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ESFUERZOS EN LA MASA D LOS
SUELOS
Ing. MSc. Luz Marina Torrado Gómez
Ing. MSc. José Alberto Rondón
ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO
IMPORTANCIA
Para el análisis de problemas tales como compresibilidad de los
suelos, capacidad de soporte en cimentaciones, estabilidad de
terraplenes y presión lateral sobre estructuras de retención de
tierras, se hace necesario conocer la naturaleza de la distribución de
los esfuerzos a lo largo de una sección transversal dada en el perfil de
un suelo.
Ing. MSc. Luz Marina Torrado G.
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ESFUERZOS EN LA MASA DE SUELOS
Los esfuerzos al interior del suelo se aplican por:
 El peso propio del suelo
 El efecto de las cargas exteriores aplicadas al suelo.
Los esfuerzos geoestáticos (verticales) son los debidos al peso propio del suelo
y varían con la profundidad, cuando varía el peso unitario del suelo. ᵞ
  z
ᵞ
Z
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ESFUERZOS EN LA MASA DE SUELOS
En una masa de suelo existen esfuerzos dentro del esqueleto
mineral ’ (esfuerzo efectivo), que actúan interpartícula y
esfuerzos U (esfuerzo neutro) entre el fluido intersticial que
ocupa los poros.
   ´U
En las caras de un elemento de este suelo (elemento A) de
área a2 , las partículas de suelo ejercen fuerzas en
direcciones tangenciales y normales.
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ESFUERZOS EN LA MASA DE SUELOS
ESFUERZO EFECTIVO
DEFINICIÓN
Es la diferencian entre el esfuerzo total en una dirección y la presión de poros
en los vacíos del suelos.
NATURALEZA DEL ESFUERZO EFECTIVO
El suelo es una estructura de esqueleto de partículas sólidas en contacto,
formando vacíos intercomunicados. Los vacíos están total o parcialmente
llenos de agua.
El comportamiento de un suelo depende de la interacción entre la estructura
del suelo y el fluído. El comportamiento está referido a la compresibilidad y
resistencia cortante.
σ´=σ - u
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ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO
SATURADO SIN INFILTRACIÓN
EL ESFUERZO TOTAL ( ) en la elevación del
punto A se obtiene a partir del peso específico
saturado sat y del peso específico del agua w
arriba de él.
= H* w + ( HA – H) sat
Corresponde a los sólidos del
suelo en sus puntos de
contacto
H
Corresponde al agua en los espacios vacíos.
Actúa con igual intensidad en todas las
direcciones
HA
Donde:
a
w : peso específico del agua
sat : peso específico del suelo saturado
H: altura del nivel del agua desde la parte
superior de la columna de suelo
HA: distancia entre el punto A y el nivel del agua
freática
A
a
Área de corte
transversal en A
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ESFUERZOS EN UNA MASA DE SUELO
SATURADO SIN INFILTRACIÓN
a1
P1
P2
P3
P4
ESFUERZO EFECTIVO ( ) 
: Es la suma de las componentes vertical de las fuerzas
desarrolladas en los puntos de contacto de las partículas del sólido por área de las
sección transversal unitaria de la masa del suelo.
 
