdelos
cabezales,conválvulasexternas.
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estonospermite,ademásde
mantenerlapresióndelaguade
porosenunvalorcercanoacero,
medirelcambiodevolumen∆Vque
experimentalaprobetaduranteel
ensayo.
3
DV
Q
Piedras
porosas
Válvula
externa
3
Embolomanualpara
generarpresión
Indicador
de cambio
de volumen
Ensayo Triaxial S
Dispositivoparamedirelvolumendeaguaquedrenadesdeopenetrahacia
laprobeta
Q
Du
Válvula
externa
Alconsolidarselaprobeta,estaexpulsaaguaporlos
cabezalesyestaesconducidaalaválvulaexterna.
Elaguaexpulsada,ingresaaldispositivodemedicióny
transmiteeseincrementodevolumenenunincremento
depresióndelliquidoquecontiene,hechoquese
manifiestaenelaumentodelvalordeuenel
manómetro.
DV
Kerosene
Agua
destilada
Manómetro de probeta
Manómetro
de cámara
3
Embolomanualpara
generarpresión
Indicador
de cambio
de volumen
Ensayo Triaxial S
Dispositivoparamedirelvolumendeaguaquedrenadesdeopenetrahacia
laprobeta
Q
Du
Válvula
externa
Alconsolidarselaprobeta,estaexpulsaaguaporlos
cabezalesyestaesconducidaalaválvulaexterna.
Elaguaexpulsada,ingresaaldispositivodemedicióny
transmiteeseincrementodevolumenenunincremento
depresióndelliquidoquecontiene,hechoquese
manifiestaenelaumentodelvalordeuenel
manómetro.
DV
Kerosene
Agua
destilada
Manómetro de probeta
Manómetro
de cámara
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Piedras
porosas
Válvulas
externas
Piedra
porosa
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Piedras
porosas
Válvulas
externas
Piedra
porosa
Comolostiemposquetardaunapartículadeaguaqueseencuentraenelcentrodela
probetaparallegaraloscabezalesdelamismasonmuylargosparaunaprobetade
arcillaquetieneunapermeabilidaddelordende10
-7
cm/seg,colocamosalrededordela
probetaunpapeldefiltroconelobjetodefacilitarlallegadadelaguadeporosalas
piedrasporosasenlosextremos.
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Papel
plegado
probetaparallegaraloscabezalesdelamismasonmuylargosparaunaprobetade
arcillaquetieneunapermeabilidaddelordende10
-7
cm/seg,colocamosalrededordela
probetaunpapeldefiltroconelobjetodefacilitarlallegadadelaguadeporosalas
piedrasporosasenlosextremos.
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Papel
plegado
Ensayo Triaxial S
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estepapeldefiltroescortadoentirasenlapartedelcentrodelaprobetaparaqueno
aporteresistenciaalensayoqueserealiza.Asíunapartículadeaguatenderáaescurrir
hacialascaraslateralesdelaprobeta,dondeserácaptadaporelpapeldefiltroy
conducidaalcabezalmascercano,lograndoacelerarlostiemposdedisipaciónde
presionesneutras
Papelabsorbente
colocadoylisto
paraelensayo
Papelabsorbente
desplegado,listo
parasercolocado
alrededordela
probeta
Consolidado,drenado,"S"=slow=lento
Estepapeldefiltroescortadoentirasenlapartedelcentrodelaprobetaparaqueno
aporteresistenciaalensayoqueserealiza.Asíunapartículadeaguatenderáaescurrir
hacialascaraslateralesdelaprobeta,dondeserácaptadaporelpapeldefiltroy
conducidaalcabezalmascercano,lograndoacelerarlostiemposdedisipaciónde
presionesneutras
Papelabsorbente
colocadoylisto
paraelensayo
Papelabsorbente
desplegado,listo
parasercolocado
alrededordela
probeta
Sehacepasaraguaatravésdelaprobetapor
gravedad,ingresandoporlabasedelamisma
ysaliendoporelcabezalsuperior,luegose
mideelparámetro“B”paraverificarsiestá
saturada.
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Elsistemadesaturaciónporpercolaciónes
muyrápidoyútilenlossuelosmuy
permeables,peroesineficienteenlossuelos
pocopermeables.
Paraelcasodesuelosmuypocopermeables,
utilizamosensistemadesaturaciónpor
contrapresión.
gravedad,ingresandoporlabasedelamisma
ysaliendoporelcabezalsuperior,luegose
mideelparámetro“B”paraverificarsiestá
saturada.
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Elsistemadesaturaciónporpercolaciónes
muyrápidoyútilenlossuelosmuy
permeables,peroesineficienteenlossuelos
pocopermeables.
Paraelcasodesuelosmuypocopermeables,
utilizamosensistemadesaturaciónpor
contrapresión.
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Conectamos el cabezal inferior a un
depósito de agua elevado
Abrimos la canilla del cabezal inferior
y por gravedad el agua comienza a
circular hacia el cabezal superior
Colocamos una manguera de salida
en la canilla del cabezal superior y
dejamos salir el agua que permea
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Conectamos el cabezal inferior a un
depósito de agua elevado
Abrimos la canilla del cabezal inferior
y por gravedad el agua comienza a
circular hacia el cabezal superior
Colocamos una manguera de salida
en la canilla del cabezal superior y
dejamos salir el agua que permea
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Establecido un goteo
regular,se tiene la
probeta saturada por
percolación
Papel de
filtro seco
Papel de filtro
húmedo
Saturacióndeunaprobetaporpercolación
Establecido un goteo
regular,se tiene la
probeta saturada por
percolación
Papel de
filtro seco
Papel de filtro
húmedo
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Vt
Va
Vs
Vv
Vw
Lapresióndecontrapresióneslapresiónhidrostáticaque
necesitamosaplicaraunaprobetaparcialmentesaturadapara
llevarlaal100%desaturación.
ParaelloaplicamoslosconceptosdelaLeydeHenryque
expresa:
Elvolumendeairedisuelto“Vadis”,enunvolumendeagua
“Vw”,dependedelapresión“P”ydeunfactorHquedepende
delatemperatura“T”delsistema
Donde “p
a” es la presión atmosférica y “H” es una constante que depende de la temperatura
y que toma los siguientes valores:
T (°C) 0 5 10 15 20 25
H 0,02880,02600,02350,02160,02010,0188
�
??????�??????�=??????.
�
�
??????
.�
�
Elmétodoconsisteenaumentardeformagradualymedianteescalones,lapresiónde
aguaintersticialdelaprobeta,habiendoincrementadopreviamenteyenlamisma
magnitudmasunapequeñadiferencia,lapresióndelacámara
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Vt
Va
Vs
Vv
Vw
Lapresióndecontrapresióneslapresiónhidrostáticaque
necesitamosaplicaraunaprobetaparcialmentesaturadapara
llevarlaal100%desaturación.
ParaelloaplicamoslosconceptosdelaLeydeHenryque
expresa:
Elvolumendeairedisuelto“Vadis”,enunvolumendeagua
“Vw”,dependedelapresión“P”ydeunfactorHquedepende
delatemperatura“T”delsistema
Donde “p
a” es la presión atmosférica y “H” es una constante que depende de la temperatura
y que toma los siguientes valores:
T (°C) 0 5 10 15 20 25
H 0,02880,02600,02350,02160,02010,0188
�
??????�??????�=??????.
�
�
??????
.�
�
Elmétodoconsisteenaumentardeformagradualymedianteescalones,lapresiónde
aguaintersticialdelaprobeta,habiendoincrementadopreviamenteyenlamisma
magnitudmasunapequeñadiferencia,lapresióndelacámara
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Vt
Va
Vs
Vv
Vw
Supongamosquetenemostenemosunaprobetaparcialmente
saturadaquetieneunvolumendeagua“Vw”yunvolumende
aire“Va”.ParasaturarladeacuerdoconlaLeydeHenry,tenemos
queaplicarleunacontrapresiónalsistemadetalmodoqueel
volumendeaguadisuelto“Vadis”coincidaconelvolumendel
airedelaprobeta“Va”.
Elgradodesaturación
delaprobetaviene
dadopor:
�
??????=�
�−�
��������??????������
??????�??????�=??????.
�
�
??????
.�
�
�
�−�
�
�
�
=??????.
�
�
??????
1
�
−1=??????.
�
�
??????
Igualando y
espejando:
�=
�
�
�
�
Reemplazando:
1−�
�
=??????.
�
�
??????
�=
�
??????1−�
??????.�
Despejamos nuevamente y llegamos a:
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Vt
Va
Vs
Vv
Vw
Supongamosquetenemostenemosunaprobetaparcialmente
saturadaquetieneunvolumendeagua“Vw”yunvolumende
aire“Va”.ParasaturarladeacuerdoconlaLeydeHenry,tenemos
queaplicarleunacontrapresiónalsistemadetalmodoqueel
volumendeaguadisuelto“Vadis”coincidaconelvolumendel
airedelaprobeta“Va”.
Elgradodesaturación
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dadopor:
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�
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1
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Igualando y
espejando:
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Reemplazando:
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=??????.
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??????
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�
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??????.�
Despejamos nuevamente y llegamos a:
Tenemos una probeta de suelo arcilloso con un grado de saturación del 94 % (B = 0,94). Si
la temperatura del laboratorio se mantiene a 20º C, calcular el valor de la contrapresión
que habrá que aplicarle para saturarla.
