Comprensión del criterio de falla de Mohr Coulomb: Perspectivas esenciales sobre la ingeniería geotécnica
Comprensión del criterio de falla de Mohr-Coulomb: conocimientos esenciales sobre ingeniería geotécnica
En el vasto campo de la ingeniería geotécnica, un concepto se destaca como particularmente crítico: el criterio de falla de Mohr-Coulomb. Ya sea que esté planificando los cimientos de un rascacielos o el diseño de una presa, es fundamental comprender cómo se comportan los suelos bajo tensión. Sumerjámonos en este mundo fascinante y descubramos de qué se trata el criterio de falla de Mohr-Coulomb, sus entradas y salidas, y por qué juega un papel tan fundamental en la ingeniería geotécnica.
¿Qué es el criterio de falla de Mohr-Coulomb? ¿Criterio?
En esencia, el criterio de falla de Mohr-Coulomb es un modelo matemático que describe la respuesta de los materiales, especialmente suelos y rocas, bajo tensión cortante y tensión normal. El modelo se utiliza ampliamente para predecir cuándo fallará un material, lo cual es crucial para garantizar la estabilidad y seguridad de las estructuras de ingeniería.
Este criterio lleva el nombre de dos destacados ingenieros, Christian Otto Mohr y Charles-Augustin de Coulomb, que hicieron importantes contribuciones al campo de la mecánica de materiales.
La fórmula fundamental
El criterio de falla de Mohr-Coulomb se expresa mediante la siguiente fórmula:
Fórmula:τ = σ * tan (φ) + c
Aquí hay un desglose de los términos:
- τ (resistencia al corte): El componente de tensión que hace que las capas del material se deslicen unas sobre otras, medido en Pascales (Pa).
- σ (esfuerzo normal): el esfuerzo perpendicular que actúa sobre el material, también se mide en Pascales (Pa).
- c (cohesión): La resistencia al corte inherente del material cuando no actúa ninguna tensión normal sobre él, medida en Pascales (Pa). .
- φ (ángulo de fricción interna): Una medida de la fricción interna del material, expresada en grados.
Entradas y Salidas
Comprender las entradas y salidas del criterio de falla de Mohr-Coulomb es esencial para aplicarlo correctamente en ingeniería geotécnica. Vamos a desglosarlo más:
Entradas:
- Resistencia al corte (τ): el esfuerzo cortante máximo que un material puede soportar
- Esfuerzo normal (σ): el esfuerzo que actúa perpendicular al plano de corte
- Cohesión (c): la resistencia cohesiva inherente del material
- Ángulo de fricción interna (φ): El ángulo de fricción interna del material
Salidas:
- Resistencia al corte (τ): el esfuerzo cortante calculado en condiciones de falla
Aplicación en la vida real
Imagina que eres un ingeniero Encargado de diseñar los cimientos de un edificio alto en una ciudad conocida por su suelo blando. Al aplicar el criterio de falla de Mohr-Coulomb, se puede predecir a qué nivel de tensión fallará el suelo debajo de los cimientos. Esto le permite diseñar una base más segura y eficiente, mitigando el riesgo y garantizando la longevidad.
Tabla de datos
Aquí hay una tabla de datos rápida que describe los parámetros clave y sus unidades:
| Parámetro | Descripción | Unidad |
|---|---|---|
| τ | Resistencia al corte | Pa (Pascales) |
| σ | Esfuerzo normal | Pa (Pascales) |
| c | Cohesión | Pa (Pascales) |
| φ | Ángulo de fricción interna | Grados |
Ejemplo de cálculo
Veamos un ejemplo para Haga esto más tangible:
Supongamos que tenemos una muestra de suelo con las siguientes propiedades:
- Esfuerzo normal (σ): 20.000 Pa
- Cohesión ( c): 5000 Pa
- Ángulo de fricción interna (φ): 30 grados
Usando estas entradas en nuestra fórmula:
τ = 20 000 * tan(30 grados) + 5.000
τ = 20.000 * 0,577 + 5.000
τ = 11.540 + 5.000
τ = 16.540 Pa
Por lo tanto, la resistencia al corte (τ) es 16.540 Pascales.
Preguntas frecuentes
¿Qué sucede si el ángulo de fricción interna es cero?
Si el ángulo de fricción interna es cero, la fórmula de Mohr-Coulomb se simplifica a τ = c, lo que significa que la resistencia al corte depende únicamente de la cohesión.
¿Se puede aplicar este criterio a todos los materiales?
Si bien el El criterio de falla de Mohr-Coulomb se usa ampliamente para suelos y rocas; puede no ser aplicable a materiales que exhiben una plasticidad significativa u otros comportamientos complejos.
¿Cuáles son los desafíos comunes al usar este criterio?
Algunos desafíos comunes incluyen medir con precisión la cohesión y el ángulo de fricción interna, especialmente en materiales heterogéneos.
Conclusión
El criterio de falla de Mohr-Coulomb sigue siendo una piedra angular en la ingeniería geotécnica, y permite a los ingenieros diseñar estructuras más seguras y eficientes. Al comprender sus entradas, salidas y aplicaciones del mundo real, los profesionales pueden predecir mejor el comportamiento del material bajo tensión, lo que garantiza la longevidad y estabilidad de los proyectos de ingeniería.
Ya sea que esté construyendo un edificio de gran altura o un puente, las ideas proporcionadas por este criterio son invaluables. Entonces, la próxima vez que vea un rascacielos imponente o una presa en expansión, comprenderá el papel fundamental que jugó el criterio de falla de Mohr-Coulomb para darle vida a esa estructura.
Tags: Ingeniería, Geotécnico, Mecánica de suelos