P1(v )  P2(v )  P3(v )  ...... Pn(v )
A
Área de la sección transversal
a  a1  a2  a3  .....  an
ocupada por los contactos sólido con s
sólido
El espacio ocupado por el agua
A  as
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 
u  A  as 
A
     u1  as 
Donde:
U = HAw : presión de poros: presión hidrostática en A.
a´s = as/A: Fracción del área de la sección transversal unitaria de la masa de suelos
ocupada por los contactos sólido-sólido DESPRECIABLE
 u
ESFUERZO NEUTRO
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Sustituyendo:
  H w  H A  H  sat 
En:
 u
Tenemos:
   H w  H A  H  sat   H A w
   H A  H  sat   w 
   Altura de la columna del suelo * 
Peso específico sumergido del suelo
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Calcular el esfuerzo total. La presión de poros del agua y el esfuerzo efectivo en
los puntos A,B Y C mostrados en el siguiente perfil.
A
Arena seca
seca=16.5 KN/m3
En el punto A
Esfuerzo total
6m
Nivel freático
B
A  H
A  0
Presión de poros
uA  Hw
uA  0
13 m
Arcilla
sat=19.25 KN/m3
Esfuerzo efectivo
C
Estrato impermeable
 A  A  uA
 A  0
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En el punto B
A
Arena seca
seca =´16.5 KN/m3
6m
Nivel freático
B
B  Harena
B  6m *16.5KN / m3
B  99.0KN / m2
Presión de poros
uB  Hw
uB  0
13 m
Arcilla
sat=19.25 KN/m3
Esfuerzo efectivo
C
Estrato impermeable
Esfuerzo total
 B  B  uB
 B  99  0
 B  99KN / m2
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En el punto C
Esfuerzo total
A
Arena seca
seca=16.5 KN/m3
sec o.arena 
Hsat.arcilla
C  6 x16.5  13x19.25
C  349.25KN / m2
6m
Nivel freático
C  H
B
Presión de poros
uC  Hw
13 m
uC  13X 9.81
uC  127.53KN / m2
Arcilla sat=19.25
KN/m3
C
Estrato impermeable
Esfuerzo efectivo
 C  C  uC
 C  349.25  127.53
 C  221.72KN / m2
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Un suelo puede presentar deformaciones permanentes o no a causa de las
cargas que soporta.



Elástica

Plástica
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Un suelo puede presentar deformaciones permanentes o no a causa de las
cargas que soporta.




Elastoplástica
Plástica
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LA TEORÍA DE LA
ELASTICIDAD SE EMPLEA
PARA EL CÁLCULO DE LOS
ESFUERZOS EN UNA MASA
DE SUELO
Esta TEORIA supone que
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
son proporcionales, que el
suelo es Homogéneo e
Isótropo. Se supone que es:
Contínuo
Homogéneo
Isótropo
Linealmente Elástico
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Para el siguiente perfil de suelo. Calcule los valores de esfuerzo total, presión de poros y el
esfuerzo efectivo en los puntos A,B,C y D. Grafique la variación de éstos con la
profundidad.
A
ESTRATO I ARENA
SECA
H1
Nivel freático
B
ESTRATO II
ARENA
No.
ESTRATO
ESPESOR
(m)
 (KN/m3)
I
H1=4
1 =17.3
II
H2=5
2 =18.9
III
H3=6
3 =19.7
H2
C
ESTRATO III
ARCILLA
H3
D
ROCA
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Ahora para el siguiente perfil de suelo, que posee una carga externa de 50 KN/m2
. Calcule los valores de esfuerzo total, presión de poros y el esfuerzo efectivo en
los puntos A,B,C y D. Grafique la variación de éstos con la profundidad.
50 KN/m2
A
ESTRATO I ARENA
SECA
H1
Nivel freático
B
ESTRATO II
ARENA
No.
ESTRATO
ESPESOR
(m)
 (KN/m3)
I
H1=4
1 =17.3
II
H2=5
2 =18.9
III
H3=6
3 =19.7
H2
C
ESTRATO III
ARCILLA
H3
D
ROCA
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EJERCICIOS
Se tiene un perfil del suelo como el que se muestra, en el que el nivel freático
se encuentra en la parte superficial del suelo y luego este baja al nivel de la
cota de - 6.0 metros. Determinar el esfuerzo efectivo en el punto A antes y
después del cambio del nivel freático.
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De acuerdo al siguiente perfil de suelos. Determine la presión efectiva en el
punto A antes y después del cambio de nivel freático. Tenga en cuenta que
inicialmente el nivel freático se encuentra en la superficie y después de
instalado un dren el nivel freático bajó hasta la cota – 8.0 m.
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Ing. MSc. José Alberto Rondón
GRACIAS