Grado de saturación0,800,850,900,950,98
Pc (kg/cm
2
) 12,438,785,532,621,08
Para una temperatura de 20°C, tenemos de la tabla un valor de H = 0,0201. Además
sabemos que lapresión atmosférica es 1 kg/cm2, reemplazando tenemos
Esnecesarioaclararqueapartirdelaaplicacióndeunapresióndecontrapresión,la
probetapasaatenerunapresióndereferencianuevaqueanteseralapresión
atmosférica“Pa”yahoraeslapresióndecontrapresión“Pc”yaqueestapresiónse
encuentraenelexterioryenelinteriordelaprobeta.
Ensayo Triaxial S
Ejemplodesaturaciónporcontrapresión:
�=
�
??????1−�
??????.�
=
1,00ൗ
��
��
21−0,94
0,0201.0,94
=3,17ൗ
��
��
2
la temperatura del laboratorio se mantiene a 20º C, calcular el valor de la contrapresión
que habrá que aplicarle para saturarla.
Grado de saturación0,800,850,900,950,98
Pc (kg/cm
2
) 12,438,785,532,621,08
Para una temperatura de 20°C, tenemos de la tabla un valor de H = 0,0201. Además
sabemos que lapresión atmosférica es 1 kg/cm2, reemplazando tenemos
Esnecesarioaclararqueapartirdelaaplicacióndeunapresióndecontrapresión,la
probetapasaatenerunapresióndereferencianuevaqueanteseralapresión
atmosférica“Pa”yahoraeslapresióndecontrapresión“Pc”yaqueestapresiónse
encuentraenelexterioryenelinteriordelaprobeta.
Ensayo Triaxial S
Ejemplodesaturaciónporcontrapresión:
�=
�
??????1−�
??????.�
=
1,00ൗ
��
��
21−0,94
0,0201.0,94
=3,17ൗ
��
��
2
Ensayo Triaxial S
Aplicacióndelacontrapresiónparasaturarlaprobeta
Veremosdeestaformacomoiráingresando
aguadestiladadesdelapipetadelindicadorde
cambiodevolumen,hacialaprobetapara
completarelvolumendeaguadisuelta“Vadis”
queigualealvolumendeaire“Va”delamismay
lograrlasaturación.
D
3
DV = 0
Du1
3
=
D
D
=
u
B
Elnombredecontrapresiónnosestáindicandodequesetrata,
básicamentedeunapresiónencontradelapresiónquesegeneraenel
aguaintersticialdelaprobeta.Laaplicacióndeesta“contrapresión”se
haceenescalonespequeños,delordendelos0,20a0,30kg/cm
2
.
Seaplicaunescalónen??????
3ysimultáneamente
otroen∆??????,conundesfasasedealgunosgrs/cm
2
enmenosen∆??????paranoromperlaprobetapor
excesodepresiónneutra.Estosecontinúahasta
llegaralapresióndecálculoqueanteriormente
habíamosestimado.
Aplicacióndelacontrapresiónparasaturarlaprobeta
Veremosdeestaformacomoiráingresando
aguadestiladadesdelapipetadelindicadorde
cambiodevolumen,hacialaprobetapara
completarelvolumendeaguadisuelta“Vadis”
queigualealvolumendeaire“Va”delamismay
lograrlasaturación.
D
3
DV = 0
Du1
3
=
D
D
=
u
B
Elnombredecontrapresiónnosestáindicandodequesetrata,
básicamentedeunapresiónencontradelapresiónquesegeneraenel
aguaintersticialdelaprobeta.Laaplicacióndeesta“contrapresión”se
haceenescalonespequeños,delordendelos0,20a0,30kg/cm
2
.
Seaplicaunescalónen??????
3ysimultáneamente
otroen∆??????,conundesfasasedealgunosgrs/cm
2
enmenosen∆??????paranoromperlaprobetapor
excesodepresiónneutra.Estosecontinúahasta
llegaralapresióndecálculoqueanteriormente
habíamosestimado.
Ensayo Triaxial S
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Saturacióndeunaprobetaporcontrapresión
Contrap
+
3 Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
Ensayo Triaxial S
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Porlotantolaprobetase
consolidabajolapresión??????
3
Esdecirquetenemosalaprobetasaturada,peroahoranuestra
presióndereferencianoesmáslapresiónatmosféricasinoel
valordelacontrapresiónyporlotantoapartirdeestevalorde
referenciaaplicamos??????
3alosefectosdecompletarlaprimeraetapa
delensayo,queeslaconsolidacióndelaprobeta.
Aplicamosentonces(enelmanómetrodela
cámara),??????
3+contrapresión.Lógicamenteal
adicionaralacámaraelvalorde??????
3y
mantenerelindicadordecambiodevolumen
conlapresióndecontrapresiónseproducirá
laconsolidacióndelaprobetabajolapresión
??????
3yelcambiodevolumenlomediremosenla
pipetadelindicador
Estamosahoraencondicionesdeiniciarelensayotriaxialdrenado,tenemoslaprobetasaturadacon
unacontrapresiónPcaplicadatantoenlacámaratriaxial??????
�comoenlapresiónintersticial“u”.
+
3 Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
Ensayo Triaxial S
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Porlotantolaprobetase
consolidabajolapresión??????
3
Esdecirquetenemosalaprobetasaturada,peroahoranuestra
presióndereferencianoesmáslapresiónatmosféricasinoel
valordelacontrapresiónyporlotantoapartirdeestevalorde
referenciaaplicamos??????
3alosefectosdecompletarlaprimeraetapa
delensayo,queeslaconsolidacióndelaprobeta.
Aplicamosentonces(enelmanómetrodela
cámara),??????
3+contrapresión.Lógicamenteal
adicionaralacámaraelvalorde??????
3y
mantenerelindicadordecambiodevolumen
conlapresióndecontrapresiónseproducirá
laconsolidacióndelaprobetabajolapresión
??????
3yelcambiodevolumenlomediremosenla
pipetadelindicador
Estamosahoraencondicionesdeiniciarelensayotriaxialdrenado,tenemoslaprobetasaturadacon
unacontrapresiónPcaplicadatantoenlacámaratriaxial??????
�comoenlapresiónintersticial“u”.
Enlaprimeraetapadelensayoaplicamoslapresión??????
3yesperamos
quelamuestraseconsolidebajolamisma.Paraellomedimosenel
indicadordecambiodevolumen,lasvariacionesdelosnivelesdela
pipetaenfuncióndeltiempoyobtenemoslacurvadeconsolidación
delaprobetaaligualquehacíamosenelensayodeconsolidación.
Contrap
+
3
Ensayo Triaxial S
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Alconsolidarselaprobeta,lamismaexpulsa
aguaatravésdeloscabezales.Estogenera
unincrementodelapresiónneutradela
probetayaqueelcircuitoescerradoynose
puededisipareseaumentodepresión.A
raízdeestoseelevaelvalordelmanómetro
quemidelapresióndelaprobetayporeso
debemosaliviarelemboloparamantener
constantelapresióndecontrapresiónque
teníaelequipoantesdecomenzaresta
etapa
Se alivia la presión del
manómetro a través
de este embolo
Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
3yesperamos
quelamuestraseconsolidebajolamisma.Paraellomedimosenel
indicadordecambiodevolumen,lasvariacionesdelosnivelesdela
pipetaenfuncióndeltiempoyobtenemoslacurvadeconsolidación
delaprobetaaligualquehacíamosenelensayodeconsolidación.
Contrap
+
3
Ensayo Triaxial S
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Alconsolidarselaprobeta,lamismaexpulsa
aguaatravésdeloscabezales.Estogenera
unincrementodelapresiónneutradela
probetayaqueelcircuitoescerradoynose
puededisipareseaumentodepresión.A
raízdeestoseelevaelvalordelmanómetro
quemidelapresióndelaprobetayporeso
debemosaliviarelemboloparamantener
constantelapresióndecontrapresiónque
teníaelequipoantesdecomenzaresta
etapa
Se alivia la presión del
manómetro a través
de este embolo
Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
Ensayo Triaxial S
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Segundaetapa:Aplicacióndelatensióndesviante
Ensayo Triaxial S
1 -
3
e
−DV/Vo
Arena suelta
t
3−1
3−2
3−3
c’
f’
Durantelasegundaetapadelensayo
llevamosalaprobetaalaroturaconuna
velocidaddeaplicacióndelacargamuy
lenta.Deestaformaevitamosquese
generenenelsueloensayadopresiones
delaguadeporos.
Esdecirquelastensionesquemedimosen
todosloscasossontensionesefectivasya
queu=0.
Paralelamentealagráficadelatensión
desviante,graficamoselcambiode
volumenunitario∆V/Voparasabersienla
roturalamuestraescontractivao
dilatante.
Porlogenerallossuelosgranulares
sueltostienenuncomportamiento
contractivoenlarotura(disminuyende
volumen,∆V/Votomavaloresnegativos).
Ensayo Triaxial S
1 -
3
e
−DV/Vo
Arena suelta
t
3−1
3−2
3−3
c’
f’
Durantelasegundaetapadelensayo
llevamosalaprobetaalaroturaconuna
velocidaddeaplicacióndelacargamuy
lenta.Deestaformaevitamosquese
generenenelsueloensayadopresiones
delaguadeporos.
Esdecirquelastensionesquemedimosen
todosloscasossontensionesefectivasya
queu=0.
Paralelamentealagráficadelatensión
desviante,graficamoselcambiode
volumenunitario∆V/Voparasabersienla
roturalamuestraescontractivao
dilatante.
