Informe Corte Directo

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MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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1. PRESENTACIÒN Los estudiantes de la Carrera Académica Profesional – Ingeniería Civil, a través del curso Mecánica de suelos II, damos a conocer el ensayo de corte directo, tomando en cuenta las la estratificación de nuestra calicata la cual se dio exactamente en inmediaciones del Rio Maravillas. En el presente trabajo, trataremos acerca del ensayo de corte directo, y determinaremos “c” cohesión, “ø” ángulo de fricción y “q adm.”, ya que este tema pretende saber un poco más acerca del tema de resistencia de los suelos al esfuerzo cortante, el cual será importante y nos ayudara en un futuro al momento de ya sea realizar una edificación y/o realizar obras. Esperando que el presente informe sea de ayuda y contribuya en los aprendizajes de nuestros compañeros de la Carrera Académica Profesional - Ingeniería Civil.

Jefe de Grupo e Integrantes.

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DEDICATORIA: Este trabajo lo dedicamos a nuestros padres, los cuales nos motivan día a día a seguir adelante y nos apoyan para cumplir nuestras metas.

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AGRADECIMIENTO: Agradecemos a las personas que nos apoyaron e incentivaron para realizar nuestro trabajo de investigación.

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2. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: 

Tener el conocimiento de la aplicabilidad que se dara a este ensayo.



Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del suelo en estudio.

OBJETIVO ESPECIFICO: 

Realizar el Grafico Esfuerzo Normal vs Esfuerzo de Corte



Determinar el ángulo de fricción interna.



Determinar la cohesión.



Especificar en forma general el procedimiento que se debe desarrollar para la determinación de la resistencia al corte de un suelo, conforme a la norma ASTM D3080-98



Seguir con el aprendizaje de ensayos de laboratorio que ayudan en la identificación de propiedades y características de los suelos.



Aprender el procedimiento del ensayo de esfuerzo de corte de una muestra de suelo.



Ir adquiriendo conocimientos acerca de los ensayos necesarios que se ejecutan técnicamente en campo, para así tener pleno conocimiento del trabajo que se realiza en obra.

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Tabla de contenido 1.

PRESENTACIÒN .................................................................................................. 2

2.

OBJETIVOS......................................................................................................... 5

3.

INTRODUCCION ................................................................................................. 7

4.

REFERENCIA NORMATIVA .................................................................................. 8

5.

MARCO TEORICO ............................................................................................. 11 5.1

CORTE DIRECTO ........................................................................................ 11

5.1.1

PRINCIPIO DEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO:....................................... 11

5.1.2

CLASIFICACIÓN DE ENSAYOS DE CORTE DIRECTO ................................ 12

5.1.3

FUNDAMENTOS PARA EL ANÁLISIS DEL ENSAYO – LEY DE COULOMB .. 13

5.1.4

COMPONENTES DE LA RESISTENCIA AL CORTE .................................... 14

5.1.5

ENSAYO DE CORTE DIRECTO ............................................................... 16

5.2

ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS.............................................................. 17

5.2.1

RESISTENCIA AL CORTE DE UN SUELO ................................................. 17

5.2.2

ECUACIÓN DE FALLA DE COULOMB (1776) .......................................... 17

5.2.3

VALORES CARACTERÍSTICOS DEL ÁNGULO DE FRICCIÓN DE ALGUNOS

SUELOS .......................................................................................................... 19 6.

MATERIALES Y EQUIPOS .................................................................................. 19

7.

PROCEDIMIENTO ............................................................................................. 28

8.

RESULTADOS E ANALISIS .................................................................................. 38

9.

APLICACIÓN DE LA PRUEBA DE CORTE DIRECTO ............................................... 47

10.

CONCLUSIONES ............................................................................................ 48

11.

RECOMENDACIONES .................................................................................... 48

12.

