La resistencia a corte sin drenaje aparece en los textos técnicos como su o cu dependiendo de cómo la consideremos, si como una resistencia (shear) o directamente como una cohesión.
Se trata de una de las propiedades más importantes del terreno, ya que gran parte de los diseños y dimensionamientos se hacen en condiciones no drenadas (a corto plazo), considerando esta hipótesis como la más desfavorable.
Lo malo es que, a pesar de ser su importancia, la resistencia a corte sin drenaje no es algo intrínseco del terreno, sino que depende de la humedad y del historial de tensiones, y tomar un valor incorrecto puede ser muy peligroso, mucho.
Por suerte, hay algo que sí es «casi» intrínseco, su relación con la tensión actuante, aunque, como ocurre siempre en geotecnia, y en mecánica de suelos en particular, la relación estrictamente teórica se basa en considerar ciertas hipótesis que el terreno se empeña en no cumplir, material hiperelástico, deformación plana, régimen plástico, corto plazo… vamos, lo de siempre.
La solución teórica es trivial y ya ha salido en este blog, tomando las ecuaciones de Hooke e imponiendo una hipótesis de deformación plana, se llega a una expresión de la forma:
Si esta expresión se aplica al caso de un elemento de suelo cohesivo tomado a una profundidad z cualquiera, a corto plazo y en régimen plástico se obtiene lo siguiente:
Para los valores habituales del coeficiente de Poisson -entre 0,20 y 0,35- esta relación, también llamada resistencia a corte sin drenaje normalizada (normalized undrained shear strength), proporciona valores comprendidos entre 0,23 y 0,37, similares a los obtenidos en algunos estudios.
| Relación | Datos | Autor |
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Arcillas blandas (con vane test) |
Mesri, 1975 |
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Arcillas inorgánicas
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Larsson, 1980
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Arcillas blandas sedimentarias (IP<60)
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Larsson, 1980
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Todo tipo de arcillas
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Jamiolkowski et al., 1985
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Arcillas blandas sensitivas
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Burland, 1990
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Arcillas lacustres
(en kPa)
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Windisch y Yong, 1990
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Arcillas marinas
(en kPa)
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Windisch y Yong, 1990
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Arcillas marinas
(en kPa) |
Windisch y Yong, 1990
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Arcillas escandinavas
(en kPa) |
Windisch y Yong, 1990
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Arcillas blandas lacustres
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Scherzinger, 1991
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Por desgracia, los suelos que nos encontramos en la vida real no siempre son homogéneos, la naturaleza es caprichosa y la composición del terreno, variable, por lo que estas relaciones se han ido «refinando» teniendo en cuenta la humedad, la plasticidad, el ángulo de rozamiento interno, la razón de sobreconsolidación (OCR), etc.
| Relación |
Datos
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Autor |
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Arcillas NC (IP>10)
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Skempton, 1954
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Arcillas NC (IP<60)
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Skempton, 1957
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Arcillas escandinavas, (LL>40)
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Hansbo, 1957 y Bowles, 1984
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Arcillas NC
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Bjerrum y Simons, 1960
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Arcillas NC
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Bjerrum y Simons, 1960
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Todo tipo de arcillas
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Lambe y Whitman, 1969
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Arcillas escandinavas
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Larsson, 1977
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Arcillas canadienses
(IP<60 y vane test) |
Leroueil et al., 1983
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Arcillas NC
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Wroth y Houlsby, 1985
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Arcillas NC
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Wroth y Houlsby, 1985
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Arcillas escandinavas
(en kPa) |
Windisch y Yong, 1990
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Arcillas escandinavas
(en kPa) |
Windisch y Yong, 1990
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Podría poner más, pero creo que la intención ha quedado ya bastante clara.
¿Por qué hay tanta variación en los resultados?
Por muchas razones, la propia variabilidad del terreno, el porcentaje de finos, el tipo de arcilla, la alteración de la muestra durante su perforación y extracción, el historial de tensiones y, muy importante también, el ensayo con el que calculemos cu, ya que no se obtienen los mismos valores con un Vane, ensayo in situ, que con un Triaxial, un Corte Directo o una Resistencia a Compresión Simple, ya en laboratorio.
¿Qué valor tienen entonces estas correlaciones?
Como diríamos coloquialmente, sirven para saber «por dónde van los tiros», o sea, para tener una idea aproximada de los valores que «deberíamos» obtener y saber si vamos bien o no. Diferencias muy acusadas respecto de los valores esperados pueden indicarnos la presencia de zonas preconsolidadas o infraconsolidadas, rellenos, cambios del nivel freático, desecación, etc.
Por cierto, estas relaciones también pueden ser muy útiles para comprobar si los datos han sido «manipulados», algo más frecuente de lo que se piensa…