Porlogenerallossuelosgranulares
sueltostienenuncomportamiento
contractivoenlarotura(disminuyende
volumen,∆V/Votomavaloresnegativos).
1 -
3
e
−DV/Vo
3-3
3-2
3-1
Arena densa
t
3−1
3−2
3−3
c’
f’
Ensayo Triaxial S
Porlogenerallossuelosgranularesdensostienenuncomportamientodistintoalos
demásenlarotura,yaquesecomportancomodilatantes(aumentandevolumen,∆V/Vo
adoptavalorespositivos)
Segundaetapa:Aplicacióndelatensióndesviante
1 -
3
e
−DV/Vo
3-3
3-2
3-1
Arena densa
t
3−1
3−2
3−3
c’
f’
Ensayo Triaxial S
Porlogenerallossuelosgranularesdensostienenuncomportamientodistintoalos
demásenlarotura,yaquesecomportancomodilatantes(aumentandevolumen,∆V/Vo
adoptavalorespositivos)
Segundaetapa:Aplicacióndelatensióndesviante
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
Ho
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
�=
??????
�
??????
�−�
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
Ho
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
�=
??????
�
??????
�−�
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�(���)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
Ensayos Triaxiales
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�
??????
�(���)
Hf
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeconsolidaciónisotrópica
�
3
0
5
10
15
Drenaje
permitido
�
�
0,10 1,00 10,0 100
1000 10000
�
??????
�(���)
Hf
Ensayos Triaxiales
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
0
5
10
15
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
3
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
0
5
10
15
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
3
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Du=0
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Du=0
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
3
0
5
10
15
Q
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
Q
3
0
5
10
15
∆??????
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Q
3
0
5
10
15
∆??????
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Du=0
Drenaje
permitido
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Du=0
Drenaje
permitido
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
�
??????
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayos Triaxiales
??????
�
??????
����
??????
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
??????
�
??????
����
??????
Q
3
0
5
10
15
∆??????
MetodologíageneraldeunensayotriaxialS–Etapadeaplicacióndes
d
Drenaje
permitido
Du=0
??????
∆??????(%)
Dispositivo
medición
cambio de
volumen
Ensayo Triaxial S
Resultadoensayosobrearenamuydensa
Curva tensión –deformación
Curva cambio de volumen –deformación
Aumentode volumen de la probeta,
comportamiento dilatante
Resultadoensayosobrearenamuydensa
Curva tensión –deformación
Curva cambio de volumen –deformación
Aumentode volumen de la probeta,
comportamiento dilatante
Receso
Ensayo Triaxial R
Consolidado,nodrenado
Estetipodeensayoesunacombinacióndelosdosensayos
vistoshastaahorael“Q”yel“S”.Enlaprimeraetapael
ensayoserealizacomoenlaprimerapartedelensayo
drenado“S”lamuestrasesaturaporcontrapresiónyluegose
consolidaconlaaplicacióndelapresiónhidrostática
3.
Enlasegundaetapa,elensayoserealiza
comoelensayonodrenado“Q”ylas
tensionesquesemidensontensiones
totales.Ladiferenciaradicaenquea
veceslavelocidaddelensayoesbaja
paramedir“u”(presiónneutra)
Losparámetrosmedidosson:lacohesión
c
cuyelángulodefriccióninternaf
cu
Contrap
+
3
Contrapresión
Consolidado,nodrenado
Estetipodeensayoesunacombinacióndelosdosensayos
vistoshastaahorael“Q”yel“S”.Enlaprimeraetapael
ensayoserealizacomoenlaprimerapartedelensayo
drenado“S”lamuestrasesaturaporcontrapresiónyluegose
consolidaconlaaplicacióndelapresiónhidrostática
3.
Enlasegundaetapa,elensayoserealiza
comoelensayonodrenado“Q”ylas
tensionesquesemidensontensiones
totales.Ladiferenciaradicaenquea
veceslavelocidaddelensayoesbaja
paramedir“u”(presiónneutra)
Losparámetrosmedidosson:lacohesión
c
cuyelángulodefriccióninternaf
cu
Contrap
+
3
Contrapresión
Ensayo Triaxial R
Consolidado,nodrenado
Contrap
+
3
Contrapresión
Estetipodeensayoesutilizadoparamodelarunasituación
quesepuededarenlostrabajosdeingenieríacuandosobre
unmantodearcillanormalmenteconsolidadaseconstruye
unaobraenuntiempocompatibleconlostiemposde
consolidacióndelmanto,detalformaquealfinaldelaobra
sepuedasuponerquehahabidounaconsolidacióntotaldel
mismo,detalformaquesiesemomentoaumentanlas
solicitacionesdecorteysilasmismas
tienenmagnitudparaproducirlafalla,el
suelofallaráenformarápidaysindrenaje
ylosparámetrosaaplicarseríanc
cuyf
cu
Enésteensayo,lavelocidaddeaplicación
delacargaenlasegundaetapa,essimilar
aladelensayo“S”
Consolidado,nodrenado
Contrap
+
3
Contrapresión
Estetipodeensayoesutilizadoparamodelarunasituación
quesepuededarenlostrabajosdeingenieríacuandosobre
unmantodearcillanormalmenteconsolidadaseconstruye
unaobraenuntiempocompatibleconlostiemposde
consolidacióndelmanto,detalformaquealfinaldelaobra
sepuedasuponerquehahabidounaconsolidacióntotaldel
mismo,detalformaquesiesemomentoaumentanlas
solicitacionesdecorteysilasmismas
tienenmagnitudparaproducirlafalla,el
suelofallaráenformarápidaysindrenaje
ylosparámetrosaaplicarseríanc
cuyf
cu
Enésteensayo,lavelocidaddeaplicación
delacargaenlasegundaetapa,essimilar
aladelensayo“S”
Ensayo Triaxial R
Consolidado,nodrenado
Contrap
+
3
Contrapresión
Contrapresión + Du
Presión
Sienlasegundaetapadelensayo,aplicamoslatensión
desvianteaunavelocidadsemejantealadeunensayo
drenado“S”,durantelaaplicacióndelacargasegenerarán
presionesintersticialesenelinteriordelaprobetasaturada.
Siademáscolocamosalasalidadela
cámaratriaxialuntransductorde
presión,podremosmedirlavariaciónde
lapresiónneutraamedidaque
aplicamoslatensióndesviante.
Estapresióndelaguadeporosesuna
presiónhidrostáticaquenogenera
tensionesdecorteporloquesela
denomina“presiónneutraodeporos”y
lahabíamosidentificadoconlaletra“u”.
Consolidado,nodrenado
Contrap
+
3
Contrapresión
Contrapresión + Du
Presión
Sienlasegundaetapadelensayo,aplicamoslatensión
desvianteaunavelocidadsemejantealadeunensayo
drenado“S”,durantelaaplicacióndelacargasegenerarán
presionesintersticialesenelinteriordelaprobetasaturada.
Siademáscolocamosalasalidadela
cámaratriaxialuntransductorde
presión,podremosmedirlavariaciónde
lapresiónneutraamedidaque
aplicamoslatensióndesviante.
Estapresióndelaguadeporosesuna
presiónhidrostáticaquenogenera
tensionesdecorteporloquesela
denomina“presiónneutraodeporos”y
lahabíamosidentificadoconlaletra“u”.
Enlaprimeraetapadelensayoaplicamoslapresión??????
3yesperamos
quelamuestraseconsolidebajolamisma.Paraellomedimosenel
indicadordecambiodevolumen,lasvariacionesdelosnivelesdela
pipetaenfuncióndeltiempoyobtenemoslacurvadeconsolidación
delaprobetaaligualquehacíamosenelensayodeconsolidación.
Contrap
+
3
Ensayo Triaxial R
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Alconsolidarselaprobeta,lamismaexpulsa
aguaatravésdeloscabezales.Estogenera
unincrementodelapresiónneutradela
probetayaqueelcircuitoescerradoynose
puededisipareseaumentodepresión.A
raízdeestoseelevaelvalordelmanómetro
quemidelapresióndelaprobetayporeso
debemosaliviarelemboloparamantener
constantelapresióndecontrapresiónque
teníaelequipoantesdecomenzaresta
etapa
Se alivia la presión del
manómetro a través
de este embolo
Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
3yesperamos
quelamuestraseconsolidebajolamisma.Paraellomedimosenel
indicadordecambiodevolumen,lasvariacionesdelosnivelesdela
pipetaenfuncióndeltiempoyobtenemoslacurvadeconsolidación
delaprobetaaligualquehacíamosenelensayodeconsolidación.
Contrap
+
3
Ensayo Triaxial R
Primeraetapa:“Consolidaciónisotrópica”
Alconsolidarselaprobeta,lamismaexpulsa
aguaatravésdeloscabezales.Estogenera
unincrementodelapresiónneutradela
probetayaqueelcircuitoescerradoynose
puededisipareseaumentodepresión.A
raízdeestoseelevaelvalordelmanómetro
quemidelapresióndelaprobetayporeso
debemosaliviarelemboloparamantener
constantelapresióndecontrapresiónque
teníaelequipoantesdecomenzaresta
etapa
Se alivia la presión del
manómetro a través
de este embolo
Contrapresión = CTE
DV ≠ 0
Ensayo Triaxial R
Sienlasegundaetapadelensayo,aplicamoslatensióndesvianteaunavelocidad
semejantealadeunensayodrenado“S”,durantelaaplicacióndelacargasegenerarán
presionesintersticialesenelinteriordelaprobetasaturada.
