CONTENIDO

1. INTRODUCCION

2. OBJETIVOS

3. MARCO TEÓRICO

Ensayo de corte directo

Desplazamiento lateral relativo

Estado de esfuerzos en condiciones de falla para un espécimen

4. EQUIPOS

5. VENTAJAS DEL ENSAYO

6. LIMITACIONES DEL ENSAYO

7. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

8. CONCLUSIONES

ANEXOS

1._INTRODUCCIÓN

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:

Por deformación elástica de las partículas. Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la

evacuación del líquido existente en los huecos entre las partículas. Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al

deslizamiento de una gran masa de suelo. El primer caso es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la práctica. El segundo caso corresponde al fenómeno de la consolidación. El tercer caso, 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 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.

2._OBJETIVOS

Determinar el valor de la cohesión, así como el ángulo de fricción interna de un suelo sometido a esfuerzo cortante.

Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra, valor que entre otras cosas nos será muy útil para el cálculo de la estabilidad de taludes.

3._MARCO TEORICO

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.

Desplazamiento lateral relativo:

Desplazamiento horizontal de la mitad superior de la caja de la cizalladura respecto a la mitad inferior.

Estado de esfuerzos en condiciones de falla para un espécimen:

Normalmente se cepta que la falla corresponde al máximo esfuerzo de cizalladura alcanzado, o al esfuerzo de cizalladura cuando ha tenido lugar del 15% al 20% de desplazamiento lateral relativo. Dependiendo del comportamiento del suelo y de la aplicación en el campo pueden definirse otros criterios más adecuados.

4._EQUIPOS

Aparato de cizalladura: Instrumento diseñado y construido para contener de manera segura la muestra entre dos bloques porosos de tal modo que no se aplique un torque a la muestra. El aparato de cizalladura debe estar en condiciones de aplicar un esfuerzo normal a las caras del especimen, medir el cambio de espesor del especimen, permitir el drenaje del agua a través de los bloques porosos en las fronteras superior e inferior de la muestra y de sumergir la muestra en agua.

El aparato debe ser capaz de aplicar una fuerza de cizalladura al espécimen a lo largo de un plano de cizalladura predeterminado (cizalladura simple) paralelo a las caras de la muestra. Los marcos que contienen el espécimen deben ser lo suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el ensayo. Las diferentes partes del aparato de cizalladura, deben ser construidas de un material que no esté sujeto a la corrosión por humedad o por sustancias que se encuentren en el suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce, aluminio, etc. No se permite la combinación de metales que puedan dar lugar a un efecto galvánico.

Figura 1. Aparato de Cizalladura

Caja de cizalladura:

Una caja de cizalladura, circular o cuadrada, hecha de acero inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de alineación. La caja de cizalladura está provista con tornillos de separación, que controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior.

Figura 2. Caja de cizalladura

Bloques permeables (piedras porosas):

Los bloques permeables permiten el drenaje de la muestra de suelo a lo largo de los extremos superior e inferior de la muestra. Los bloques permeables tienen también como función transferir los esfuerzos de cizalladura horizontal del bloque a los bordes superior e inferior del especimen. Los bloques permeables deben consistir de carburo de silicio, oxido de aluminio o un metal que no esté sujeto a la corrosión por sustancias del suelo. El grado adecuado del bloque depende del suelo que se vaya a analizar. La permeabilidad del bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo, pero debe tener una textura lo suficientemente fina para prevenir una intrusión excesiva en los poros del bloque. El diámetro o anchura del bloque poroso o de la platina superior debe ser de 0.2 mm a 0.5 mm menos que la medida interior de la caja. Si el bloque tiene como función

transferir los esfuerzos horizontales del suelo, debe ser lo suficientemente rugoso para desarrollar una adherencia por fricción.

Este efecto se puede conseguir con chorro de arena o maquinado del bloque, pero su superficie no debe ser tan irregular que cause grandes concentraciones de esfuerzos en el suelo.

Figura 3. Bloques permeables

5-VENTAJAS DEL ENSAYO

El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo.

El principio básico es fácilmente comprensible.

La preparación de la muestra no es complicada.

El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales

que contienen grandes partículas que serían muy caras de ensayar

por otros medios.

Puede medirse el ángulo de fricción entre suelo y roca, o entresuelo

y otros materiales.

El ensayo Triaxial es, relativamente, mucho más difícil de ejecutar e

interpretar, especialmente si se toman medidas de presión de poros.

6.-LIMITACIONES DEL ENSAYO

La muestra está obligada a fallar en un plano predeterminado.

La distribución de esfuerzos en ésta superficie no es uniforme.

No es posible controlar el drenaje de la muestra, sólo se puede variar

la velocidad de desplazamiento.

No puede medirse la presión de poros.

Las deformaciones aplicadas están limitadas por recorrido máximo

de la caja.

El área de contacto entre las dos mitades de la muestra disminuye a

medida que se realiza el ensayo. Pero como afecta a t y a σ en la

misma proporción, el efecto en la envolvente de Coulomb es

despreciable.

7._PREPARACION DE LA MUESTRA

Muestras inalteradas:

Prepare los especímenes a partir de muestras grandes inalteradas o de muestras obtenidas de acuerdo con la Norma D1587 u otros procedimientos de muestreo inalterado con tubos. Las muestras inalteradas deben ser preservadas y transportadas como se define para las muestras de los grupos C o D en la Norma D4220. Manipule los especímenes cuidadosamente para minimizar la alteración, los cambios en la sección transversal o la perdida en el contenido de humedad.

