ENERO DEL 2016

MECANICA DE SUELOS II

TEMAS: ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL ENSAYO DE CORTE DIRECTO CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

FIDEL DOMINGUEZ GASPARDOCENTE: ELIAS REQUENA SOTO

ENSAYO TRIAXIALGENERALIDADES:Su principal acción es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo-deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzando este estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se produzca la falla.Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un grafio se dibujan los círculos de mohr que representan los esfuerzos de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a estos, se determina los parámetros ф y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajara, las alternativas para realizar el ensayo será consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU), o consolidado drenado (CD).El ensayo Triaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo-deformación. Con este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga.

APLICACIONES:

EN FUNDACIONES:Para fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inmediatamente después de completar la construcción, es casi siempre la más crítica. Esto es porque la carga completa es aplicada al terreno y éste no ha tenido tiempo para ganar la resistencia adicional por consolidación. Por estas condiciones la resistencia al corte es determinada por pruebas al corte Triaxial. Para pequeños proyectos sobre los cuales el gasto de un programa de ensayos no se justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo C.N.C.

ESTABILLIDAD EN TALUDES:En cualquier caso de construcción de taludes, sean estos hechos por la mano del hombre o formados naturalmente en faldas de montaña o bordes de río, se tiene por resultado componentes gravitacionales del peso que tienden a movilizar el suelo desde un nivel más alto hasta uno más bajo. La filtración puede ser una causa muy importante para movilizar el suelo cuando el agua está presente, estas fuerzas variantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, y ocurrirá movimiento, a menos que la resistencia al corte sobre cada posible superficie de falla a través de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante.EMPUJES

Al proyectarse estructuras de sostenimiento, debe asegurarase solamente que no solo se produzca el colapso o falla. Deslazamiento de varios centrimentos no suelen tener importancia, siempre que se asegure que no se producirá repentinamente desplazamientos mas grandes. Por ello el método para el proyecto de estructuras de retención sueles consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores convenientes,para evitar el colapso

Una solución completa y exacta para un caso activo o pasivo de equilibrio límite, debe cumplir las siguientes condiciones:- Cada punto del terreno debe estar en equilibrio.- La condición de falla Mohr - Coulomb debe cumplirse en todos los puntos.- Los esfuerzos al interior de la masa deben estar en equilibrio con los exteriores.

EQUIPO PARA ENSAYOEl aparato consta, en primer lugar, de un tablero de comando y de una cámara Triaxial constituida de cilindro de Lucita de 35 cm de diámetro y unos 7 mm de espesor de su pared. (Según figura 5.33). Las bases de la cámara están conformadas por dos placas circulares las que quedaran solidarias al cilindro, por medio de sellos de goma y piezas de ajuste. La pieza base inferior es de acero inoxidable para poder resistir los ensayes. La cámara con las anteriores dimensiones resiste presiones internas de 7kg/cm2.Dentro de la cámara se ubican dos cilindros cortos, que sirven de base y cabezal del cuerpo de prueba con piezas de aluminio perforada en contacto con este.La transmisión de carga hacia el cuerpo de prueba se logra mediante un movimiento ascendente de la cámara cuya sección superior del cuerpo, entra en contacto con el vástago del anillo de carga. Un extensómetro medirá las deformaciones que tengan lugar en el anillo, las que, a través, de una tabla de calibración proporcionara las cargas actuantes correspondientes. Por otro lado, el candenciómetro conjuntamente con el cronometro controlaran que la velocidad de carga sea de 0.025 cm/min.En las pruebas de compresión Triaxial, se requiere que la muestra esta enfundada en membranas flexibles, resistentes e impermeables, generalmente de látex.Para aplicar la presión de cámara en torno a la muestra, el agua seria el fluido ideal, ya que este no ataca a la membrana de látex.

TIPOS DE ENSAYO TRIAXIAL

1. No consolidado-No drenado (UU).2. Consolidado-No drenado (CU).3. Consolidado-Drenado (CD).4. Consolidado-No drenado con medición de presión de poros (CU o CU’).

MATERIALES Y METODOLOGÍA (ENSAYO) Cámara triaxial, constituida de un cilindro de 35 mm de diámetro con un espesor de pared

de 7mm. La base consta de dos placas circulares que ajustaran la cámara. Dentro de la cámara hay dos cilindros cortos que sirven de base y cabezal para la probeta y que será cubierta con una membrana de látex.