Segundaetapa:Aplicacióndelatensióndesviante
Entoncesdurantelasegundaetapadelensayo
triaxialR,vamosairmidiendo:
-Losincrementosdetensióndesviante
(??????
�=??????
�−??????
�)entérminosdepresiones
totales
-Lasdeformaciones(e)quesufrelaprobeta
-Lavariacióndepresiónneutra(µ)que
sufrelaprobetaensuinterior
Finalizadocadaunodelosensayos,sedefinen
lastensionesdesviantesenroturayparaesos
valoressedefinenlaspresionesneutrasque
tienelaprobetaensuinterior
1 -
3
e
+Du
3-3
3-2
3-1
−Du
u
1
u
2
u
3
(
1 -
3)
3
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
1
d
Sienlasegundaetapadelensayo,aplicamoslatensióndesvianteaunavelocidad
semejantealadeunensayodrenado“S”,durantelaaplicacióndelacargasegenerarán
presionesintersticialesenelinteriordelaprobetasaturada.
Segundaetapa:Aplicacióndelatensióndesviante
Entoncesdurantelasegundaetapadelensayo
triaxialR,vamosairmidiendo:
-Losincrementosdetensióndesviante
(??????
�=??????
�−??????
�)entérminosdepresiones
totales
-Lasdeformaciones(e)quesufrelaprobeta
-Lavariacióndepresiónneutra(µ)que
sufrelaprobetaensuinterior
Finalizadocadaunodelosensayos,sedefinen
lastensionesdesviantesenroturayparaesos
valoressedefinenlaspresionesneutrasque
tienelaprobetaensuinterior
1 -
3
e
+Du
3-3
3-2
3-1
−Du
u
1
u
2
u
3
(
1 -
3)
3
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
1
d
Sabemos de la expresión de Terzagui:
Ensayo Triaxial R
??????=??????´+?????? ??????´=??????−??????(1)
Porotrolado,sabemosquedurantelasegundaetapadelensayolosvaloresdetensión
desviantequeregistramossonentérminosdepresionestotales??????
�yaquenosepermiteel
drenajedelaprobeta.
??????
�´=??????
�−??????como además??????
�=??????
1−??????
3
??????
1´−??????
3´=(??????
1−??????
3)−??????(2)
Cuandoenlasegundaetapaaplicamoslatensióndesviantesindrenaje,segeneraenla
probetaunapresiónintersticialqueactúaentodasdireccionesyqueporlotantoseopone
tantoalatensióndesviante??????
�comoalatensiónconfinante??????
3,quedejadeseruna
presiónefectiva.
podemos reemplazar en (1)
Como??????=0entonces (2) queda:??????
1´−??????
3´=??????
1−??????
3
Oseaqueelvalordelatensióndesviante??????
�,seaentérminosdetensionestotaleso
efectivas,nocambia.Locualimplicaqueloscírculosderoturanocambiansudiámetroy
solosedesplazanunvalor??????parapasardetérminostotalesaefectivos.
??????
�´=??????
�
Asimismo,cuandoaplicamosenlaetapadeconsolidaciónisotrópicalatensión??????
3,esta
setransformaenunapresiónefectiva,puessepermiteeldrenajedelamuestra(??????=0).
Ensayo Triaxial R
??????=??????´+?????? ??????´=??????−??????(1)
Porotrolado,sabemosquedurantelasegundaetapadelensayolosvaloresdetensión
desviantequeregistramossonentérminosdepresionestotales??????
�yaquenosepermiteel
drenajedelaprobeta.
??????
�´=??????
�−??????como además??????
�=??????
1−??????
3
??????
1´−??????
3´=(??????
1−??????
3)−??????(2)
Cuandoenlasegundaetapaaplicamoslatensióndesviantesindrenaje,segeneraenla
probetaunapresiónintersticialqueactúaentodasdireccionesyqueporlotantoseopone
tantoalatensióndesviante??????
�comoalatensiónconfinante??????
3,quedejadeseruna
presiónefectiva.
podemos reemplazar en (1)
Como??????=0entonces (2) queda:??????
1´−??????
3´=??????
1−??????
3
Oseaqueelvalordelatensióndesviante??????
�,seaentérminosdetensionestotaleso
efectivas,nocambia.Locualimplicaqueloscírculosderoturanocambiansudiámetroy
solosedesplazanunvalor??????parapasardetérminostotalesaefectivos.
??????
�´=??????
�
Asimismo,cuandoaplicamosenlaetapadeconsolidaciónisotrópicalatensión??????
3,esta
setransformaenunapresiónefectiva,puessepermiteeldrenajedelamuestra(??????=0).
Ensayo Triaxial R
t
3−1
3−2
3−3
c
cu
f
cu
u
1u
2
u
3
t
c’
f’
1 -
3
e
+Du
3-3
3-2
3-1
−Du
u
1
u
2
u
3
(
1 -
3)
3
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
1
d
Sabemos de la expresión de Terzagui:??????=??????´+?????? ??????´=??????−??????
??????>0entoncesSi ??????´=??????−??????=??????−+??????=??????−??????
??????<0entoncesSi ??????´=??????−??????=??????−−??????=??????+??????
Desplaza a la izquierda
Desplaza a la derecha
t
3−1
3−2
3−3
c
cu
f
cu
u
1u
2
u
3
t
c’
f’
1 -
3
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+Du
3-3
3-2
3-1
−Du
u
1
u
2
u
3
(
1 -
3)
3
(
1 -
3)
2
(
1 -
3)
1
d
Sabemos de la expresión de Terzagui:??????=??????´+?????? ??????´=??????−??????
??????>0entoncesSi ??????´=??????−??????=??????−+??????=??????−??????
??????<0entoncesSi ??????´=??????−??????=??????−−??????=??????+??????
Desplaza a la izquierda
Desplaza a la derecha
Ensayos Triaxiales
Equipocompletoparaejecutarensayostriaxiales
Equipocompletoparaejecutarensayostriaxiales
Ensayos Triaxiales
Equipomodernoparaejecutarunensayotriaxial
Equipomodernoparaejecutarunensayotriaxial
Ensayos Triaxiales
Equipomodernoparaejecutarunensayotriaxial
Celda de carga (reemplaza
al aro dinamométrico)
Transductor de deformaciones
(reemplaza al comparador)
Transductor de presiones
(reemplaza al pistón y
columna de mercurio)
Sistema de adquisición y
ploteode datos
Equipomodernoparaejecutarunensayotriaxial
Celda de carga (reemplaza
al aro dinamométrico)
Transductor de deformaciones
(reemplaza al comparador)
Transductor de presiones
(reemplaza al pistón y
columna de mercurio)
Sistema de adquisición y
ploteode datos
-Permitecontrolareldrenajedelaguaintersticialdelamuestraensayada,parasimularlasdiferentes
condicionesdecampoylarespuestamecánicadelsuelo.
Ventajas:
-Elplanodefallanoestapredeterminadocomoocurreenelensayodecortedirecto,sinoqueelmismo
ocurrealolargodelplanoconmenorresistencia
-Permitesimularenellaboratoriolascondicionesalasquevaaestarsometidounsueloencondiciones
realesparaunproblemaespecífico
Ensayos Triaxiales
-Enprimerlugarsólopermitelaaplicacióndecamposdetensionescilíndricas,loqueimpideexplorar
todalasuperficiedelmaterialynoseadaptaalosnumerososcasosprácticosqueimplican
deformaciónplana(consolidación)
-Laprincipaldificultadexperimentalprovienedelefectodelzunchadoquelasdoscabezasejercen
sobrelabasedelaprobeta.Numerososinvestigadoreshanestudiadoesteproblemayparecequela
influenciadeestefenómenoenlaresistenciaalesfuerzoconstanteespequeñacuandolaesbeltezdela
probetaesgrande.
Desventajas:
-Debemoshacerunaúltimaobservaciónenrelaciónconladuracióndelosensayos.Estáíntimamente
ligadaalaconsolidacióndelamuestrayladisipacióndelaspresionesintersticiales.Peroenla
naturalezaseobservantambiénmovimientosdebidosalafluenciaqueduranmesesinclusoaños.Es
imposiblereproducirenlosaparatostriaxialesclásicosvelocidadestanpequeñasydeestaformanose
puedenestudiarfenómenoscomolafluencialenta.
condicionesdecampoylarespuestamecánicadelsuelo.
Ventajas:
-Elplanodefallanoestapredeterminadocomoocurreenelensayodecortedirecto,sinoqueelmismo
ocurrealolargodelplanoconmenorresistencia
-Permitesimularenellaboratoriolascondicionesalasquevaaestarsometidounsueloencondiciones
realesparaunproblemaespecífico
Ensayos Triaxiales
-Enprimerlugarsólopermitelaaplicacióndecamposdetensionescilíndricas,loqueimpideexplorar
todalasuperficiedelmaterialynoseadaptaalosnumerososcasosprácticosqueimplican
deformaciónplana(consolidación)
-Laprincipaldificultadexperimentalprovienedelefectodelzunchadoquelasdoscabezasejercen
sobrelabasedelaprobeta.Numerososinvestigadoreshanestudiadoesteproblemayparecequela
influenciadeestefenómenoenlaresistenciaalesfuerzoconstanteespequeñacuandolaesbeltezdela
probetaesgrande.