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. 49

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3. INTRODUCCION Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras: o Por deformación elástica de las partículas Es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la práctica o Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del líquido existente en los huecos entre las partículas. Corresponde al fenómeno de la consolidación o Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran masa de suelo. Corresponde a fallas del tipo catastróficos y para evitarla se debe hacer un análisis de estabilidad, que requiere del conocimiento de la resistencia al corte de suelo El análisis que se hace debe asegurar, que los esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea económicamente factible de llevar a cabo. Vemos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la estructura y el del suelo. Por tanto el problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la Mecánica de Suelos. En efecto, una valoración correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de éxito cualquier aplicación de la Mecánica de Suelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles. El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al más sencillo de los casos que pueden presentarse en la práctica: aquel en que se prueba el material en estado seco. MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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Ensayos de resistencia al esfuerzo de corte en suelos Los tipos de ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos en Laboratorio son:  Corte Directo  Compresión Triaxial  Compresión Simple. Durante muchos años, la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante fue prácticamente la única usada para la determinación de la resistencia de los suelos: hoy, aun cuando conserva interés práctico debido a su simplicidad, ha sido sustituida en buena parte por las pruebas de compresión Triaxial.

4. REFERENCIA NORMATIVA 1.

AASHTO T 296.

2.

ASTM D 3080-98.

3.

Excavación de calicatas (ASTM D 420)

4.

Ensayo De Carga (ASTM-1194).

5.

Ensayo de Refracción Sísmica (RNE).

6.

Reglamento Nacional de Edificaciones”, “Norma Técnica de Edificaciones E-30-Diseño Sismo resistente”, Lima - Perú.

7.

Reglamento Nacional de Cimentaciones, “Norma E-050 de Suelos y Cimentaciones”, Lima- Perú.

8.

Ensayo Sísmico por la Técnica del MASW para medir las ondas “S”.

9.

Ensayo de Refracción Sísmica para medir las ondas “P”.

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FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Técnicas de Investigación de Campo Las Técnicas de Investigación de Campo aplicables en los EMS son las indicadas en la Tabla N°1. Tabla 1

Ensayos de Laboratorio Se realizarán de acuerdo con las normas que se indican en la Tabla N° 2.

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Tabla 2

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5. MARCO TEORICO La evaluación de la resistencia al esfuerzo normal y cortante del suelo, permite cuantificar parámetros necesarios para solucionar problemas relacionados con la resistencia del terreno, que nos permite analizar problemas de la estabilidad de suelos tales como: el estudio de estabilidad de taludes para carreteras, la determinación de la capacidad de soporte en cimentaciones, la presión lateral sobre estructuras de retención de tierras. Existen tres ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de suelo, como es el ensayo de corte directo que es un ensayo más preciso que el ensayo de compresión simple pero poco menos que el ensayo de compresión triaxial, pero su estudio es indispensable ya que los resultados son aproximados y nos pueden dar una idea del comportamiento de suelo al ser sometido a esfuerzos (cortante y normal)

5.1 CORTE DIRECTO El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.

5.1.1 PRINCIPIO DEL ENSAYO DE CORTE DIRECTO:

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Los aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro categorías: a)

Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es prácticamente independiente del tiempo.

b)

Resistencia al corte drenado para suelos cohesivos, en que el desplazamiento debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el ensayo.

c)

Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.

d)

Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en que el corte es aplicado en forma rápida.

5.1.2 CLASIFICACIÓN DE ENSAYOS DE CORTE DIRECTO 5.1.2.1

Ensayos no consolidados – no drenados El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal (vertical). Si el suelo es cohesivo, y saturado, se desarrollará exceso de presión de poros. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial no consolidado – drenado.

5.1.2.2

Ensayo consolidado – no drenado Se aplica la fuerza normal, se observa el movimiento vertical del deformímetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos triaxiales consolidado – no drenado y consolidado – drenado.

5.1.2.3

Ensayo consolidado – drenado La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicación del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poros en la muestra. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial consolidado – drenado. MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, esté la muestra saturada o no, y por supuesto, si la tasa de aplicación del corte no es demasiado rápida. Para materiales cohesivos, los parámetros de suelos están marcadamente influidos por el método de ensayo y por el grado de saturación, y por el hecho de que el material esté normalmente consolidado o sobreconsolidado. Generalmente, se obtienen para suelos sobreconsolidados dos conjuntos de parámetros de resistencia: un conjunto para ensayos hechos con cargas inferiores a la presión de preconsolidación y un segundo juegos para cargas normales mayores que la presión de reconsolidación. Donde se sospeche la presencia de esfuerzo de preconsolidación en un suelo cohesivo sería aconsejable hacer seis o más ensayos para garantizar la obtención de los parámetros adecuados de resistencia al corte.

