Curso Taller Estabilidad de Taludes Resistencia Cortante en suelos Aspectos Teóricos

Transcripción

1 Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú Facultad de Ingeniería Civil Centro de Educación Continua Curso Taller Estabilidad de Taludes Resistencia Cortante en suelos Aspectos Teóricos Lima, Dr. Ing. Jorge L. Cárdenas Guillen Profesor Universitario, Ingeniero Civil - Consultor Geotécnico Contacto: jorge.c.guillen@hotmail.com

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3 TÓPICOS Introducción Resistencia al Corte en Suelos Parámetros de Resistencia o Ensayos de Laboratorio Corte Directo Triaxial Compresión Simple Comentarios Finales 3

4 Introducción Aspectos Conceptuales 4

5 ASPECTOS CONCEPTUALES Aspectos de interés en Geotecnia Compresibilidad Resistencia al corte Aplicación: Asentamientos Aplicación: Estabilidad de Taludes Capacidad portante 5

6 ASPECTOS CONCEPTUALES Mecanismo de Fallas Fallas por Corte Muros Pantalla Excavaciones Zapatas Talud sumergido Presas de tierra Muros de gravedad 6

7 ASPECTOS CONCEPTUALES Mecanismo de Fallas - Taludes 7

8 ASPECTOS CONCEPTUALES Mecanismo de Fallas Estabilización de Taludes 8

9 ASPECTOS CONCEPTUALES Mecanismo de Fallas Estabilización de Taludes 9

10 ASPECTOS CONCEPTUALES para discutir 10

11 ASPECTOS CONCEPTUALES para discutir 11

12 ASPECTOS CONCEPTUALES para discutir 12

13 Resistencia al corte en Suelos 13

14 RESISTENCIA AL CORTE EN SUELOS Concepto de Resistencia Cortante Resistencia al esfuerzo cortante actuante que ofrece el material (suelo) en la superficie de falla. Esfuerzo Actuante Esfuerzo Resistente Efecto combinado de cohesión y fricción Tensiones actuantes en el plano de falla. Esquema de superficie de falla y zona de corte. Tensiones actuantes en el plano de falla. 14

15 RESISTENCIA AL CORTE EN SUELOS Estimación de la Resistencia al Corte La resistencia al corte puede ser estimada de acuerdo al criterio de falla Mohr-Coulomb. La ecuación de la envolvente de falla representa la ecuación de resistencia del suelo : Curva empírica!!! Estado de esfuerzo de corte actuante en suelos c n tan Línea recta n Donde (parámetros de resistencia): c : Parámetro de cohesión : Parámetro de fricción Siempre lineal? 15

16 RESISTENCIA AL CORTE EN SUELOS Parámetros de Resistencia No-linealidad de la Curva de Mohr-Coulomb Qué significa no lineal? En relleno rocoso Reducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante 16

17 RESISTENCIA AL CORTE EN SUELOS Parámetros de Resistencia No-linealidad de la Curva de Mohr-Coulomb Reducción del ángulo de fricción con el esfuerzo confinante Ensayos a gran escala Palma, et. al., Caracterización Geotécnica de Materiales de Lastre en Botaderos de Gran Altura Mediante Ensayos Triaxiales y Odométricos de Gran Tamaño 17

18 Estimación de Parámetros de Resistencia Ensayos de Laboratorio Corte Directo Triaxial Comprensión Simple 18

19 ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE RESISTENCIA Ensayos de Laboratorio - Tipos Corte Directo Triaxial Compresión Simple Corte Directo Triaxial Compresión Confinada Compresión Simple Compresión no-confinada 19

20 ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE RESISTENCIA Muestras en Laboratorio La colecta de muestras son de tipo alterada o inalterada. El ensayo se realiza con tres muestras como mínimo. Las muestras a ensayar pueden ser remoldeadas o talladas Las muestras alteradas son remoldeadas a su densidad natural Las muestras inalteradas son talladas. Muestras inalteradas Muestras alteradas 20

21 ESTIMACIÓN DE PARÁMETROS DE RESISTENCIA Ensayos de Laboratorio Corte Directo Triaxial Comprensión Simple 21

22 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Corte Directo La muestra esta sujeta a únicamente a un esfuerzo normal. El ensayo es realizado en condiciones drenadas. Esquema del Ensayo 22