4 muestras cilíndricas inalteradas de arcilla. Recipientes para tomar el contenido de humedad. Moldeador de muestras. Cuchillo. Balanza de 0,1%. Horno. Calibrador.

Metodología:De acuerdo a la Norma AASHTO T 296, T 297 Y ASTM D 2850, D 4767, primeramente, tallamos cuatro probetas de suelo, en este caso de arcilla, se toma diámetros, alturas y pesos de las probetas. Alterno a esto, tomamos muestras para determinar el contenido de humedad, pesando y colocándolas en el horno durante 24 horas.Cada probeta se ensaya por separado, se enfunda en una camisa dúctil e impermeable que aísla el suelo del fluido confinante, la presión para cada muestra será de 0.5, 1 y 2. La carga axial se aplica a través de un vástago que se introduce en la célula a través de un dispositivo que evite la fricción y las fugas del líquido que rellena la cámara. Cuanto mayor sea la presión de cámara mayor será el esfuerzo desviador necesario para producir la falla.El objetivo de efectuar este ensayo es para determinar la cohesión y ángulo de fricción interna del suelo. Para dibujar el círculo de esfuerzos de Mohr que condicionará la envolvente de falla deben determinarse los esfuerzos principales σ1 y σ3, para lo cual se recolectan periódicamente los valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformación vertical (L) de la probeta durante la compresión y también la presión poros en la probeta.

La presión que se aplicó en la celda para consolidación será el esfuerzo principal menor σ3, por lo cual el esfuerzo efectivo principal menor y mayor en la falla será:

ANÁLISIS DE RESULTADOSPara dibujar el círculo de Mohr- Coulomb, basados en la gráfica obtuvimos los resultados que nos permitieron conocer el centro y radio de los círculos, para cada probeta ensayada, los cuales se presentan en la siguiente gráfica:

Probetaσ3 (kg/cm2)

σ1-σ3 (kg/cm2)

σ1 (kg/cm2) Centro Radio

1 0,5 4,939 5,439 2,9695 2,46952 1 6,779 7,779 4,3895 3,38953 2 10,057 12,057 7,0285 5,0285

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESConclusiones:

En el gráfico # 1 se puede observar la forma en que las probetas llegan al punto de ruptura, la probeta 1, tiene un esfuerzo menor que las probetas 2 y 3; la forma de la curva se puede interpretar en que el esfuerzo máximo se determina por tres lecturas seguidas, mientras que en las probetas dos y tres el esfuerzo disminuye instantáneamente.

La cohesión del suelo ensayado tiene un valor de 0.88 y el ángulo de fricción interna de 38.66º.

El ensayo triaxial nos permite determinar la resistencia que puede soportar un suelo sometido a diferentes tipos de esfuerzo.

1.1 Recomendaciones: Se recomienda obtener las probetas de un mismo bloque de suelo y perfilarlas en

dirección a como fueron obtenidas, si no se lo hace así, los resultados pueden variar y el ensayo no da resultado.

ANEXO FOTOGRÁFICO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

El ensayo de corte directo tiene como finalidad encontrar el valor del ángulo de fricción residual (ø r) en testigos de roca que han sido previamente fracturados. Este ensayo se puede aplicar en rocas duras o blandas y en testigos de roca que contengan planos de falla o discontinuidades naturales o artificiales.

Es necesario distinguir dos conceptos: ángulo de fricción interna y ángulo de fricción residual. El ángulo de fricción interna actúa mientras la roca no ha fallado mientras que el ángulo de fricción residual actúa cuando se ha producido la falla.

Donde se calcula el esfuerzo normal y esfuerzo de corte de la siguiente manera

Donde: Esfuerzo normal Esfuerzo de corteN: es la fuerza normal aplicada. F: fuerza horizontal aplicadaA: área de la sección transversal de la probeta

Conforme a como se van obteniendo los resultados se puede ir realizando la gráfica del esfuerzos vs el desplazamiento para su posterior análisis

DESCRIPCION DE LA MUESTRA

Un molde especialmente diseñado para que encaje en el equipo perfectamente y que será utilizado para encapsular el testigo en una mezcla de concreto de secado rápido. Este molde consta de dos mitades que tienen la misma forma y dimensiones que la caja del equipo de ensayo.

