Trabajo de investigacion corte directo-Universidad Peruana los Andes " filial Lima-Peru

2016ws uE

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA

“Año de la Consolidación Del Mar De Grau”

CARRERA: ING. CIVIL

CURSO: MECANICA DE SUELOS II

CATEDRATICO:

ING. FERNANDO HUCHUYPOMA M.

ESTUDIANTE:

ANTONIO OVIEDO HUAMAN. LEYDDI AROTOMA COCA.

CICLO: VI

CORTE DIRECTO ING. CIVIL

INDICE

DEDICATORIA:………………………………………………………………….(1) INTRODUCCIÓN: ….…………………………………………………..……..(2) ABSTRACT…………..…………………………………………………..……….(3) OBJETIVOS: ….……………………………………………………………….…(4) ANTECEDENTES:……………………………………………………………….(4) MARCO TEÓRICO:…….………………………………………………….…. (5)

- ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS.- CLASIFICACION: ENSAYO NO CONSOLIDADO – NO DRENADO. ENSAYO CONSOLIDADO – NO DRENADO. ENSAYO CONSOLIDADO – DRENADO.- RESISTENCIA AL CORTE DE UN SUELO.- ECUACIÓN DE FALLA DE COULOMB (1776).- VALORES CARACTERÍSTICOS DEL ÁNGULO DE FRICCIÓN DE

ALGUNOS SUELOS.- APLICACIONES DE LOS VALORES OBTENIDOS EN EL

ENSAYO DE CORTE DIRECTO. EQUIPOS Y MATERIALES:……………………………………………….…(9) PROCEDIMIENTO:……………………………………………………………(13)

- PARA SUELO NO COHESIVO.- PARA SUELO COHESIVO.

MECANICA DE SUELOS II Página 2


ANALICIS DE RESULTADO…………………………………………………(17)

CONCLUSIONES:…….……………………………………………..…….….(19) RECOMENDACIONES:……..…………………………………………….. (20) BIOGRAFÍA:.………………………………………..………….……………..(21)

INTRODUCCIONLa 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.

En presente informe realizado por nosotros, de la Escuela

Académico Profesional de Ing. Civil, en donde presentamos

ensayo 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).



ABSTRACT

Evaluation of resistance to normal and shear soil effort to

quantify parameters required for solving problems related to the

resistance of the ground , which allows us to analyze problems

of soil stability such as the study of slope stability for roads,

determining the ability of support foundations , the lateral

pressure on earth retaining structures .

In this report made by us , the Academic Professional Civil

School Ing . , Where present assay to determine the shear

strength of soil, as is the direct shear test is a more accurate

test test simple but slightly less than the triaxial compression

test , but its study is indispensable compression and the results

are approximate and can give us an idea of soil behavior when

subjected to stresses ( shear and normal) .



OBJETIVOS:

GENERAL. Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del

suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.

ESPECIFICOS. Determinar el ángulo de fricción interna.

Determinar la cohesión.

Comprender el comportamiento del suelo.

Comprender la curva de esfuerzo cortante.

Comprender la deformación unitaria.

ANTECEDENTES:



El ensayo de corte directo es el más antiguo de los ensayos de la Mecánica de Suelos y, todavía hoy, se continua utilizado para estudiar los suelos en rotura, debido a su sencillez de ejecución.

Sin embargo, su procedimiento ha variado muy poco durante todo este tiempo. Dicho procedimiento se encuentra normado por la “American Society of Testing and Materials” (ASTM). La norma de la ASTM que se encuentra actualmente vigente para esta prueba es la ASTM D-3080-04, establecida por el comité D18.05.

I. MARCO TEORICO:

ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS

El ensayo de corte directo se realiza sobre una muestra de suelo situada dentro de una caja de metal dividida en dos piezas: la mitad superior y la mitad inferior. Simultáneamente la muestra es sometida a una carga normal constante y a un esfuerzo lateral que se va incrementando en forma progresiva. Mientras se realiza el ensayo se toma nota del esfuerzo aplicado y el desplazamiento producido entre los dos bloques. El ensayo se realiza un mínimo de dos veces con diferentes cargas normales.

Aparato de corte directo



CLASIFICACIÓN: - ENSAYO NO CONSOLIDADO – NO DRENADO: el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal. Si el suelo es cohesivo y saturado se desarrollara exceso de presión de poros.

- ENSAYO CONSOLIDADO – NO DRENADO: se aplica fuerza normal, se observa el movimiento vertical del deformímetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante.

- ENSAYO CONSOLIDADO – DRENADO: la fuerza normal se aplica, 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.

Resistencia al corte de un sueloEsta 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.

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=Esel esfuerzonormal total enel planode falla .