23 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Corte Directo El esfuerzo es aplicado en el plano de falla, esfuerzo tangencial. Las deformaciones generadas se denominan deformaciones de corte. Antes del ensayo Después del ensayo Consiste en mantener constante el esfuerzo normal y aumentar el esfuerzo tangencial hasta la falla. 23

24 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Corte Directo Equipo de Corte Directo (CISMID, UNI) 24

25 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Corte Directo - Ejemplo Angulo de fricción interna. Intercepto cohesivo (Cohesión). Curva Esfuerzo Tangencial vs Deformación tangencial Curva Esfuerzo Tangencial vs Esfuerzo Normal 25

26 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Corte Directo Valores típicos 26

27 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos in-situ Corte Directo Preparación de muestras Esquema del Ensayo Ejecución del ensayo 27

28 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos de Laboratorio Corte Directo a Gran escala 28

29 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos de Laboratorio Corte Directo a Gran escala 29

30 Ensayos de Laboratorio Corte Directo Triaxial Comprensión Simple 30

31 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Control del esfuerzo de confinamiento Control de la presión de poros. 31

32 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial - Tipos Ensayo No Consolidado - No drenado (UU) Construcción rápida en arcillas blandas Análisis al final de la construcción de presas de tierra Ensayo Consolidado - Drenado (CD) Construcción en arenas. Construcción lenta en arcillas. Análisis en el estado de infiltración constante de presas de tierra. Ensayo Consolidado - No Drenado (CU) Construcción rápida sobre arcillas sobreconsolidadas. Análisis de desembalse rápido de presas de tierra. 32

33 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial - Procedimiento Preparación de la muestra Instalación en la cámara de triaxial Ejecución del ensayo 33

34 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial - Procedimiento El plano de falla es generado durante el ensayo. 34

35 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Calculo de Parámetros Esfuerzos de confinamiento Curva Esfuerzo Normal vs Deformación normal Curva Esfuerzo Tangencial vs Esfuerzo Normal (circulo de Mohr) 35

36 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Ejemplo 1: Triaxial CD Curva Esfuerzo normal vs Deformación normal 36

37 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Ejemplo 1: Triaxial CD Circulo de Mohr. 37

38 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Ejemplo 2: Triaxial CU Curva Esfuerzo normal vs Deformación normal 38

39 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Ejemplo 2: Triaxial CU Circulo de Mohr y envolvente de falla 39

40 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Ejemplo 2: Triaxial CU Trayectoria de tensiones 40

41 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Triaxial Equipo Equipo Triaxial (CISMID, UNI) 41

42 Ensayos de Laboratorio Corte Directo Triaxial Comprensión Simple 42

43 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple Sin confinamiento lateral Requiere muestras inalteradas. 43

44 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple - Procedimiento Preparación de la muestra 44

45 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple - Procedimiento Ejecución del ensayo 45

46 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple Cálculo de Parámetros Curva Esfuerzo Normal vs Deformación Normal Curva Esfuerzo Tangencial vs Esfuerzo Normal 46

47 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple Ejemplo Curva Esfuerzo normal vs Deformación normal 47

48 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayo: Compresión simple Equipo Equipo de Compresión Simple (CISMID, UNI) 48

49 ENSAYOS DE LABORATORIO Ensayos de Laboratorio Resultados Típicos Valores típicos en suelos granulares: Valores típicos en suelos finos: 49

50 Comentarios Finales 50

51 COMENTARIOS FINALES para discutir Esfuerzo Cortante en el Plano de Falla 51

52 Esfuerzo Esfuerzo cortante COMENTARIOS FINALES para discutir Parámetros de Resistencia Condición Pico y Residual Deformación (a) Curva esfuerzo - deformación Esfuerzo normal (b) Parámetros de resistencia 52

53 COMENTARIOS FINALES para discutir Envolvente de Falla Estado de Esfuerzos Efecto de la tensión confinante parámetros de resistencia 53

54 COMENTARIOS FINALES para discutir Ensayo: Corte Directo - Comentarios 54

55 GRACIAS POR LA ATENCIÓN Contacto: 55

56 CEC-UNI / Curso: Estabilidad de Taludes