Desventajas:
-Debemoshacerunaúltimaobservaciónenrelaciónconladuracióndelosensayos.Estáíntimamente
ligadaalaconsolidacióndelamuestrayladisipacióndelaspresionesintersticiales.Peroenla
naturalezaseobservantambiénmovimientosdebidosalafluenciaqueduranmesesinclusoaños.Es
imposiblereproducirenlosaparatostriaxialesclásicosvelocidadestanpequeñasydeestaformanose
puedenestudiarfenómenoscomolafluencialenta.
Ensayos Triaxiales
Valoresorientativosdeparámetrodecorte
Correlacionesentreel
ángulodefricciónefectivo
??????´,ladensidadseca??????
�yla
clasificacióndedistintos
suelos,juntoavaloresde
porosidadyrelaciónde
vacíos
(U.S.Navy1971-1986)
Valoresorientativosdeparámetrodecorte
Correlacionesentreel
ángulodefricciónefectivo
??????´,ladensidadseca??????
�yla
clasificacióndedistintos
suelos,juntoavaloresde
porosidadyrelaciónde
vacíos
(U.S.Navy1971-1986)
Ensayos Triaxiales
Correlacionesempíricasparacohesiónnodrenada
Correlaciones entre valores de �
�e Índice Plástico según diversos autores
(Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, BrajasM. Das)
Cuidado uso de correlaciones
¿Lugar de procedencia?
Correlacionesempíricasparacohesiónnodrenada
Correlaciones entre valores de �
�e Índice Plástico según diversos autores
(Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, BrajasM. Das)
Cuidado uso de correlaciones
¿Lugar de procedencia?
Dz
H
Dx
Ei = Módulo tangente inicial
Es = Módulo secante
Eur= Módulo descarga / recarga
Et = Módulo tangente
E
ur
E
i
E
t
E
s
o
a
b
c
d
e = DH/Dz
Ensayos Triaxiales
MódulodedeformaciónodeYoung
�
�=
??????
ൗ
∆??????
??????
�
�=
(??????
1−??????
3)
ൗ
∆??????
??????
=
??????
�
ൗ
∆??????
??????
�=
∆??????
∆??????
Elsuelonoesunmaterialelástico,peroseadmiteconfrecuenciaeneluncomportamiento
elástico-lineal(parabajasdeformaciones),definiéndoseunmódulodeelasticidadE.
Dz
H
Dx
Ei = Módulo tangente inicial
Es = Módulo secante
Eur= Módulo descarga / recarga
Et = Módulo tangente
E
ur
E
i
E
t
E
s
o
a
b
c
d
e = DH/Dz
Ensayos Triaxiales
MódulodedeformaciónodeYoung
�
�=
??????
ൗ
∆??????
??????
�
�=
(??????
1−??????
3)
ൗ
∆??????
??????
=
??????
�
ൗ
∆??????
??????
�=
∆??????
∆??????
Elsuelonoesunmaterialelástico,peroseadmiteconfrecuenciaeneluncomportamiento
elástico-lineal(parabajasdeformaciones),definiéndoseunmódulodeelasticidadE.
Suelos cohesivos Suelos granulares
E
z
E = CTE
E
z
E = f(z)
Larigidezdelsuelocohesivo
semantieneconstantecon
laprofundidad
Larigidezdeunsuelogranular
aumentaconlaprofundidado
loqueeslomismoconlos
nivelesdetensionesquele
inducelatapada
Ensayos Triaxiales
MódulodedeformaciónodeYoung
Elmódulodeelasticidaddelsuelodependedelapresiónalaqueelsueloestéconfinadoy
deltipodesueloqueestamosanalizando.Talhechonosmuestracomosevuelvedifícil
establecerunmódulodeelasticidadparaelsuelo,puesenlanaturalezaelsueloestá
sometidoaconfinamientoscrecientesencuantocrecelaprofundidad(esdecir,cuando
aumentaelpresióndeconfinamiento)
E
z
E = CTE
E
z
E = f(z)
Larigidezdelsuelocohesivo
semantieneconstantecon
laprofundidad
Larigidezdeunsuelogranular
aumentaconlaprofundidado
loqueeslomismoconlos
nivelesdetensionesquele
inducelatapada
Ensayos Triaxiales
MódulodedeformaciónodeYoung
Elmódulodeelasticidaddelsuelodependedelapresiónalaqueelsueloestéconfinadoy
deltipodesueloqueestamosanalizando.Talhechonosmuestracomosevuelvedifícil
establecerunmódulodeelasticidadparaelsuelo,puesenlanaturalezaelsueloestá
sometidoaconfinamientoscrecientesencuantocrecelaprofundidad(esdecir,cuando
aumentaelpresióndeconfinamiento)
Ensayos Triaxiales
Ejemploensuelosgranulares
??????
??????�=�,��
=??????���/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
Ejemploensuelosgranulares
??????
??????�=�,��
=??????���/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
Ensayos Triaxiales
Ejemploensueloslimosos
??????
??????�=�,��
=����/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
??????
??????�=�,��
=�??????��/���
Pasa Tamiz Nº 200 99,70%
Límite líquido 39,2
Índice plástico 17,8
Clasificación UnificadaCL
Clasificación HRB A-6 (11)
Ejemploensueloslimosos
??????
??????�=�,��
=����/���
??????
??????
�=�,��
=����/���
??????
??????�=�,��
=�??????��/���
Pasa Tamiz Nº 200 99,70%
Límite líquido 39,2
Índice plástico 17,8
Clasificación UnificadaCL
Clasificación HRB A-6 (11)
Ensayos Triaxiales
OrdenesdemagnituddeEyu(??????)paradistintostiposdesuelos
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, BrajasM. Das
1 Mpa= 1 MN/m2 = 1 kg/cm2 = 0,1 KN/cm2
FoundationAnalysisand Design
Joseph E. Bowles
Acero
210.000Mpa
Hormigón
27.000 Mpa
OrdenesdemagnituddeEyu(??????)paradistintostiposdesuelos
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, BrajasM. Das
1 Mpa= 1 MN/m2 = 1 kg/cm2 = 0,1 KN/cm2
FoundationAnalysisand Design
Joseph E. Bowles
Acero
210.000Mpa
Hormigón
27.000 Mpa
Ventajas y limitaciones del modelo Mohr-Coulomb
Elasticidad lineal
•E, ν son constantes
•Larigidez(E)nodependedelapresiónnidela
densidad
•La descarga y recarga son elásticas
Plasticidad perfecta
•Los parámetros (c, ϕ) son constantes
•La resistencia no depende de la densidad
Ventajas
•Modelo simple y claro
•Buena representación de falla drenada
•Comparable con resultados analíticos
Desventajas
•Elástico lineal hasta falla con rigidez constante
•No distingue carga primaria de recarga
•No predice comportamiento elástico en compresión edométrica
e
drot
??????,??????
�,??????
Elasticidad lineal
•E, ν son constantes
•Larigidez(E)nodependedelapresiónnidela
densidad
•La descarga y recarga son elásticas
Plasticidad perfecta
•Los parámetros (c, ϕ) son constantes
•La resistencia no depende de la densidad
Ventajas
•Modelo simple y claro
•Buena representación de falla drenada
•Comparable con resultados analíticos
Desventajas
•Elástico lineal hasta falla con rigidez constante
•No distingue carga primaria de recarga
•No predice comportamiento elástico en compresión edométrica
e
drot
??????,??????
�,??????
Ventajas y limitaciones del modelo Mohr-Coulomb
Conplasticidadperfectapuedemodelarseel
sueloenfallaenproblemasde:
•Empujedesuelos
•Estabilidaddetaludes
•Capacidaddecarga
Elresultadodelosmodelosesunfactorde
seguridadounacargaúltima.Nosepretende
quelasdeformacionescalculadasseanrealistas
Conplasticidadperfectanodebenmodelarseproblemasdeinteracciónsuelo–
estructuraoaquellosenlosqueladeformacióncontrolaelcomportamiento:
•Asentamientodefundaciones
•Túneles(exceptoseguridaddelfrente)
•Compresiónyconsolidación
Siserequiereunaprediccióndedesplazamientosy/osolicitacionesestructurales
convieneemplearotrosmodelos(plasticidadconendurecimientoohardeningsoil,etc.)
Elasticidad lineal
e
drot
??????,??????
�,??????
Plasticidad
perfecta
Conplasticidadperfectapuedemodelarseel
sueloenfallaenproblemasde:
•Empujedesuelos
•Estabilidaddetaludes
•Capacidaddecarga
Elresultadodelosmodelosesunfactorde
seguridadounacargaúltima.Nosepretende
quelasdeformacionescalculadasseanrealistas
Conplasticidadperfectanodebenmodelarseproblemasdeinteracciónsuelo–
estructuraoaquellosenlosqueladeformacióncontrolaelcomportamiento:
•Asentamientodefundaciones
•Túneles(exceptoseguridaddelfrente)
•Compresiónyconsolidación
Siserequiereunaprediccióndedesplazamientosy/osolicitacionesestructurales
convieneemplearotrosmodelos(plasticidadconendurecimientoohardeningsoil,etc.)
Elasticidad lineal
e
drot
??????,??????
�,??????
Plasticidad
perfecta
�
??????=�.
??????