5.1.3 FUNDAMENTOS PARA EL ANÁLISIS DEL ENSAYO – LEY DE COULOMB El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos esfuerzos se calculan simplemente como:

n = Pv /A

t f = Ph /A

Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento lateral de la muestra (Ph).La relación entre los MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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esfuerzos de corte de falla ( t f ) y los esfuerzos normales ( σ n ) en suelos, se muestra en la figura 5.21 y puede representarse por la ecuación siguiente:

tf = c + σ n * tg Φ

Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla

5.1.4 COMPONENTES DE LA RESISTENCIA AL CORTE De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en términos generales tiene dos componentes: 5.1.4.1

Fricción (tg Φ) Que se debe a la trabazón entre partículas y al roce entre ellas cuando están sometidas a esfuerzos normales.

5.1.4.2

Cohesión (C) Que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partículas en una masa. Como en la ecuación “t

f = c + σ n * tg Φ” existen dos

cantidades desconocidas (c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y esfuerzo cortante para obtener una solución.

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Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σ, tienen el mismo significado dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de ecuaciones simultáneas para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes cordenados los valores de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente con t como ordenada), dibujar una línea a través del lugar geométrico de los puntos, y establecer la pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con el eje t como la cohesión c. Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la ecuación de Coulomb se convierte en:

tf = σ n * tgΦ Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser escrita de la forma siguiente:

T = N tgΦ Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión normal y puede ser representada Por la

Mecanismos de los fenómenos de fricción

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5.1.5 ENSAYO DE CORTE DIRECTO

a) Muestra los principales detalles del aparato de corte directo, en el cual la muestra de suelo se introduce en un molde dividido horizontalmente en dos mitades. Se aplica luego a la muestra 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 t. El diseño del molde 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, con drenaje parcial, o drenaje completo. 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 al corte no drenado 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

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inmediata del exceso de presión intersticial que se produce durante el corte. b) Muestra las relaciones típicas esfuerzo-deformación unitaria-cambio de volumen. Al graficar el máximo esfuerzo cortante tf en función del esfuerzo normal efectivo s´ se obtiene el ángulo de fricción efectivo para un estado de densidad en particular. Para establecer la envolvente de falla se realizan diferentes ensayos con diferentes valores de presión de confinamiento (esfuerzo normal) y se dibuja una línea recta desde el origen (ya que s´ = 0 en suelos granulares) pasando por los respectivos puntos; la pendiente de esta línea se designa con j’.

5.2 ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS 5.2.1 RESISTENCIA AL CORTE DE UN SUELO Esta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de contención.

5.2.2 ECUACIÓN DE FALLA DE COULOMB (1776) Coulomb observó que si el empuje de un suelo contra un muro produce un desplazamiento en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto de deslizamiento. Él postuló que la máxima resistencia al corte, 𝜏𝑓, en el plano de falla, está dada por:

𝝉𝒇 = 𝒄 + 𝝈 𝒕𝒈 𝝋 − − − (𝟏) Donde: σ = Es el esfuerzo normal total en el plano de falla. φ = Es el ángulo de fricción del suelo (por ejemplo, arena) c = Es la cohesión del suelo (por ejemplo, arcilla). MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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Esta es una relación empírica y se basa en la Ley de Fricción de Amonton para el deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un término de cohesión c para incluir la Stiction propia del suelo arcilloso. En los materiales granulares, c = 0 y por lo tanto:

𝝉𝒇 = 𝝈 𝒕𝒈 𝝋 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒈𝒓𝒂𝒏𝒖𝒍𝒂𝒓 − − − (𝟐) Contrariamente, en suelos puramente cohesivos, 𝜑 = 0, luego:

𝝉𝒇 = 𝒄 𝑺𝒖𝒆𝒍𝒐 𝒄𝒐𝒉𝒆𝒔𝒊𝒗𝒐 𝒑𝒖𝒓𝒐 − − − (𝟑) Pero la ecuación (1) no condujo siempre a resultados satisfactorios, hasta que Terzagui publica su expresión 𝝈 = 𝝈’ + 𝑼 con el principio de los esfuerzos efectivos (el agua no tiene cortante). Entonces:

𝛕𝐟 = 𝐜 ‘ + 𝛔’ 𝐭𝐠 𝛗’ − − − (𝟒)

Aparato de corte directo

Puesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en el suelo los análisis deben hacerse en esos términos, involucrando c’ y φ’, cuyos valores se obtienen del ensayo de corte directo: Aplicando al suelo una fuerza normal, se puede proceder a cizallarlo con una fuerza cortante.