Si hay lugar a compresión o cualquier otro tipo de alteración notoria por el extractor, parta longitudinalmente el tubo de muestreo o córtelo en pequeñas secciones para facilitar la remoción del especimen con un mínimo de alteración. Prepare muestras recortadas, siempre que sea posible en un ambiente que minimice los cambios de humedad del especimen.

8._CONCLUSIONES

El ensayo de corte directo es más apropiado para suelos de falla plástica como arenas sueltas y arcillas blandas; en arcillas (a excepción que sea un CL) no es posible determinar parámetros efectivos si no totales.

El ángulo de cohesión es mucho menor en suelos finos que un suelo que será granular.

Por ser nuestro estrato ML o sea con presencia de finos nuestro ángulo de cohesión va a ser bajo.

El ángulo de fricción interna es de 21C.

La cohesión que existe es de 0.57kg/cm2.

Los resultados sólo son válidos para la zona estudiada.

ANEXOS

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela profesional de ingeniería civilLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directoCarga de 0.5 Kg/cm2

CALCULO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE: Proyecto: Edificación Lugar: Lambayeque Perforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Numero de anillo 12Peso de anillo 83.4 gP.anilllo+P.muestra Húmeda natural 322.3 gP.anillo+P.muestra Saturada 348 gP.muestra seca 328.25 g% Humedad 8.34%Área de anillo 41.06 cm2Volumen de anillo 142.87 cm3Densidad Húmeda 2.34 g/cm3Densidad Seca 2.16 g/cm3Esfuerzo aplicado 0.5 kg/cm3

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela profesional de ingeniería civilLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directoCarga de 0.5 Kg/cm2

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE:Proyecto: Edificación Lugar: LambayequePerforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Dial Horiz. Desplazamiento Horiz. Dial de CarFuerza de

Corte Esf. Corte l/s10 0 0 0.000 0.000 0.000

9.37 0.63 14 22.581 0.562 1.1258.31 1.69 16 25.806 0.643 1.2857.33 2.67 17 27.419 0.683 1.3666.25 3.75 17.5 28.226 0.703 1.4065.22 4.78 18 29.032 0.723 1.4464.13 5.87 18 29.032 0.723 1.4463.15 6.85 18.2 29.355 0.731 1.4622.11 7.89 18.5 29.839 0.743 1.486

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURAEscuela profesional de ingeniería civil

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directoCarga de 1.0 Kg/cm2

CALCULO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE: Proyecto: Edificación Lugar: Lambayeque Perforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Numero de anillo 22Peso de anillo 83 gP.anilllo+P.muestra Húmeda natural 321.2 gP.anillo+P.muestra Saturada 326.41 gP.muestra seca 324.9 g% Humedad 10.84%Área de anillo 40.94 cm2Volumen de anillo 142.48 cm3Densidad Húmeda 2.53 g/cm3Densidad Seca 2.28 g/cm3Esfuerzo aplicado 1.0 Kg/cm2

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela profesional de ingeniería civilLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directo

Carga de 1.0 Kg/cm2

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE:Proyecto: Edificación Lugar: LambayequePerforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Dial Horiz. Desplazamiento Horiz. Dial de CarFuerza de

Corte Esf. Corte l/s10 0 0 0.000 0.000 0.000

9.19 0.81 12.5 20.161 0.492 0.4928.32 1.68 14.7 23.710 0.579 0.5797.33 2.67 16.5 26.613 0.650 0.6506.3 3.7 18 29.032 0.709 0.7095.23 4.77 18.7 30.161 0.737 0.7374.27 5.73 19.4 31.290 0.764 0.7643.35 6.65 19.5 31.452 0.768 0.7682.36 7.64 19.7 31.774 0.776 0.776

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela profesional de ingeniería civilLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directoCarga de 1.5 Kg/cm2

CALCULO DE CONTENIDO DE HUMEDAD

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE: Proyecto: Edificación Lugar: Lambayeque Perforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Numero de anillo 3Peso de anillo 82.2 gP.anilllo+P.muestra Húmeda natural 320 gP.anillo+P.muestra Saturada 361.12 gP.muestra seca 224.95 g% Humedad 18.28%Área de anillo 40.94 cm2Volumen de anillo 142.89 cm3Densidad Húmeda 1.86 g/cm3Densidad Seca 1.57 g/cm3Esfuerzo aplicado 1.5 kg/cm3

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL SUSTEMAS Y ARQUITECTURA

Escuela profesional de ingeniería civilLABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO de corte directoCarga de 1.5 Kg/cm2

DATOS PROPORCINADOS POR EL SOLICITANTE:Proyecto: Edificación Lugar: Lambayeque

Perforación: C-1 Muestra: M-2 Profundidad: 0.50-1.0

Dial Horiz Desplazamiento Horiz. Dial de CarFuerza de

Corte Esf. Corte l/s10 0 0 0.000 0.000 0.000

9.29 0.71 15 24.194 0.596 0.3978.34 1.66 19.5 31.452 0.775 0.5167.25 2.75 22.7 36.613 0.902 0.6016.2 3.8 24.2 39.032 0.961 0.6415.12 4.88 26 41.935 1.033 0.6894.09 5.91 26.3 42.419 1.045 0.6973.11 6.89 27.2 43.871 1.081 0.7202.16 7.84 27.2 43.871 1.081 0.720

Con los datos obtenidos podemos hacer la gráfica de esfuerzo cortante, siendo ésta la siguiente:

De la cual obtenemos los siguientes datos: Cohesión ( C ) = 0.57 kg/cm2 Angulo de fricción interna ( ) = 21