3
�
??????��
�
.�
??????��
σ=
ε
1
Ei
−
Rf
σ
drot
.ε
Unmodeloquenospermiteinterpretarconmayorprecisiónlasrelaciónentrelastensiones
ylasdeformacionesqueseproducenenlainteracción,eselmodelohiperbólicoDuncan-
Chang.Formalmenteesunmodelohipoelástico(esunmaterialelásticoquetiene
unmodeloconstitutivoindependientedelasmedidasdedeformaciónfinitasexceptoenel
casolinealizado)
Modelo hiperbólico Duncan-Chang
e
drot
Hipérbola del
modelo
dult
Sinembargosuprincipallimitación
consisteenlaincapacidaddepredecirlos
cambiosdetensionesproductodela
deformaciónporablandamientoo
endurecimiento.
??????
����=??????
∅−1.??????
3+2�??????
∅
Parámetrosdelmodelo:
c=cohesióndelsuelo
ϕ=ángulodefriccióndelsuelo
C=parámetroadimensional(experimental)
m=parámetroadimensional(experimental)
Rf=σ
drot/σ
dult=relacióndefalla~0,90
??????=�.
??????
3
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�
.�
??????��
σ=
ε
1
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−
Rf
σ
drot
.ε
Unmodeloquenospermiteinterpretarconmayorprecisiónlasrelaciónentrelastensiones
ylasdeformacionesqueseproducenenlainteracción,eselmodelohiperbólicoDuncan-
Chang.Formalmenteesunmodelohipoelástico(esunmaterialelásticoquetiene
unmodeloconstitutivoindependientedelasmedidasdedeformaciónfinitasexceptoenel
casolinealizado)
Modelo hiperbólico Duncan-Chang
e
drot
Hipérbola del
modelo
dult
Sinembargosuprincipallimitación
consisteenlaincapacidaddepredecirlos
cambiosdetensionesproductodela
deformaciónporablandamientoo
endurecimiento.
??????
����=??????
∅−1.??????
3+2�??????
∅
Parámetrosdelmodelo:
c=cohesióndelsuelo
ϕ=ángulodefriccióndelsuelo
C=parámetroadimensional(experimental)
m=parámetroadimensional(experimental)
Rf=σ
drot/σ
dult=relacióndefalla~0,90
Modelo hiperbólico Duncan-Chang
Otraventajadelmodelo
hiperbólicodeDuncanyChanes
queescapazdepredecircon
buenaexactitudlarelación
esfuerzo-deformacióndelos
suelosobjetodeestudiocuando
estospresentanunafalla
plástica,asociadaabajas
densidadesdelmaterial
Porotrolado,sielsueloen
estudiopresentauntipodefalla
rígida,lasprediccionesno
poseenlaexactitudrequerida.
Estetipodefallassepresentaen
materialescondensidades
elevadas.
Otraventajadelmodelo
hiperbólicodeDuncanyChanes
queescapazdepredecircon
buenaexactitudlarelación
esfuerzo-deformacióndelos
suelosobjetodeestudiocuando
estospresentanunafalla
plástica,asociadaabajas
densidadesdelmaterial
Porotrolado,sielsueloen
estudiopresentauntipodefalla
rígida,lasprediccionesno
poseenlaexactitudrequerida.
Estetipodefallassepresentaen
materialescondensidades
elevadas.
Encontrasteconunmodeloelasto-plásticoperfecto,lasuperficiedefluenciadeunmodelo
deplasticidadendureciblenoesfijaenelespaciodelastensionesprincipales,yaqueésta
puedeexpandirsedebidoadeformacionesplásticas.
ElmodeloHardening-Soilsuperaalmodelohiperbólicoentresaspectos:porusarlateoría
delaplasticidadenvezdelateoríadelaelasticidad,porincluirladilatanciadelsueloypor
introducirunyieldcap(cierredelasuperficiedefluenciasobreelejedetensiónisótropa)
Modelo Hardening-Soil(plasticidad con endurecimiento)
deplasticidadendureciblenoesfijaenelespaciodelastensionesprincipales,yaqueésta
puedeexpandirsedebidoadeformacionesplásticas.
ElmodeloHardening-Soilsuperaalmodelohiperbólicoentresaspectos:porusarlateoría
delaplasticidadenvezdelateoríadelaelasticidad,porincluirladilatanciadelsueloypor
introducirunyieldcap(cierredelasuperficiedefluenciasobreelejedetensiónisótropa)
Modelo Hardening-Soil(plasticidad con endurecimiento)
Adiferenciadelosmodelosvistos,lautilizacióndelmodeloHardening-Soilimplicauntotal
de11parámetrosquequedanresumidosenlatablaquesemuestraabajo.
Modelo Hardening-Soil(plasticidad con endurecimiento)
Ventajas
•Buenacapacidadparapredecir
comportamientoenproblemasestáticos
•Adecuado para simular procedimientos
constructivos
Desventajas
•No analiza la evolución de la relación de vacíos
•No tiene anisotropía ni efecto de edad
•No aplicable a problemas controlados por deformación (consolidación)
de11parámetrosquequedanresumidosenlatablaquesemuestraabajo.
Modelo Hardening-Soil(plasticidad con endurecimiento)
Ventajas
•Buenacapacidadparapredecir
comportamientoenproblemasestáticos
•Adecuado para simular procedimientos
constructivos
Desventajas
•No analiza la evolución de la relación de vacíos
•No tiene anisotropía ni efecto de edad
•No aplicable a problemas controlados por deformación (consolidación)
Enlateoríadelestadocrítico,sedefineuna
superficiedeestadolímiterepresentadaenun
gráficotridimensionaldee,q,pdetalformaque
cuandounacombinacióndelestadotensional
efectivo(s
1,s
2,s
3)yunvolumendefinidopor
larelacióndevacíos(e)dado,lleganaésta
superficie,lamasadesueloentraenfluencia.
En1958,ungrupodeinvestigadoresdelauniversidaddeCambridgeencabezadoporel
Prof.Roscoe,desarrollanporprimeravezuntrabajodondepresentanunmodeloenelque
seinterrelacionanlosestadostensionalesconlasdeformacionesyenelquesedefineel
pasodelestadoelásticoalestadoplásticoenlossuelos,paraunvolumencríticoespecífico
“v
c=1+e
c”oparauna“relacióndevacíoscríticae
c”
Modelo Cam Clay
�=??????
1−??????
3
�=
??????
1+2∙??????
3
3
superficiedeestadolímiterepresentadaenun
gráficotridimensionaldee,q,pdetalformaque
cuandounacombinacióndelestadotensional
efectivo(s
1,s
2,s
3)yunvolumendefinidopor
larelacióndevacíos(e)dado,lleganaésta
superficie,lamasadesueloentraenfluencia.
En1958,ungrupodeinvestigadoresdelauniversidaddeCambridgeencabezadoporel
Prof.Roscoe,desarrollanporprimeravezuntrabajodondepresentanunmodeloenelque
seinterrelacionanlosestadostensionalesconlasdeformacionesyenelquesedefineel
pasodelestadoelásticoalestadoplásticoenlossuelos,paraunvolumencríticoespecífico
“v
c=1+e
c”oparauna“relacióndevacíoscríticae
c”
Modelo Cam Clay
�=??????
1−??????
3
�=
??????
1+2∙??????
3
3
Parámetrosdelmodelo:
G=Valordelarelacióndevacíose
correspondientealaCSLparauna
presiónp’=1kN/m
2
e
k=Valordelarelacióndevacíos
paraunapresiónp’=1kN/m
2
luego
deladescarga.
=Pendientedeambascurvas
k=Pendientedelacurvade
recuperaciónodedescompresiónde
lalíneaNCL
N=Valordelarelacióndevacíos
inicialcorrespondientealalíneaNCL
paraunapresiónp’=1kN/m2
(CSL)
CSL
q
D
q
U
q
(C)
e= e
De
U 0
U
p'
C
(U)
U
p'
(D)
D
(U)
D
(CSL)
(D)
NCL
CD = Trayectoria con drenado.
CU = Trayectoria sin drenado.
p'
e
ElmodeloCamClay(osuextensiónCamClayModificado)representademaneramuy
satisfactoriaelcomportamientodesuelosnormalmenteconsolidadoparatrayectoriaso
incrementosdetensionesencondicionesdrenadasonodrenadas.
Modelo Cam Clay
G=Valordelarelacióndevacíose
correspondientealaCSLparauna
presiónp’=1kN/m
2
e
k=Valordelarelacióndevacíos
paraunapresiónp’=1kN/m
2
luego
deladescarga.
=Pendientedeambascurvas
k=Pendientedelacurvade
recuperaciónodedescompresiónde
lalíneaNCL
N=Valordelarelacióndevacíos
inicialcorrespondientealalíneaNCL
paraunapresiónp’=1kN/m2
(CSL)
CSL
q
D
q
U
q
(C)
e= e
De
U 0
U
p'
C
(U)
U
p'
(D)
D
(U)
D
(CSL)
(D)
NCL
CD = Trayectoria con drenado.
CU = Trayectoria sin drenado.
p'
e
ElmodeloCamClay(osuextensiónCamClayModificado)representademaneramuy
satisfactoriaelcomportamientodesuelosnormalmenteconsolidadoparatrayectoriaso
incrementosdetensionesencondicionesdrenadasonodrenadas.
Modelo Cam Clay
LaformaciónPostpampeanoseextiendesobrelariberaoccidentaldelRiodelaPlataylas
márgenesydeltadelRioParanáinferior,desdelaciudaddeCampanahastalaciudadde
Magdalen.
Estáconstituidaporlimosyarcillasdemedianayaltaplasticidaddedeposiciónfluvialy
marítimanormalmenteconsolidadosyconescasaestructuración.Debidoaesto,su
comportamientomecánicopuedeserdescriptoatravésdelmodeloCamClaymodificado.