PREPARACIÓN DE TESTIGOS

i. Se pueden emplear testigos cilíndricos o bloques de roca de geometría regular.El testigo debe tener las dimensiones adecuadas para que pueda ser colocado en el molde. Los testigos no requieren de ningún tratamiento superficial ni estar sujetos a condiciones de paralelismo.ii. Seleccionar la discontinuidad o plano de falla a ser ensayado, luego preparar elTestigo cortándolo en dos partes de 40 a 60 mm de longitud a cada lado de la zona seleccionada. Luego unir las dos partes con cinta adhesiva de manera que se tenga un solo testigo nuevamente.iii. Se prepara una mezcla de arena, cemento y agua de secado rápido y resistencia media. La proporción en volumen de arena-cemento es de 3 a 2 y se emplea 700 ml de agua para la preparación de un molde.iv. Se coloca el sujetador de testigo sobre el molde y se coloca entre sus agarraderas el testigo teniendo cuidado que el plano cortante propuesto esté alineado con la posición del plano horizontal de aplicación de la carga cortante y el eje de aplicación de la carga normal. Se ajusta el sujetador de manera que el testigo no se mueva de la posición deseada.v. Se cubre el interior del molde con una película de grasa para facilitar remover el testigo después del secado de la mezcla. Verter la mezcla en una mitad del.

vi. Se remueven los lados del molde y se arma la otra mitad. También se retira el sujetador. Al igual que la otra parte la engrasamos y llenamos el molde con la cantidad suficiente de mezcla para que cuando se introduzca el testigo no sea necesario aumentar o retirar una cantidad considerable de mezcla ya que el acceso será difícil. La mitad que contiene el testigo la volteamos y la colocamos apropiadamente sobre la mitad que acabamos de preparar luego ajustamos los tornillos del molde para asegurar el alineamiento requerido. Se añade o remueve pequeñas cantidades de mezcla con una paleta a través de la ranura. Dejar secar los moldes tres días como mínimo.vii. Luego se desmolda el testigo y se separan las dos partes cortando la cinta adhesiva, entonces el testigo estará listo para ser ensayado.

DESCRIPCION DE EQUIPO

MÁQUINA DE ENSAYO

Este equipo consiste de una caja partida diagonalmente. La mitad superior equipada con un pistón vertical para aplicar la fuerza normal y la mitad inferior equipada con un pistón horizontal para la aplicación de una fuerza cortante. La caja está diseñada para aceptar testigos de roca con dimensiones no mayores de 115 mm x 125 mm o si es un testigo cilíndrico su diámetro debe ser no mayor de 102 mm y su longitud no mayor de120 mm.

La fuerza aplicada por el pisón vertical es transmitida por medio de una bomba hidráulica de operación manual y es registrada en un medidor de fuerza con escala graduada en 0.25 KN y con capacidad de medir fuerzas hasta 11 KN. La fuerza aplicada por el pisón horizontal es transmitida por medio de una bomba hidráulica de operación manual y es registrada en un medidor de fuerza con escala graduada en 0.1KN y con capacidad de medir fuerzas hasta 5.5 KN. Estas fuerzas deberán estaralineadas con el centro del plano de corte.

MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTOS.

Un aditamento para medir el desplazamiento horizontal (dirección de aplicación de la fuerza cortante) con escala graduada en 0.01 mm con un círculo de graduación de 100 unidades con capacidad de medir hasta 25 mm.

DESCRIPCION DE ENSAYO

i. Se registra el diámetro o las dimensiones de la zona escogida para calcular el área de deslizamiento.ii. Se hacen las conexiones hidráulicas de la manera como se ilustra en el esquema de la figura 5.iii. Se coloca el testigo (encapsulado en la mezcla) en la parte inferior de la caja y se coloca la parte superior de la caja sobre ella. Se hacen coincidir las partes cortadas en forma manual. Se empezará el ensayo aplicando una carga normal pequeña para mantener la posición.iv. Se fija el medidor de desplazamientos en la parte superior como se muestra enla figura 5 para lograr registrar los movimientos horizontales.v. Se aplica la carga normal requerida con la bomba manual, se registra y se mantiene constante, luego se aplica la carga cortante gradualmente. Se registran los desplazamientos horizontales y las cargas cortantes respectivas.vi. Al llegar al máximo valor de fuerza cortante se registra este valor y sudesplazamiento. Se sigue aplicando carga cortante hasta que ésta se mantiene constante, entonces habremos hallado el valor de esfuerzo cortante residual.vii. Se repite este proceso incrementando la carga normal con una razónconstante. Volvemos a colocar el testigo en su posición inicial, teniendo cuidado que el detrito producido por el corte no se pierda del plano de ensayo. Obtenemos en cada ensayo los valores correspondientes al esfuerzo cortante máximo y residual.