φ=Esel ángulo de fricción del suelo( por ejemplo ,arena)


CORTE DIRECTO ING. CIVIL c=Es la cohesióndel suelo( por ejemplo,arcilla) .

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 φSuelo 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)

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. 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.



Valores característicos del ángulo de fricción de algunos suelos:

Aplicaciones De Los Valores Obtenidos En El Ensayo De Corte Directo:

El ensayo de cizalladora directa es adecuado para la determinación

relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales

drenados y consolidados. Debido a que las trayectorias de drenaje a

través de la muestra son cortas, se permite que el exceso de presión en

los poros sea disipado más rápidamente que con otros ensayos

drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos

inalterados, re moldeados o compactados.

Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al

corte en una situación de campo donde ha tenido lugar una completa

consolidación bajo los esfuerzos normales actuales. La ruptura ocurre

lentamente bajo condiciones drenadas, de tal manera que los excesos



de presión en los poros quedan disipados. Los resultados de varios

ensayos pueden ser utilizados para expresar la relación entre los

esfuerzos de consolidación y la resistencia a la cizalladora en

condiciones drenadas.

Durante el ensayo de cizalladora hay rotación de los esfuerzos

principales, lo que puede o no corresponder a las condiciones de campo.

Aun más, la ruptura puede no ocurrir en un plano de debilidad, puesto

que ella tiene que ocurrir cerca de un plano horizontal en la parte media

del espécimen. La localización fija del plano de ruptura en el ensayo

puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo

largo de planos reconocidamente débiles dentro del material del suelo y

para analizar las interfaces entre materiales diferentes.

El intervalo de los esfuerzos normales, la velocidad de deformación y las

condiciones generales del ensayo deben ser seleccionada s para reflejar

las condiciones especificas del suelos que se está investigando.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

a) Equipo de Corte



b) Caja de Corte ( Mitad superior e inferior, placa superior, placa inferior, tornillos de seguridad)

Mitad Superior e inferior

Placa Superior

Placa inferior



Tornillos de seguridad

c) Equipo compactador



d) Molde

e) Cronómetro

f) Deformímetro

g) Espátula



h) Material

Muestra del suelo inalterada

III. PROCEDIMIENTO: PARA SUELO NO COHESIVO

1. Se procede a pesar la muestra de arena (seca o mojada) con el

contenido de humedad conocido con exactitud, para lograr realizar 3

ensayos a la misma densidad.

2. Armar con cuidado la caja de corte, para no tener alguna separación

entre la caja y los tornillos de empalme, fijar la caja en posición. Obtener

la sección transversal de la muestra.



3. Colocar cuidadosamente la arena en la caja de corte hasta cerca de 5

mm.

4. Se aplica la carga vertical y se coloca el dial para determinar el

desplazamiento vertical (se debe incluir el peso del pistón de carga y la

mitad superior de la caja de corte en el peso). Para ensayos

consolidados, registrar en el dial el desplazamiento vertical y comenzar

el ensayo, solo cuando el asentamiento ha parado. Para suelos no

cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de Pv.

5. Separar dos partes de la caja de corte desplazando los tornillos

espaciadores en se encuentran en la parte superior de la caja de corte.

El espacio desplazado debería ser ligeramente superior (al ojo) que el

tamaño más grande de partículas presentes en la muestra.

6. A continuación se debe fijar el bloque de carga apretando los tornillos de

fijación provistos para tal propósito a los lados de la parte superior de la

caja de corte. Inmediatamente después separar los tornillos

espaciadores de manera que se libere la parte inferior de la caja de

corte; en este momento la carga normal, la mitad de la carga de la caja

de corte, y el bloque o pistón de carga se encuentran actuando sobre la

muestra de suelo.

7. Ajustar el deformímetro de carátula (0.01 mm/división) para medir el

desplazamiento en cortante.

8. Para ensayos Saturados, saturar la muestra llenando la caja de corte y

permitiendo transcurrir suficiente tiempo para que tenga lugar la

saturación. Asegurarse de que las piedras porosas que se encuentran

en la caja de corte estén saturadas si el suelo al ensayarse contiene

alguna humedad.

9. Comenzar la carga horizontal y tomar lecturas del deformímetro de

carga, del deformímetro de desplazamiento cortante, y del deformímetro



vertical (cambio de volumen). Si el ensayo es de tipo deformación

unitaria controlada, se deben tomar esas lecturas ha desplazamientos

horizontales de: 5,10 y cada 10 ó 20 unidades de desplazamiento

horizontal. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0. A no

más de 2 mm/min. No utilizar tasas de deformación unitaria más rápidas,

pues existe el peligro de que se presente pico de carga cortante entre

dos lecturas. La tasa de deformación unitaria debería ser tal que la

muestra “falle” entre 3 y 5 minutos.

