Resistencia al corte de los suelos (3): Resistencia al corte no drenado

Tema 3: Resistencia al corte de los suelos

Capítulo 3: Resistencia al corte no drenado 

En los puntos anteriores se definieron como descriptores básicos de la definición de la resistencia al corte del suelo el ángulo de rozamiento interno y la cohesión. En función de si se aborda el estudio particular considerando las tensiones totales o efectivas, estos parámetros recibirán ciertos sobrenombres:

- c’ y φ’: cohesión y ángulo de rozamiento interno efectivos, determinados para las presiones efectivas, o en otros términos, cuando se obtienen de ensayos de resistencia al corte (triaxiales o de corte directo) en los que se asegura el drenaje.

- cu y φu: cohesión y ángulo de rozamiento interno no drenados, es decir, para una situación en la que la presión intersticial no se disipa durante el proceso de rotura.

- cuu y φuu: cohesión y ángulo de rozamiento interno no consolidados no drenados, cuando se obtienen de ensayos de resistencia al corte sin consolidación previa y sin drenaje.

- ccu y φcu: cohesión y ángulo de rozamiento interno consolidados no drenados, cuando se obtienen de ensayos de resistencia al corte con consolidación previa y sin drenaje.

Los valores concretos a aplicar en el cálculo geotécnico dependerán de las condiciones que se estime se producirán en el caso real:

- En el caso de suelos arenosos lo habitual será considerar a todos los efectos los parámetros efectivos.

- En suelos arcillosos, para la valoración de la resistencia del terreno (frente a una cimentación, por ejemplo) a largo plazo se considerarán también los parámetros efectivos.

- En suelos arcillosos saturados y en procesos rápidos será necesario, en cambio, considerar los parámetros no drenados.

Este último caso requiere de una exposición algo más detallada.

Tal como se expone en el capítulo dedicado a la consolidación de las arcillas, la aplicación de una carga a un suelo arcilloso saturado representa en primera instancia un incremento de la presión intersticial. Conforme la permeabilidad del material lo posibilita, la presión intersticial se disipa (por migración de un volumen del agua a favor del gradiente generado por la sobrepresión), para que paulatinamente el esqueleto del suelo (sus partículas) asuma de forma progresiva la carga aplicada. En el estadio final, la totalidad de la carga es soportada por las partículas del suelo, y la tensión intersticial queda en equilibrio.

En la fase transitoria durante la cual la presión intersticial cuenta con un valor superior a la correspondiente a una situación de equilibrio, pudiera darse el caso que dicha presión intersticial igualase el valor de la presión total, resultando en consecuencia que el valor de la presión efectiva sería nulo.

En tal caso, el rozamiento interno quedaría también anulado, al igual que ocurre en el caso de arenas sometidas a un gradiente hidráulico ascendente tal que iguala el peso propio de los granos (como se comentó en el capítulo anterior).

Para el caso de arcillas, sin embargo, la cohesión remanente permite considerar que el terreno presenta aún cierta resistencia (al contrario que el ejemplo de las arenas.)

A dicha cohesión en situación de no drenaje se la denomina cohesión no drenada (cu) o resistencia al corte no drenado (Su), y, obviando en este texto la exposición teórica que requiere el caso, puede estimarse que en arcillas saturadas es equivalente a la mitad de la resistencia a la compresión simple (qu).

 Su = 1/2 qu

Este parámetro resulta de especial importancia, puesto que para el caso citado de arcillas saturadas corresponde a la situación de dimensionado de carga a corto plazo, en muchos casos la más desfavorable a considerar en el proyecto de cimentaciones.

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6 respuestas a Resistencia al corte de los suelos (3): Resistencia al corte no drenado

  1. Nestor Calvo dijo:

    Su exposición es muy clara y convicente.

