Ensayos de Corte Directo y Compresion Triaxial

ENSAYOS DE CORTE DIRECTO Y COMPRESION TRIAXIAL

CESAR ANDRES PEINADO CANCIO

PRESENTADO A. ING. CARLOS VALENCIA Msc. Geotecnia

UNIVERSIDAD DEL SINU – ELIAS BECHARA ZAINUM FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS

MONTERIA- CORDOBA

4- 05 -2015

ENSAYO DE CORTE DIRECTO En términos experimentales, este ensayo consiste en la introducción del suelo en un molde dividido horizontalmente en dos mitades. Luego se aplica una fuerza normal N mediante una placa de carga, y, luego de fijar la mitad superior del molde, se corta la muestra en un plano horizontal mediante la aplicación de una fuerza cortante S. El movimiento vertical de la muestra durante el corte se mide por medio de un deformimetro que se apoya sobre la placa superior. El diseño del molde de corte no permite el control del drenaje de la muestra. Esta no es una limitante en el caso de arenas y gravas, que son materiales de drenaje libre y por lo general fallan en condiciones completamente drenadas. Sin embargo, en depósitos de arcilla un elemento de suelo en el campo puede fallar sin ningún drenaje( sin disipación del exceso de presión intersticial), con drenaje parcial( con alguna disipación del exceso de presión intersticial), o drenaje completo( con una total disipación del exceso de presión intersticial), dependiendo de la velocidad a la cual se le aplica la carga a la masa de suelo. Aunque puede intentarse medir la resistencia la corte no drenada mediante la aplicación de la fuerza cortante sobre la muestra en pocos minutos; la falta de control del drenaje hace obvio que exista una incertidumbre sobre si este valor representa o no la verdadera resistencia no drenada. Por esta razón, la resistencia a la corte no drenada de un suelo arcilloso a menudo se mide en una cámara triaxial, la cual permite el completo control del drenaje de la muestra.

Sin embargo, el ensayo de corte directo puede utilizarse para medir la resistencia drenada de los suelos arcillosos si primero se consolida por completo la muestra bajo la carga normal y luego se corta la muestra a una velocidad suficientemente lenta para asegurarse de la disipación inmediata del exceso de presión intersticial que se produce durante el corte.

Considerando las arenas sueltas sueltas y densas, para las arenas sueltas el volumen disminuye durante el corte, y que las partículas en el plano de falla se desplazan formando un arreglo más denso. Para grandes deformaciones cortantes del orden del 20%, la muestra se cizalla a volumen constante con un valor constante de esfuerzo cortante, para estas grandes deformaciones la tendencia al aumento de volumen por algunas partículas que se mueven hacia arriba se anula con partículas adyacentes que se desplazan hacia los vacíos creados, dando como resultado un cambio de volumen neto nulo, en estas condiciones se dice que se la muestra se encuentra en estado de relación de vacíos critica o en estado de relación de vacíos constante. En el caso de una arena densa, la trabazón de los granos hace que se separen, es decir, que se mueven hacia arriba montándose uno arriba de otro, para que puedan producirse movimientos relativos o el corte entre granos. Por tanto, la muestra se expande durante el corte, este fenómeno se denomina dilatancia, cuyo movimiento se opone a la presión de confinamiento, en consecuencia de esto esfuerzo cortante pico se presenta en un valor particular de la deformación cortante unitaria, en la cual la tasa de dilatancia es máxima. Cuando se incrementa la deformación cortante unitaria, la rata de dilatancia disminuye, ya que la muestra alcanza valores de relación de vacíos constantes y los esfuerzos cortantes disminuyen hasta valores residuales. Para la misma presión de confinamiento, el esfuerzo cortante residual de una muestra densa es igual al esfuerzo cortante máximo de una muestra suelta. En términos particulares el ensayo de corte directo es conveniente utilizarlo en suelos drenados y arenas, ya que permiten drenado en estado natural y en condiciones de in situ.

ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL La medición de la propiedades en un ensayo triaxial fue investigada en detalle pro bishop y henkel (1962). En términos de laboratorio, se introduce una muestra de suelo en una membrana de caucho impermeable y se encierra dentro de una cámara llena de agua mediante la cual se aplica a la muestra una presión de confinamiento. El drenaje se facilita por medio de bandas de papel filtro colocadas verticalmente alrededor de la muestra, las cuales están en contacto con un disco poroso en la platina superior, de donde sale un tubo de nylon que pasa a través de la base de la cámara. La presión intersticial de la muestra se mide mediante un disco poroso saturado que esta empotrado en el pedestal de base y conectado por medio de

un tubo lleno de agua a un transductor eléctrico de presión. La muestra se cizalla con un pistón de carga vertical que aplica la carga a la platina superior. Para minimizar las fuerzas de fricción arriba y debajo de la muestra y permitir que durante el corte le deformación lateral no tenga restricciones, se colocan discos de caucho lubricados entre la muestra y los cabezales. El ensayo puede hacerse con deformaciones controladas, en este caso el pistón de carga vertical se apoya en un marco de carga motorizado con un sistema de engranajes que permita deformar verticalmente la muestra a una velocidad constante, o con esfuerzo controlado, en este caso se permite que la muestra se deforme libremente bajo la aplicación de cargas en el pistón vertical. Con la eliminación de los esfuerzos cortantes en los extremos superior e inferior de la muestra, y puesto que entre el agua de la cámara y la superficie vertical de la muestra no se generan esfuerzos cortantes, el esfuerzo axial y la presión de cámara son los esfuerzos principales. Bajo las condiciones del ensayo triaxial, el esfuerzo principal mayor , es el esfuerzo axial, y los esfuerzos principales, intermedio y mayor, son iguales a la presión de la cámara. Por supuesto esta actúa no solo en la superficie vertical de la muestra, sino también en sus bases.

La aplicación de la presión de cámara y del desviador de esfuerzos son dos etapas diferentes del ensayo. Si el drenaje de la muestra en cada etapa se permite o no, depende del tipo de suelo y de la naturaleza del problema de campo que se quiere estudiar. En un elemento de suelo en el campo (en especial un elemento de arcilla) puede fallar en estado no drenado, parcialmente drenado o drenado. Pueden tenerse entonces tres tipos básicos de ensayos: no drenado, consolidado-no drenado y drenado.