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El movimiento vertical de la muestra se lee colocando un deformímetro en el bastidor superior. El molde no permite control de drenaje, que en el terreno pueden fallar en condiciones de humedad diversas (condición saturada no drenada, parcialmente drenadas o totalmente drenadas), para reproducir las condiciones de campo se programa la velocidad de aplicación de las cargas. En arenas, como el drenaje es libre, el ensayo se considera drenado.

5.2.3 VALORES CARACTERÍSTICOS DEL ÁNGULO DE FRICCIÓN DE ALGUNOS SUELOS:

6. MATERIALES Y EQUIPOS A.

Muestra de suelo (inalterada y/o alterada)

Se denomina a la parte superficial de la corteza terrestre, biológicamente activa, que proviene de la desintegración o alteración física y química de las rocas y de los residuos de las actividades de seres vivos que se asientan sobre ella.

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B.

Equipo de corte directo: Consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.

C.

Deformímetro Instrumento que muestra las diferencias superficiales, deformaciones, que puede presentar una pieza. Para medir la carga de fuerza normal y de corte, banco de ensayo, carro deslizable, celda de carga, brazo de carga normal, celda de medición. MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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D.

Caja de corte, circular o cuadrada Una caja de corte, ya sea circular o cuadrada, de acero inoxidable, bronce o aluminio; que permita el drenaje a través de la parte superior e inferior. La caja deberá estar: Verticalmente dividida por un plano horizontal en dos mitades de igual espesor que se ajustaran con tornillos de alineación (tornillos pasantes) o con tornillos separadores que controlaran el espacio entre las mitades superior e inferior de la caja de corte.

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E.

Base ranurada

F.

Tornillos de seguridad: Se utiliza para ajustar las dos partes laterales de la caja de corte.

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G.

Equipo compactador: Es un equipo para compactar la muestra inalterada que está dentro de la caja de corte.

H.

Molde El molde tiene una forma cuadrada sin base en la que se inserta la muestra.

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I.

Piedras porosas Es una roca caliza muy porosa, una variedad de limo, formada por la precipitación de carbonatos a partir de cuerpos de agua dulce a temperatura ambiente.

J.

Pistón El pistón es una pieza metálica tronco cónico compuesto por tres partes que son: la cabeza, el cuerpo y la pollera o falda. La parte superior o cabeza es la parte más reforzada del mismo ya que se encarga de recibir el empuje de la expansión de los gases dentro del cilindro durante el desarrollo del ciclo.

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K.

Papel filtro (periódico) Es un papel que se corta en forma circular y se introduce en un embudo

de

filtración,

con

el

fin

de

ser filtro para

las

impurezas insolubles y permitir el paso a la solución a través de sus poros.

L.

Regla metálica Es un instrumento de medición con forma de plancha delgada y rectangular que incluye una escala graduada dividida en unidades de longitud, por ejemplo, centímetros o pulgadas; es un instrumento útil

para

trazar

segmentos

rectilíneos

con

la

ayuda

de

un bolígrafo o lápiz, y puede ser rígido, semirrígido o muy flexible, construido de madera, metal y material plástico, entre otros.

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M.

Bandeja Es una pieza plana o levemente cóncava, de metal, plástico u otro material, que se utiliza para servir, presentar, depositar o transportar cosas, especialmente, bebidas y servicios de alimentación.

N.

Cúter Instrumento para cortar papel, cartón, etc., en una superficie plana, que consiste en una cuchilla muy afilada, enfundada en un soporte y con unas incisiones que permiten romperla fácilmente cuando la punta deja de cortar bien.

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O.

Brocha Herramienta compuesta por unas cerdas unidas a un mango, que se utiliza para limpiar la zona de trabajo.

P.

Lubricante Sustancia grasa o aceitosa que se aplica a las piezas de un engranaje para que el rozamiento sea menor o más suave.

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7. PROCEDIMIENTO PASO 1: Clasificar con qué tipo de material se trabajara, si se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para proveer un mínimo de tres muestras idénticas. La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la pérdida de humedad sea insignificante. El diámetro mínimo de las muestras circulares o el ancho mínimo para muestras rectangulares debe ser alrededor de 50 mm (2") PASO 2: La muestra se talla sobre medida para las dimensiones del dispositivo de corte directo.

Para muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse extremo cuidado al labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura natural.