MATERIALES Y METODOLOGÍA (ENSAYO)

Máquina de corte directo, capaz de sujetar la probeta entre dos piedras porosas, medir las cargas normales, medir cambios de espesor, medir desplazamientos y permitir el drenaje a través de las piedras porosas.

Cajas de corte, normalmente son cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o bien cilíndricas de 6, 10 ó 16 cm. de diámetro, con sus respectivas piedras porosas.

Balanza, una de 0,1 gr. de precisión. Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110º ± 5º C. Agua destilada, Cuchillo. Cronómetro. Recipientes para determinar humedad.

Metodología:De acuerdo a la norma ASTM D 3080 y AASHTO T 236, se moldean 3 probetas de una muestra de suelo inalterada, utilizando un anillo cortante para controlar el tamaño. Se ensambla la caja de corte, se saturan las piedras porosas y se mide la caja para calcular el área de la muestra. Se colocan la muestra en la caja de corte, las piedras porosas y el pistón de carga sobre el suelo, se ajusta el deformímetro vertical. Una vez efectuado esto, se coloca la muestra dentro de la caja de corte, colocamos el pisto de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal y ajustamos el deformímetro.Una vez hecho esto, enceramos el deformímetro horizontal y vertical. Para ensayos saturados, es necesario llenar la caja de corte con agua y esperar un tiempo razonable para que se produzca la saturación de la muestra.Comenzar la carga horizontal y tomar lecturas del deformímetro de carga, desplazamiento de corte y desplazamientos verticales. Si el ensayo se hace a deformación unitaria controlada tomar estas lecturas a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 ó 20 unidades del deformímetro de desplazamiento horizontal. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0.5 a no más de 2 mm/min. Repetimos estos pasos para las demás muestras.

Alterno a esto, determinamos el contenido de humedad de la muestra.Graficamos el esfuerzo cortante vs. el desplazamiento horizontal y se determinan los valores de esfuerzo para cada probeta. Luego efectuamos una gráfica de los esfuerzos vs. la presión unitaria tal como se indica a continuación; en la gráfica podremos obtener la cohesión y en ángulo de fricción interna del suelo.

1. ANÁLISIS DE RESULTADOSLos resultados obtenidos al graficar el esfuerzo versus el desplazamiento horizontal nos permitirá obtener los esfuerzos máximos del suelo; una vez obtenido esto, realizamos la gráfica de esfuerzo versus la presión ha la que es sometido el suelo, y obtenemos la siguiente gráfica:

Le agregamos a la gráfica una línea de tendencia que nos permite observar que uno de los puntos tiene cierta dispersión, por tanto se aplicara la regresión lineal para poder corregir esta dispersión:

Y=bX+aREGRESIÓN LINEALX Y X2 XY0 0,79 0 00,5 0,808 0,25 0,4041 0,942 1 0,9422 1,088 4 2,176

Σ= 3,5 2,838 5,25 3,522

Con esto obtenemos los valores a y b de la ecuación lineal, aplicando las ecuaciones correspondientes:

N= 3b= 0,181a= 0,735

Por tanto la ecuación que nos permitirá corregir la desviación es:Y=0,181X+0,735

Presión Esfuerzo0 0,7350,5 0,8251 0,9162 1,097

CONCLUISONES Y RECOMENDACIONESConclusiones:

El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo. Se ha encontrado que los parámetros de suelo y c obtenidos por el método de corte

directo son casi tan confiables como los valores triaxiales, por tanto son resultados que se pueden adoptar para diseñar de acuerdo al tipo de obra requerida.

Antes de corregir la desviación la cohesión del suelo es de 0.79 y el ángulo de fricción interna de 9.09°, una vez realizada la regresión lineal, el valor de la cohesión es de 0.74 y el ángulo de fricción interna de 7.45°.

Recomendaciones Se pueden necesitar seis muestras si el suelo está inalterado. Mantener las muestras en ambiente de humedad controlada mientras se hace el

moldeo, la preparación de la máquina de corte y los demás tipos de ensayo. La manivela de la máquina de corte directo debe manejarse a una velocidad constante

todo el tiempo que dure el ensayo.