    • frankie dijo:

      gracias por su comentario Néstor… no obstante, dado que este blog se dirige esencialmente a profesionales no versados en los intríngulis teóricos de la geotecnia, procuramos no perdernos en conceptos teóricos excesivos… así, bien dice el post aquello de “obviando en este texto la exposición teórica que requiere el caso…”; no obstante, aprovecho su comentario para introducir una cuestión que me hubiera gustado plantear en el post, pero que acabé descartando porque podía llevar a confusiones, y es aquella que viene a decir que cuando se evalúa la resistencia al corte no drenado, siempre deberemos considerar que la misma es un incremento a sumar al valor de la tensión efectiva actual del terreno, por lo que para un terreno cargado por una cimentación a un valor superior a su tensión de preconsolidación, el coeficiente de seguridad a corto plazo para estudiar un incremento ulterior de carga sobre dicha cimentación (en el caso de una remonta) deberá tener en cuenta ese diferencial (partiendo de la carga del cimiento) y no el valor de la resistencia al corte no drenado del suelo “virgen”. Esta es una cuestión muy importante en estudios geotécnicos que se realizan en obras de rehabilitación integral y que, “sorpresivamente”, no es tenido en consideración por muchos técnicos, penalizando en gran medida la solución constructiva que se requiere para asumir un incremento de carga en el cimiento, y recurriendo a recalces cuando, en realidad, no serían necesarios.

      Saludos

      J.F.

      • Marta dijo:

        Buen artículo!!

        Pero no entiendo lo que dice en el comentario del caso de la remonta. La tensión admisible del suelo será la misma independientemente de la carga del edificio, o no?
        Marta.

        • Anónimo dijo:

          Buenos días Marta

          Podríamos decir que lo que comunmente llamamos “tensión admisible” debería entenderse, para el caso de falla no drenada, como “incremento admisible de la tensión sobre el terreno”; en el caso de una remonta, con una cimentación ya ejecutada, si con una zapata X el valor de la tensión admisible en situación no drenada es de 200 kPa, y el cimiento estuviese (antes de la remonta) transmitiendo ya 200 kPa, la tensión admisible en condiciones no drenadas para la remonta sería de 200 kPa adicionales a la tensión ya transmitida, es decir, 400 kPa.

          en estos casos, es muy frecuente que el valor de la tensión admisible venga limitado por las condiciones drenadas, que en ocasiones no se comprueba (pues se asume que el caso no drenado es más favorable) para las cuales la tensión de servicio que debe considerarse no es el incremento, sino la total

          te dejo un link del blog geotecnia.info con más detalles

          http://geotecnia.info/index.php/cimentaciones-a-las-que-se-aumenta-la-carga-ideas-preconcebidas-sobre-la-tension-de-preconsolidacion-debida-a-la-carga-inicial-de-la-zapata/

          • frankie dijo:

            Dispensa, se me olvidó comentar que precisamente el concepto que intento resumir no es más ni menos que lo que siempre llamamos “tensión admisible neta”, pero que usualmente se aplica a la diferencia entre la tensión transmitida por el cimiento y el valor de la tensión debida a la sobrecarga de tierras a la cota de apoyo de la zapata, y en caso de la remota, nos referimos a la “sobrecarga” que el mismo cimiento ya transmitía

            j.f.

          • Marta dijo:

            Buenos días,

            OK!! Entiendo que básicamente estamos hablando de la deformación del terreno (es decir al cálculo del asiento). La carga del edificio producirá una presión de consolidación que provocará que se desarrolle el asiento del terreno. Si se produce una remonta, la única parte que puede generar deformación (asiento), es el incremento de la carga.

            Pero el efecto sobre la tensión de rotura del suelo es mínimo. Puede haber alguna mejora de la resistencia al corte del terreno (que por lo que dice en el otro post no es del todo así), pero nada más.

            Entiendo que en el suelo saturado, la sobrecarga del edificio, inicialmente será soportada por la presión del agua (caso no drenado), pero una vez disipadas las presiones, el modelo quedara controlado por la tensión de rotura no drenada, que será igual o muy similar a la tensión de rotura no drenada del terreno antes de la carga?

            O sea, si el cimiento antes de la remonta ya transmitía una carga del orden de la tensión de rotura del suelo (con factor seguridad claro), entiendo que la consolidación no provocará ninguna mejora del cálculo de la tensión admisible del terreno. Es así?

            Muchas gracias por las aclaraciones!
            Marta.

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