PASO 3: Se determina el peso del molde más la muestra (se saca el contenido de humedad de la muestra) para cálculos posteriores

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Si se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe hacerse con las condiciones de humedad y peso unitario deseados. Se puede efectuar directamente en el dispositivo de corte, en un molde de dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un molde mayor para recortarlas PASO 4: Sacar las dimensiones de la muestra tallada ALTURA, LARGO y ANCHO (para la densidad de humedad)

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PASO 5: Pesar el molde + muestra húmeda tallada.

PASO 6: Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea. Se aplica una capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir la fricción durante el corte

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PASO 7: Se introduce la muestra de ensayo con sumo cuidado.

PASO 8: Posterior se lleva al equipo de corte. Se conecta el dispositivo de carga y se ajusta el dial para medir tanto la deformación durante el corte, como el cambio del espesor de la muestra y luego se determina el espesor inicial. La costumbre de humedecer las piedras porosas antes de la colocación y aplicación de la fuerza normal sobre las muestras, dependerá del tipo de problema en estudio. Para muestras inalteradas obtenidas bajo el nivel freático, deben humedecerse las piedras

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PASO 9: Se retira el perno de sujeción.

PASO 10: Se debe permitir una consolidación inicial de la muestra bajo una fuerza normal adecuada. Después de aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra, permitiendo el drenaje y una nueva consolidación de la misma. MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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El nivel del agua se debe mantener durante la consolidación y en las fases siguientes de corte de tal manera que la muestra esté saturada en todo momento.

PASO 11: Se aplica la fuerza normal con una carga de anillo de 1 KILO.

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PASO 12: Se deja por 24 HORAS. Para obtener su óptimo resultado ya pasada las 24 horas se realiza el siguiente procedimiento

PASO 13: Durante el proceso de la consolidación deben registrarse las lecturas de deformación normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza.

Cada incremento de la fuerza normal debe durar hasta que se complete la consolidación primaria. El incremento final debe completar la fuerza normal especificada. Se representan gráficamente las lecturas de la deformación normal contra el tiempo. MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

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PASO 14: Luego de terminada la consolidación se deben soltar los marcos separándolos aproximadamente 0.25 mm (0.01"), para permitir el corte de la muestra. Se debe aplicar la fuerza de corte lentamente para permitir la disipación completa del exceso de presión de poros.

Se continúa el ensayo hasta que el esfuerzo de corte sea constante, o hasta que se logre una deformación del 10 % del diámetro o de la longitud original. Se continúa el ensayo hasta que el esfuerzo de corte sea constante, o hasta que se logre una deformación del 10 % del diámetro o de la longitud original.

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PASO 15: Se saca el contenido de humedad de la muestra.

PASO 16: Se pesara el recipiente + la muestra húmeda

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PASO 17: Terminado el ensayo, se remueve la muestra completa de la caja de corte, se seca en la estufa y se determina el peso de los sólidos

PASO 18: Una vez seco (paso las 24 HORAS) se obtiene el peso seco de la muestra (para hallar el contenido de humedad inicial y final)

PASO 19: Repetir el procedimiento para (2 KILOS) y para (3 KILOS).

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8. RESULTADOS E ANALISIS FORMATO PARA EL ENSAYO. FORMATO PARA EL CONTENIDO DE HUMEDAD INICIAL, FINAL Y DENSIDAD. CALCULO DE HUMEDAD FINAL HUMEDADES DE CORTE

PAS. 1

PAS.2

PAS.3

SUELO HUMEDO + TARRO Gr

658.56

489.14

667.29

SUELO SECO + TARRO

gr

549.79

398.72

590.93

PESO DEL TARRO

gr

308.37

147.01

284.39

PESO DEL AGUA

gr

108.77

90.42

76.36

241.42

251.71

306.54

45.05

35.92

24.91

PESO DEL SUELO SECO HUMEDAD

gr %

CALCULO DE HUMEDAD INICIAL

HUMEDADES DE CORTE

PAS. 1

PAS.2

PAS.3

SUELO HUMEDO + MOLDE Gr

579.72

581.41

633.54

SUELO HUMEDO

333.97

335.66

387.79

gr

92.55

83.95

81.25

gr

241.42

251.71

306.54

38.34

33.35

26.51

gr

PESO DEL AGUA PESO DEL SUELO SECO HUMEDAD

%

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

38

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CALCULO DE LA DENSIDAD SECA DENSIDAD SECA DE CORTE PESO DE LA MUESTRA SECA

PAS.1

PAS. 2

PAS.3

Gr

241.42

251.71

306.54

VOLUMEN DE LA MUESTRA Cm3

200.00

200.00

200.00

1.21

1.26

1.53

DEDENSIDAD SECA

Gr/cm3

Cálculos de Fuerza Cortante (Fv): Fv(kg) = PV* Constante del Anillo

Fv = 5.20 * 0.99998635 = 5.1999 =5.20kg Así sucesivamente con todos los diales.