ANEXO FOTOGRÁFICO

CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELO

Capacidad de carga del suelo

Se denomina como capacidad de carga admisible de una cimentación aquella carga que al ser aplicada no provoque falla o daños en la estructura soportada, con la aplicación de un factor de seguridad. La capacidad de carga no solo está en función de las características del suelo sino que depende del tipo de cimentación y del factor de seguridad adoptado. Una forma de analizar la capacidad de carga es por medio del modelo mecánico de Khristianovich (figuras 20 y 21). Se tiene una balanza ordinaria, cuyo movimiento está limitado por la fricción en las guías de los platillos, si se coloca un peso lo suficientemente pequeño en uno de los platillos, la balanza permanece en equilibrio debido a que la fricción de las guías lo contrarresta, si se coloca un peso mayor que la fricción de las guías, se requiere entonces de un segundo peso en el otro platillo. Cuando la balanza pierde el equilibrio por el incremento de peso en uno de los platillos por muy pequeño que sea, se conoce como equilibrio crítico de la balanza. La capacidad de las cimentaciones puede ejemplificarse siguiendo con el modelo de la balanza.

En el platillo derecho se tiene un peso P y se quiere determinar el valor de Q a colocar en el platillo izquierdo para que la balanza se encuentre en equilibrio crítico, existen dos soluciones posibles para esta situación, una es con Q < P y la otra Q > P.

Modelo de Khristianovich, Q < P

Fuente: Juárez Badillo, Eulalio; Mecánica de suelos

Modelo de Khristianovich, Q > P

Fuente: Juárez Badillo, Eulalio; Mecánica de suelos

Ahora se lleva a cabo el mismo análisis para una cimentación (figura 22). Se tiene una cimentación de ancho B a una profundidad Df, que se supone continúa.

En el caso de la cimentación debe encontrarse la carga q, última que puede colocarse en el cimiento sin que se desestabilice el conjunto, sustituyendo el cimiento y colocándolo en uno de los platillos del modelo de análisis, el terreno natural estaría sobre el otro. Puede verse que la presión q que puede colocarse en el platillo del cimiento es mayor que la carga del otro platillo (p = γ⋅Df). Esto se debe a que la resistencia del suelo equivalente a la fricción en las guías está trabajando a favor de q, lo que corresponde al caso en el que Q > P.

Modelo de Khristianovich aplicado a cimentación

Fuente: Juárez Badillo, Eulalio; Mecánica de suelos

También se tiene el caso de una excavación, que corresponde a Q < P, q se toma como nulo, pero conforme se hace mas profunda la excavación estaría bajándose el nivel de la balanza teniendo como resultado el aumento de la presión p.

Si la profundidad sigue aumentando, existe entonces la profundidad crítica, lo que indica que al tratar de profundizar más, el fondo de dicha excavación se levantará como el platillo de la balanza, este fenómeno es conocido como falla de fondo. Si una carga es aplicada en un área limitada ubicada en la superficie del suelo o debajo de ella, el área cargada cede y si la carga se aumenta de forma continua, los asentamientos que se

grafican en el eje vertical en un sistema de coordenadas dan lugar a la llamada curva de asentamientos. Un suelo resistente equivale a guías con mucha fricción y viceversa.

Tipos de fallasLas fallas por capacidad de carga se presentan debido a la rotura por corte del suelo bajo la cimentación, existen tres tipos de falla: falla por corte general, falla por punzonamiento y falla por corte local.

Falla por corte generalSe tiene una cimentación corrida con un ancho B la cual es soportada por un suelo denso o cohesivo firme, si la carga que soporta dicho suelo es incrementada de forma gradual, habrá un aumento en el asentamiento llegando al punto en el cual la carga por unidad de área es igual a la capacidad de carga última, ocurrirá entonces una falla repentina en el suelo, esta falla es llamada falla por corte general. Se presenta en arenas densas y arcillas rígidas.

Su principal característica es una superficie de falla continua que comienza en el borde de la cimentación y llega a la superficie del terreno, es una falla frágil y súbita, llegando al punto de ser catastrófica, y si la estructura no permite la rotación de las zapatas, puede ocurrir con cierta inclinación visible de la cimentación, lo que provoca hinchamiento del suelo a los lados, el colapso final se presenta en un solo lado (figura 23).

Falla por corte general

Fuente: capítulo 10 AASHTO, fundaciones; Das Braja, Principios de ingenieria de cimentaciones

Falla por punzonamiento

Ocurre en suelos bastante sueltos, la zona de falla no se extiende como en el corte general. La cimentación provoca la compresión inmediata del suelo en un movimiento vertical, el suelo presenta falla por corte alrededor de la cimentación y los movimientos del suelo junto con la cimentación no son muy visibles por lo que el equilibrio vertical y horizontal de la misma se mantiene (ver figura 24).