Modelo Cam Clay
márgenesydeltadelRioParanáinferior,desdelaciudaddeCampanahastalaciudadde
Magdalen.
Estáconstituidaporlimosyarcillasdemedianayaltaplasticidaddedeposiciónfluvialy
marítimanormalmenteconsolidadosyconescasaestructuración.Debidoaesto,su
comportamientomecánicopuedeserdescriptoatravésdelmodeloCamClaymodificado.
Modelo Cam Clay
Laparticularidadquetienenlossuelosdeaumentarsuvolumencuandosonsometidosaun
esfuerzodecorte,sellamaDILATANCIA.Lamismaespositivacuandohayunaumentode
volumen“dilatante”ynegativacuandohayunadisminucióndevolumen“contractiva”.
Estadofinal:Seapreciaun
arregloconunimportante
aumentodelosvacíos
Estadoinicial:Seapreciaun
arreglodelasesferascon
pocosvacíos
Aumento de
volumen
Dilatancia
Esimportantedestacarqueelfenómenodeladilatanciaenlossuelosgranularesdensos,no
semanifiestaentodalamasadelsuelo,sinosolamenteenunapequeñabandadondese
generaelplanodecorte.Estazonadondelosgranossemovilizanunosrespectodeotros,
sedenomina“bandadecorte”ysehacomprobadoquelamisma,porlogeneral,nosupera
enancho,elvalorde15diámetrosdelapartículamedia.
esfuerzodecorte,sellamaDILATANCIA.Lamismaespositivacuandohayunaumentode
volumen“dilatante”ynegativacuandohayunadisminucióndevolumen“contractiva”.
Estadofinal:Seapreciaun
arregloconunimportante
aumentodelosvacíos
Estadoinicial:Seapreciaun
arreglodelasesferascon
pocosvacíos
Aumento de
volumen
Dilatancia
Esimportantedestacarqueelfenómenodeladilatanciaenlossuelosgranularesdensos,no
semanifiestaentodalamasadelsuelo,sinosolamenteenunapequeñabandadondese
generaelplanodecorte.Estazonadondelosgranossemovilizanunosrespectodeotros,
sedenomina“bandadecorte”ysehacomprobadoquelamisma,porlogeneral,nosupera
enancho,elvalorde15diámetrosdelapartículamedia.
Dilatancia
Compresión
�
Comportamientodeunaarenamedianamentedensaodeunsuelocohesivo
ligeramentepreconsolidado
�
??????
�??????
�
??????
H
∆??????
−∆??????
�
�
??????=
−∆??????
??????
�=
∆??????
??????
Compresión
�
Comportamientodeunaarenamedianamentedensaodeunsuelocohesivo
ligeramentepreconsolidado
�
??????
�??????
�
??????
H
∆??????
−∆??????
�
�
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−∆??????
??????
�=
∆??????
??????
DilatanciaDilatancia
Expansión
�
Comportamientodeunaarenadensaodeunsuelocohesivofuertemente
preconsolidado
�
??????
�??????
�
??????
H
∆??????
∆??????
�
�
??????=
∆??????
??????
�=
∆??????
??????
Expansión
�
Comportamientodeunaarenadensaodeunsuelocohesivofuertemente
preconsolidado
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H
∆??????
∆??????
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�
??????=
∆??????
??????
�=
∆??????
??????
Estado inicial
Estado final
Movilizacióndelaspartículasporel
esfuerzodecorte,laspartículasrotan
unassobreotrasyexperimentanun
desplazamientorelativodeunas
sobreotras,aumentandoelvolumen
delosvacíos
Dilatancia
Losplanosderoturaenlas
masasdesuelosnose
producencortandolosgranos
desuelo.
Existeundesplazamientorelativoentregranos
adyacentes,estohaceque,paraqueungranopueda
rodarporencimadeotro,debaabandonarsuposición
original,yporlotantodebeabandonarelhuecoformado
porlosotrosgranos.
Estado final
Movilizacióndelaspartículasporel
esfuerzodecorte,laspartículasrotan
unassobreotrasyexperimentanun
desplazamientorelativodeunas
sobreotras,aumentandoelvolumen
delosvacíos
Dilatancia
Losplanosderoturaenlas
masasdesuelosnose
producencortandolosgranos
desuelo.
Existeundesplazamientorelativoentregranos
adyacentes,estohaceque,paraqueungranopueda
rodarporencimadeotro,debaabandonarsuposición
original,yporlotantodebeabandonarelhuecoformado
porlosotrosgranos.
Lossuelosgranularessaturados,cuandosonsometidosaunaesfuerzodecorte,sitienen
unadensidadelevada,(valorelevadode�
�)paradeformacionescercanasalarotura
experimentanelfenómenodeDILATANCIA.Esdecir,aumentansuvolumenunitariodebido
alacomodamientooalarotacióndelosgranos,enelplanodecorte.
Tensiones de corte en suelos granulares
d
e
+ DV/Vo
e
d
e
e
-DV/Vo -DV/Vo
+ DV/Vo
Elsignonegativoenel
cambiodevolumenindica
deformacióncontractivadel
material,loquesetraduce
enpresionesneutras
positivas
Aumenta de
volumen
Disminuye de
volumen
Arena densa o
arcilla preconsolidada
Arena suelta o
arcilla blanda
unadensidadelevada,(valorelevadode�
�)paradeformacionescercanasalarotura
experimentanelfenómenodeDILATANCIA.Esdecir,aumentansuvolumenunitariodebido
alacomodamientooalarotacióndelosgranos,enelplanodecorte.
Tensiones de corte en suelos granulares
d
e
+ DV/Vo
e
d
e
e
-DV/Vo -DV/Vo
+ DV/Vo
Elsignonegativoenel
cambiodevolumenindica
deformacióncontractivadel
material,loquesetraduce
enpresionesneutras
positivas
Aumenta de
volumen
Disminuye de
volumen
Arena densa o
arcilla preconsolidada
Arena suelta o
arcilla blanda
Cargas cíclicas en suelos cohesivos
Porlogeneralenestossuelos,lascargascíclicas
quegenerangrandesdeformacionestienenque
provocarenelsuelotensionesdecortequese
ubiquenporencimadel80%desuresistenciaal
cortesindrenaje(�
�y∅
�).
Lossuelosarcillososporlogeneral,saturadoono,compactosamuycompactos,no
experimentangrandescambiosdesuresistenciacuandosonsometidosaunacargacíclica
quegeneretensionesdecortepordebajodesuresistenciaalcortesindrenaje(�
�y∅
�).
Unaexcepciónaellosonlasarcillassensitivaso
rápidas(quickclay)quesonsusceptiblesde
experimentargrandesdeformacionescuandoson
amasadasaunahumedadconstantes,enéstos
sueloslascargascíclicaspuedenreducir
sensiblementesuresistenciaalcortesindrenaje.
Porlogeneralenestossuelos,lascargascíclicas
quegenerangrandesdeformacionestienenque
provocarenelsuelotensionesdecortequese
ubiquenporencimadel80%desuresistenciaal
cortesindrenaje(�
�y∅
�).
Lossuelosarcillososporlogeneral,saturadoono,compactosamuycompactos,no
experimentangrandescambiosdesuresistenciacuandosonsometidosaunacargacíclica
quegeneretensionesdecortepordebajodesuresistenciaalcortesindrenaje(�
�y∅
�).
Unaexcepciónaellosonlasarcillassensitivaso
rápidas(quickclay)quesonsusceptiblesde
experimentargrandesdeformacionescuandoson
amasadasaunahumedadconstantes,enéstos
sueloslascargascíclicaspuedenreducir
sensiblementesuresistenciaalcortesindrenaje.
Cargas cíclicas en suelos granulares densos
Lossuelosgranularesdensosysaturados,cuandosonsometidosaunaesfuerzodecortey
notienenposibilidaddedrenarexperimentan,eneliniciodelciclodecarga,
deformacionesdebidoaquelaspresionesdelaguadeporosgeneranpresionesneutras
positivasquehacendisminuirlastensionesefectivasdeconfinamiento
Estehechoiniciaelprocesoderoturadela
masadearena,perocomoenésteestado
(rotura)laarenaes“dilatante”(aumentade
volumen)lapresiónneutraesnegativayporlo
tantonuestraecuaciónnosqueda:
Sededucequelapresióndeconfinamiento??????
3
aumentayporlotanto,losparámetrosde
resistenciaalcorte.Deestamanera,enelinicio
delciclodecargas,lossuelosgranularesdensos
experimentanunadeformaciónapreciable,
peroelfenómenosedetieneporqueaumenta
suresistenciaalcorte.Esteprocesose
denomina“movilidadcíclica”.
Elsuelo(arena)esdilatante(aumentade
volumen)perocomonolopuedehacerya
quetieneeldrenajeimpedido,genera
presionesneutrasnegativas
-u
e
+u
d
e
Arena Densa
??????
3´=??????
3−�
??????
3´=??????
3−−�=??????
3+�
Lossuelosgranularesdensosysaturados,cuandosonsometidosaunaesfuerzodecortey
notienenposibilidaddedrenarexperimentan,eneliniciodelciclodecarga,
deformacionesdebidoaquelaspresionesdelaguadeporosgeneranpresionesneutras
positivasquehacendisminuirlastensionesefectivasdeconfinamiento
Estehechoiniciaelprocesoderoturadela
masadearena,perocomoenésteestado
(rotura)laarenaes“dilatante”(aumentade
volumen)lapresiónneutraesnegativayporlo
tantonuestraecuaciónnosqueda:
Sededucequelapresióndeconfinamiento??????