Cálculos de Esfuerzo de Corte (T):

T=Fv/A

T=5.20/100 = 0.052 kg/cm2 Así sucesivamente con todos los cortes.

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

39

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

FORMATO DEL ENSAYO ENSAYO DE CORTE DIRECTO (NORMA ASTM – D3080)

PROYECTO

:

Construcción de la carretera Inchupalla

FINES

:

Estudio de Suelos

UBICACIÓN

:

UANCV

CALICATA

:

N° 1

PROFUNDIDAD

:

1.60 m

:

CH

ESTADO DE LA MUESTRA

:

INALTERADA

VELOCIDAD DE ENSAYO (MM/MIN)

:

0.50

TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN

:

24

CLASIFICACIÓN

DATOS DE ESPECIMEN

(SUCS)

Espécimen 1 inicial

final

Espécimen 2 inicial

final

Espécimen 3 inicial

Altura (h) (cm)

2

2

2

Área (A) (cm2)

100

100

100

Densidad seca (𝛶𝑑) Humedad (w) (%) Esfuerzo Normal

1.207 38.34

45.05 1

1.259 33.35

35.92 2

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

final

1.533 26.51

24.91 3

40

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ESPECIMEN 01

ESPECIMEN 02

Deform

Dial

Fuerza

Esfuerzo

ación

De

De

De

Tangen

Carga

Corte

Corte

cial

(kg)

(kg)

(kg/cm2)

(mm)

ESPECIMEN 03

Deforma

Dial

Fuerza

Esfuerzo

Deform

Dial

Fuerza

Esfuerz

Ción

De

De

De

ación

De

De

o

Tangenci

Carga

Corte

Corte

Tangen

Carga

Corte

De

Al

(kg)

(kg)

(kg/cm2)

cial

(kg)

(kg)

Corte

(mm)

0.00

0.00

0.10

5.20

5.200

0.20

6.80

0.30

(mm)

0.00

0.00

0.052

0.10

8.10

6.800

0.068

7.00

7.000

0.40

8.20

8.200

0.60

(kg/cm2)

0.00

0.00

0.081

0.10

10.60 10.600

0.106

0.20

11.20 11.200 0.112

0.20

11.80 11.800

0.118

0.070

0.30

12.60 12.600 0.126

0.30

14.20 14.200

0.142

0.082

0.40

14.40 14.400 0.144

0.40

17.50 17.500

0.175

10.40 10.400

0.104

0.60

17.00 17.000 0.170

0.60

21.90 21.900

0.219

0.80

12.60 12.600

0.126

0.80

19.10 19.100 0.191

0.80

22.80 22.800

0.228

1.00

14.50 14.500

0.145

1.00

22.40 22.400 0.224

1.00

25.00 25.000

0.250

1.25

16.80 16.800

0.168

1.25

24.80 24.800 0.248

1.25

28.80 28.800

0.288

1.50

18.50 18.500

0.185

1.50

27.20 27.200 0.272

1.50

30.00 30.000

0.300

1.75

21.40 21.400

0.214

1.75

29.40 29.400 0.294

1.75

31.20 31.200

0.312

2.00

22.90 22.900

0.229

2.00

30.80 30.800 0.308

2.00

33.60 33.600

0.336

2.25

23.60 23.600

0.236

2.25

33.60 33.600 0.336

2.25

37.50 37.500

0.375

2.50

25.20 25.200

0.252

2.50

33.80 33.800 0.338

2.50

41.80 41.800

0.418

2.75

26.60 26.600

0.266

2.75

34.90 34.900 0.349

2.75

42.80 42.800

0.428

3.00

27.10 27.100

0.271

3.00

38.80 38.800 0.388

3.00

45.10 45.100

0.451

8.100

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

41

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.50

25.30 25.300

0.253

3.50

40.20 40.200 0.402

3.50

46.80 46.800

0.468

4.00

24.00 24.000

0.240

4.00

39.10 39.100 0.391

4.00

47.00 47.000

0.470

4.50

22.60 22.600

0.226

4.50

37.10 37.100 0.371

4.50

46.20 46.200

0.462

Formula: 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝐶𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝐷𝐼𝐴𝐿 𝐷𝐸 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 ∗ 𝐹𝐴𝐶𝑇𝑂𝑅 = (𝐾𝑔)

DONDE: El factor = 0.99998635

1. 2. 3. 4.