Falla por punzonamiento

Fuente: capítulo 10 AASHTO, fundaciones; Das Braja, Principios de ingenieria de cimentaciones.

Falla por corte localSi la cimentación se encuentra sobre suelo arenoso o arcilloso con compactación media, al aumentar la carga, también ocurre un incremento en el asentamiento, pero la superficie de falla se extiende de forma gradual hasta la superficie o en algunos casos cuando el desplazamiento vertical es grande (la mitad del lado o diámetro de la zapata) termina dentro de la propia masa de suelo y no en el terreno (ver figura 25).

Cuando la carga por unidad de área es igual a qu(1), conocida como carga primera de falla, ocurren sacudidas repentinas junto con el movimiento, por lo que se requiere de un movimiento considerable de la cimentación para que la superficie de falla llegue a la superficie, este movimiento ocurre cuando se alcanza la capacidad de carga última. Es una falla intermedia entre el corte general y el punzonamiento. Presenta hinchamiento del suelo al lado de la cimentación y compresión vertical del suelo bajo la cimentación. Falla por corte local

Fuente: capítulo 10 AASHTO, fundaciones; Juárez Badillo, Eulalio; Mecánica de suelos.Todas las fallas mencionadas pueden ser bien diferenciadas unas de otras, pero no hay parámetro numérico que permitan predecir el tipo de falla a ocurrir, sin embargo una forma de llegar a un estimado es basándose en la compresibilidad del suelo, debido a las condiciones de carga y geometría de la cimentación.

Según Crespo Villalaz, en un suelo incompresible el tipo de falla será del tipo de corte general, en un suelo muy compresible en comparación a su resistencia al cortante la falla será por punzonamiento. El índice de rigidez del suelo (Ir) es un valor basado en el supuesto comportamiento elastoplástico del suelo, es el único parámetro que existe para determinar la compresibilidad del suelo:

Donde:

G = E 2 ⋅ (1+ μ)

Donde:G = módulo de corte del sueloτ = esfuerzo de corte del suelo μ = coeficiente de PoissonE = módulo elástico del suelo o módulo de Young

Cuando se toma en cuenta el cambio de volumen medio (Δ) en la zona plástica, el valor de Ir se reduce:

Irr= Ir ⋅ FDonde:

F = 1 1+ Ir ⋅ Δ

Si Irr > 250 el suelo es incompresible, un valor menor como por ejemplo 10 indica que el suelo es relativamente compresible. Otra forma de estimar el tipo de falla se describe a continuación.

En 1973, Vesic, realizó una estimación para el modo de falla de cimentaciones en arenas, como lo muestra la figura 26. Por medio de la compacidad relativa de la arena y las dimensiones de la cimentación así como la profundidad de desplante de la misma, donde:

Cr = compacidad relativa de la arena

Df = profundidad de desplante de la cimentación, medida desde la superficie

B* = 2 ⋅ BL B + L

B = base de la cimentación

L = longitud de la cimentación

En cimentaciones cuadradas, B = L; en cimentaciones circulares B = L =diámetro, por lo que:

B* = B

Modos de falla de cimentaciones en arena

Fuente: capítulo 10 AASHTO, fundaciones; Das, Braja, Principios de ingenieria de cimentaciones.

Obtención de datos por medio de ensayos de laboratorio

Normas para los ensayosLas normas consultadas en este informe son las de los ensayos más utilizados en nuestro país (tabla I) para determinar la capacidad de carga del suelo (ver tabla I). En caso de que se verifiquen o consulten las normas se hace la aclaración que las normas ASTM y AASHTO varían según el año de publicación, pudiendo haber diferencia en algunos procedimientos ya sea por modificaciones o actualizaciones realizadas por los investigadores.Tabla I. Normas consultadas

Ensayo NormaEnsayo triaxial no consolidado no drenado ASTM D 2850Ensayo triaxial consolidado no drenado AASHTO T 297 (ASTM D 4767)Ensayo de compresión no confinado AASHTO T 208 (ASTM D 2166)Ensayo de corte directo AASHTO T 236 (ASTM D 3080)Ensayo de penetración estándar AASHTO T 206 (ASTM D 1586)Ensayo de cono de penetración ASTM D 3441

Fuente: AASHTO, capítulo 10, especificaciones para fundaciones.