3
aumentayporlotanto,losparámetrosde
resistenciaalcorte.Deestamanera,enelinicio
delciclodecargas,lossuelosgranularesdensos
experimentanunadeformaciónapreciable,
peroelfenómenosedetieneporqueaumenta
suresistenciaalcorte.Esteprocesose
denomina“movilidadcíclica”.
Elsuelo(arena)esdilatante(aumentade
volumen)perocomonolopuedehacerya
quetieneeldrenajeimpedido,genera
presionesneutrasnegativas
-u
e
+u
d
e
Arena Densa
??????
3´=??????
3−�
??????
3´=??????
3−−�=??????
3+�
Estogenerapresionesdelaguadeporos
positivasquecomonotienenlaposibilidad
dedrenarydisiparse,afectanelvalorde
lastensionesefectivasdelapresiónde
confinamientoyprácticamentelaanulan,
lograndoconelloquelamasagranularse
transformeenunamasafluidaquecarece
totalmentederesistencia.Aestefenómeno
selollamaLICUEFACCIÓN.
Cargas cíclicas en suelos granulares sueltos
Lossuelosgranularessueltosysaturados,cuandosonsometidosaunaesfuerzodecortey
notienenposibilidaddedrenar,experimentangrandesdeformacioneseintentan
densificarse.
??????
3´=??????
3−�
Elsuelo(arena)escontractivo(disminuye
devolumen)perocomonolopuedehacer
yaquetieneeldrenajeimpedido,genera
presionesneutraspositivas
Arena Suelta
-u
e
+u
d
e
positivasquecomonotienenlaposibilidad
dedrenarydisiparse,afectanelvalorde
lastensionesefectivasdelapresiónde
confinamientoyprácticamentelaanulan,
lograndoconelloquelamasagranularse
transformeenunamasafluidaquecarece
totalmentederesistencia.Aestefenómeno
selollamaLICUEFACCIÓN.
Cargas cíclicas en suelos granulares sueltos
Lossuelosgranularessueltosysaturados,cuandosonsometidosaunaesfuerzodecortey
notienenposibilidaddedrenar,experimentangrandesdeformacioneseintentan
densificarse.
??????
3´=??????
3−�
Elsuelo(arena)escontractivo(disminuye
devolumen)perocomonolopuedehacer
yaquetieneeldrenajeimpedido,genera
presionesneutraspositivas
Arena Suelta
-u
e
+u
d
e
Lalicuefaccióndelossuelosegeneracuandounsueloarenosooarenolimoso,saturado,
depermeabilidadmediayreducidadensidadrelativa,essometidoaunesfuerzo
vibratorioqueprovocaunincrementodelapresiónneutraconeltiempoyquepuede
llegaravalorescomparablesalatensiónverticaltotal.
Enestascondicionestienelugarelprocesodelicuaciónquetransformaalsueloenuna
masalíquidasinresistenciaalcorte.)(' tu
vov
−=
Licuefacción de suelos
Porejemplo,siunamasadearenasueltasaturada,es
solicitadaporunsismo,concargascíclicasquese
producenenfraccionesdesegundos,elaguanotendrá
tiempodedrenarysegeneraránpresionesneutras
positivas.Lasmismasalcanzaranvaloresqueanularánla
tensiónefectivadelestratoloquellevaráagenerarel
procesodelicuefaccióndelamasagranular.
Comovimos,existeunavinculacióndirectaentrelatensiónverticalefectiva??????´enun
elementodesueloenprofundidadylatensióndeconfinamiento??????
3queledamosala
probetaenunensayotriaxial.
depermeabilidadmediayreducidadensidadrelativa,essometidoaunesfuerzo
vibratorioqueprovocaunincrementodelapresiónneutraconeltiempoyquepuede
llegaravalorescomparablesalatensiónverticaltotal.
Enestascondicionestienelugarelprocesodelicuaciónquetransformaalsueloenuna
masalíquidasinresistenciaalcorte.)(' tu
vov
−=
Licuefacción de suelos
Porejemplo,siunamasadearenasueltasaturada,es
solicitadaporunsismo,concargascíclicasquese
producenenfraccionesdesegundos,elaguanotendrá
tiempodedrenarysegeneraránpresionesneutras
positivas.Lasmismasalcanzaranvaloresqueanularánla
tensiónefectivadelestratoloquellevaráagenerarel
procesodelicuefaccióndelamasagranular.
Comovimos,existeunavinculacióndirectaentrelatensiónverticalefectiva??????´enun
elementodesueloenprofundidadylatensióndeconfinamiento??????
3queledamosala
probetaenunensayotriaxial.
Cuandolosmantossusceptiblesdeexperimentarlicuaciónseencuentrancercadela
superficiedelterreno,latensióndeconfinamiento??????
3esbaja,porlotantosisegeneraun
pequeñoincrementode“u”seagotamuyrápidamentelatensióndecorte.
Siestamasalíquidaofluidase
encuentraademásapresión,la
mismatratarádefiltrarseporlas
fisurasdelterrenoarcillososuperior
parafluirhacialasuperficie,
manifestándosecomoverdaderos
volcanesdearenayaguaqueafloran
enlasuperficie.
z
o= g’.z
Nivelfreático
Estratodearenamedianamentedensa,
saturada,cercanoalasuperficie
Licuefacción de suelos
??????
�´=??????
��−??????DelaecuacióndeTerzaguitenemos:
??????>0Duranteunsismoseproduceincrementosdelapresióndeporos
Estaanulalatensiónefectivaytransformalamasadesuelosenunliquido
superficiedelterreno,latensióndeconfinamiento??????
3esbaja,porlotantosisegeneraun
pequeñoincrementode“u”seagotamuyrápidamentelatensióndecorte.
Siestamasalíquidaofluidase
encuentraademásapresión,la
mismatratarádefiltrarseporlas
fisurasdelterrenoarcillososuperior
parafluirhacialasuperficie,
manifestándosecomoverdaderos
volcanesdearenayaguaqueafloran
enlasuperficie.
z
o= g’.z
Nivelfreático
Estratodearenamedianamentedensa,
saturada,cercanoalasuperficie
Licuefacción de suelos
??????
�´=??????
��−??????DelaecuacióndeTerzaguitenemos:
??????>0Duranteunsismoseproduceincrementosdelapresióndeporos
Estaanulalatensiónefectivaytransformalamasadesuelosenunliquido
Licuefacción de suelos
Volcanesdearenao“sandboils”productodel
efectodeunsismosobreelmaterialgranular
quefluyehacialasuperficie.
TerremotodeLomaPrieta,SanFrancisco,USA
Volcanesdearenao“sandboils”productodel
efectodeunsismosobreelmaterialgranular
quefluyehacialasuperficie.
TerremotodeLomaPrieta,SanFrancisco,USA
Porloquevimos,lossuelosgranularesdensossaturadosnosonsusceptiblesdegenerar
problemasalasobrascivilesfrenteaunasolicitacióncíclicas.u
o
−='
3
Licuefacción de suelos
Condicionesparaquesegenereelfenómenodelicuefacción
a)Elevadarelacióndevacíos(bajadensidaddelaarena)
Lossuelosgranularessueltosysaturados,sipuedenocasionarproblemasalasobrasciviles
frenteasolicitacionescíclicas.
Veamoscualessonlascondicionesmásfavorablesparaquesegenereelfenómenode
LICUEFACCIÓN:
b)Presenciadelanapadeagua
c)Bajapresióndeconfinamientos
o(mantoscercanosalasuperficiedelterreno)
e)Elevadonúmerodeciclosdelsismo(duración)
d)Elevadaamplituddelsismo
problemasalasobrascivilesfrenteaunasolicitacióncíclicas.u
o
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3
Licuefacción de suelos
Condicionesparaquesegenereelfenómenodelicuefacción
a)Elevadarelacióndevacíos(bajadensidaddelaarena)
Lossuelosgranularessueltosysaturados,sipuedenocasionarproblemasalasobrasciviles
frenteasolicitacionescíclicas.
Veamoscualessonlascondicionesmásfavorablesparaquesegenereelfenómenode
LICUEFACCIÓN:
b)Presenciadelanapadeagua
c)Bajapresióndeconfinamientos
o(mantoscercanosalasuperficiedelterreno)
e)Elevadonúmerodeciclosdelsismo(duración)
d)Elevadaamplituddelsismo
Ensayo TriaxialNo Drenado con Carga Cíclica
Estametodologíadeensayotriaxial,nospermitereproducirelefectoquetendríaunsismo
sobreunsuelo.Atravésdelaaplicacióndecargascíclicasdeunaamplitudconocida,sellega
alaroturadelaprobetaparaundeterminadonúmerodeciclos.Finalizadoelensayose
puedeobtenerlaresistenciaresidualdelamuestra.
Nº de Ciclos
Amplitud
??????
��á??????
??????
�������??????�
Estametodologíadeensayotriaxial,nospermitereproducirelefectoquetendríaunsismo
sobreunsuelo.Atravésdelaaplicacióndecargascíclicasdeunaamplitudconocida,sellega
alaroturadelaprobetaparaundeterminadonúmerodeciclos.Finalizadoelensayose
puedeobtenerlaresistenciaresidualdelamuestra.
Nº de Ciclos
Amplitud
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