5.20 ∗ 0.99998635 = 5.199 6.80 ∗ 0.99998635 = 6.799 7.00 ∗ 0.99998635 = 6.999 8.20 ∗ 0.99998635 = 8.199

⇝ 5,200 ⇝ 6,800 ⇝ 7.000 ⇝ 8,200

Formula:

𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 =

𝐹𝑈𝐸𝑅𝑍𝐴 𝐶𝑂𝑅𝑇𝐴𝑁𝑇𝐸 Á𝑅𝐸𝐴

= (𝐾𝑔/𝑐𝑚2)

DONDE: El área= 100 cm2

1. 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒1 =

5.200

2. 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒2 =

6.800

3. 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒3 =

7.00

100

100

100

= 0.052(𝐾𝑔/𝑐𝑚2)

= 0.068(𝐾𝑔/𝑐𝑚2)

= 0.070(𝐾𝑔/𝑐𝑚2)

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

42

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

FORMATO DEL ENSAYO DE CORTE:

ENSAYO DE CORTE DIRECTO (NORMA ASTM – D3080)

PROYECTO

:

Construcción de la carretera Inchupalla

FINES

:

Estudio de Suelos

UBICACIÓN

:

UANCV

CALICATA

:

N° 1

PROFUNDIDAD

:

1.60 m

:

CH

ESTADO DE LA MUESTRA

:

INALTERADA

VELOCIDAD DE ENSAYO (MM/MIN)

:

0.50

TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN

:

24

CLASIFICACIÓN

(SUCS)

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

43

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

Espécimen 1

:

0.271 kg/cm2

Espécimen 2

:

0.402 kg/cm2

Espécimen 3

:

0.470 kg/cm2

C=0.18 kg/cm2

ѳ = tan−1 ( ѳ = tan−1 (

𝑇−𝐶 ) 3

0.470 − 0.180 ) 3

ѳ = 5.52

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

44

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CALCULOS DE CAPACIDAD PORTANTE DE ZAPATAS CUADRADAS

PROYECTO

:

Construcción de la carretera Inchupalla

FINES

:

Estudio de Suelos

UBICACIÓN

:

UANCV

CALICATA

:

N° 1

PROFUNDIDAD

:

1.60 m

:

CH

ESTADO DE LA MUESTRA

:

INALTERADA

VELOCIDAD DE ENSAYO (MM/MIN)

:

0.50

TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN

:

24

CLASIFICACIÓN

(SUCS)

Factor de Calicat Ancho Densida Prof. Angulo q. Adm. a Capacidad de Cohesió de qu d de Fricción F.S. (3) carga n Muestr Ciment Natural ciment. (Tn/m2 a (Df)(m Interna(ѳ (kg/cm2 (c) . (B) ) ) ) (gr/cc) ) (m) SUCS Nc Nq Nr CH

0.18

5.52

6.4 9

1.5 7

0.4 5

2m

1.333

0.80

3.673

0.1224

CH

0.18

5.52

6.4 9

1.5 7

0.4 5

2m

1.333

1

4.091

0.1364

CH

0.18

5.52

6.4 9

1.5 7

0.4 5

2m

1.333

1.20

4.510

0.1503

Datos:

Nc

6.49

Nq

1.57

Nr

0.45

C

0.180

Df

0.80-1-1.20

Nota: Los valores de “ Nc, Nq, Nr ” Los hallamos de la tabla de (Vesic,1973) “FACTORES DE CAPACIDAD DE CARGA”

B

2

𝛶𝑛𝑎𝑡

1.333

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

45

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Solución:

𝛶𝑛𝑎𝑡 =

1.207 + 1.259 + 1.533 = 1.333(𝑔𝑟/𝑐𝑐) 3

Formula: 𝑞𝑢 = (1.3 ∗ 𝐶 ∗ 𝑁𝑐) + (𝛶𝑛𝑎𝑡 ∗ 𝐷𝑓 ∗ 𝑁𝑞) + (0.4 ∗ 𝛶𝑛𝑎𝑡 ∗ 𝐵 ∗ 𝑁𝑟)

Donde: Nc, Nq, Nr= Factor de capacidad de carga C= Cohesión Ѳ= Angulo de fricción Df= Altura de zapata B= Base de zapata o ancho Hallamos (𝑞𝑢 ) y (𝑞𝑎𝑑𝑚.):



𝑞𝑢 = (1.3 ∗ 0.18 ∗ 6.49) + (1.333 ∗ 0.80 ∗ 1.57) + (0.4 ∗ 1.333 ∗ 2 ∗ 0.45) = 3.673 𝑞𝑢 =





3.673 = 0.3673(𝑇𝑛/𝑚2) 10 0.3673 𝑞𝑎𝑑𝑚. = 3

𝑞𝑎𝑑𝑚. = 0.1224(𝑘𝑔/𝑐𝑚2)

𝑞𝑢 = (1.3 ∗ 0.18 ∗ 6.49) + (1.333 ∗ 1 ∗ 1.57) + (0.4 ∗ 1.333 ∗ 2 ∗ 0.45) = 4.091 𝑞𝑢 =

4.091 = 0.4091(𝑇𝑛/𝑚2) 10 0.4091 𝑞𝑎𝑑𝑚. = 3

 𝑞𝑎𝑑𝑚. = 0.1364(𝑘𝑔/𝑐𝑚2) MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

46

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL



𝑞𝑢 = (1.3 ∗ 0.18 ∗ 6.49) + (1.333 ∗ 1.20 ∗ 1.57) + (0.4 ∗ 1.333 ∗ 2 ∗ 0.45) = 4.510 𝑞𝑢 =

4.510 = 0.4510(𝑇𝑛/𝑚2) 10 0.4510 𝑞𝑎𝑑𝑚. = 3

 𝑞𝑎𝑑𝑚. = 0.1503(𝑘𝑔/𝑐𝑚2)

9. APLICACIÓN DE LA PRUEBA DE CORTE DIRECTO -

Este ensayo nos permite hallas las capacidad admisible que soportara el suelo antes que se fracture o haya fallas, ya sea por consolidación, por efectos naturales, por el tipo de suelo, etc. Deberemos tener muy en cuenta este ensayo ya que nos permite analizar la capacidad portante que le daremos a nuestras zapatas.

-

El ensayo también es usado para dar la resistencia al corte para lo cual es necesario cortar la muestra de suelo a una velocidad lo suficiente lenta para asegurar la disipación inmediata del exceso de presión intersticial que se produce durante el corte.

-

El ensayo del corte directo ASTM D3080 es bastante popular y utilizado para determinar rápidamente los parámetros de resistencia al corte del suelo, el aparato de corte utilizado para realizar este ensayo. En este ensayo se miden directamente los esfuerzos normal y de corte en el plano de falla que origina el aparato, donde se obtendrán parámetros drenados ya que se permite el drenaje durante el ensayo.

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

47

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

10.

CONCLUSIONES 

Que este ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo.



Que con el método de corte directo se ha llevado resistencia de parámetros de suelo.



Que se debe determinar una buena resistencia al esfuerzo de corte.



Que antes de corregir la desnivelación de un suelo debo de fijarme, y su ángulo de fricción interna, su regresión línea linterna.



Se logró determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.

11.



Se logró determinar el ángulo de fricción interna.



Se logró determinar la cohesión.



Se logró determinar la qadm.

RECOMENDACIONES o

Se puede realizar varios periodos de muestra si el suelo esta inalterado.

o

Mantener las nuestras en un ambiente húmedo controlado mientras se hace el moldeo y la preparación de la máquina de corte y los demás tipos de ensayo.

o

La máquina de corte directo se debe manejar en una velocidad constante en el todo tiempo que dure el ensayo.

o

Se recomienda hacer más estos tipos de trabajo ya que a nosotros como

estudiantes

es

de

mucha

ayuda

para

adquirir

conocimientos más amplios.

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

48

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12.

BIBLIOGRAFIA 

Apuntes de mecánica de suelos II (Ing. Maribel Sanomamani Caty)



Guía de laboratorio (ensayo de corte directo).



https://mecanicadesuelos1unitec.wordpress.com/ensayo-decorte-directo/



ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especifi caciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E154-07.pdf



http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

MECÁNICA DE SUELOS II – VI “C”

49