10.Retirar la arena de la caja de corte y repetir los pasos del 1 al 8 sobre

por lo menos dos muestras adicionales y a una densidad dentro de los

5g y no más de 10g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer

ensayo. Asegurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utilizando

las marcas de referencia del paso 3. En el paso 4 usar un valor diferente

de Pv para cada ensayo (se sugiere doblar la carga exterior, por

ejemplo: 4, 8,16 Kg mas el peso del bloque o pistón de carga para estos

tres ensayos ó 5, 10,20 Kg, etc.)

PARA SUELO COHESIVO

1. Moldear cuidadosamente tres muestras de mismo tamaño y en lo

posible de la misma densidad, tomadas de una muestra de bloque

grande, o de una muestra de tubo. Utilizar un anillo cortante de manera

que el tamaño pueda ser controlado. Cualquier muestra con un peso

apreciablemente diferente de las otras muestras debe descartarse y en

su lugar moldear otra muestra.

2. Retroceder la separación y el agarre de los tornillos guía en la parte

superior de la caja de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de



que las piedras porosas están saturadas a menos que se vaya a

ensayar un suelo seco. Medir las dimensiones de la caja de corte para

calcular el área de la muestra.

3. Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. La

muestra debe ajustar perfectamente en la caja y llenarla hasta cerca de

5 mm de la parte superior de la caja de corte. Colocar el bloque o pistón

de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal P y ajustar el

deformímetro de carátula vertical. Para un ensayo consolidado es

necesario controlar el deformímetro vertical igual que para el ensayo de

consolidación para determinar cuando la consolidación haya terminado.

4. Separar cuidadosamente las mitades de la caja de corte dejando una

pequeña separación apenas mayor que el tamaño de la partícula más

grande que presente el suelo, retroceder los tornillos de separación y

empalmar la cabeza de carga en un sitio utilizando los tornillos.

Asegurarse de que la carga normal refleje la fuerza normal más el peso

del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte. Tener

cuidado al separar la caja de corte cuando se ensaya arcillas blandas

porque parte del material puede salir de la caja por la zona de

separación, utilizar en estos casos cargas verticales pequeñas.

5. Colocar el deformímetro de deformación cortante, fijar en cero ambos

deformímetros. Para ensayos saturados en necesario llenar la caja de

corte con agua y esperar un tiempo hasta que se produzca la saturación

de la muestra.

6. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del

deformímetro de carga, desplazamiento de corte y desplazamientos

verticales (de cambio de volumen). Si el ensayo se hace a deformación

unitaria controlada tomar estas lecturas al desplazamientos horizontales

de 5, 10 y cada 10 ó 20 unidades del deformímetro de desplazamiento

horizontal. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0.5-2

mm/min.



7. Remover el suelo y tomar una muestra para contenido de humedad.

Repetir los pasos del 2 al 6 para dos muestras adicionales.

IV. ANALICIS DE RESULTADOLos resultados obtenidos al graficar el esfuerzo versus el desplazo

horizontal nos permitirá obtener los esfuerzos máximos del suelo; una vez

obtenido esto, realizamos la gráfica de esfuerzo versus la presión ha la que

es sometido el suelo y obtenemos la siguiente gráfica:



Le agregamos a la gráfica una línea de tendencia que nos permite observar

que uno de los puntos tiene cierta dispersión, por tanto se aplicara la regresión

lineal para poder corregir esta dispersión:

Con esto obtenemos los valores a y b de la ecuación lineal. Aplicando las

ecuaciones correspondientes:



Por lo tanto la ecuación que nos permitirá corregir la desviación es:

V. CONCLUSION:

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



Se ha encontrado que los parámetros de suelo T y C obtenidos

por el método de corte directo son casi tan confiables como los

valores triaxiales, por tanto son resultados que se pueden

adoptar para diseñar de acuerdo al tipo de obra requerida.

Antes de corregir la desviación la cohesión del suelo es de 0.79

y el ángulo de fricción interna de 9.09°, una vez realizada la

regresión lineal, el valor de la cohesión es de 0.74 y el ángulo de

fricción interna de 7.45°.

VI. RECOMENDACIONES:

Se pueden necesitar 6 muestras si el suelo esta inalterado.



Mantener las muestras en ambiente de humedad controlada

mientras se hace el moldeo, la preparación de la máquina

de corte y los demás tipos de ensayo.

La manivela de la máquina de corte directo debe manejarse

a una velocidad constante todo el tiempo que dure el

ensayo

VII. BIBLIOGRAFIA:

http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica8.htm


http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica8.htm


http://www.lms.uni.edu.pe/Ensayo%20de%20corte%20directo.pdf

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/

manual_laboratorio/cortedirecto.pdf

http://es.slideshare.net/Carolina_Cruz/ensayo-de-corte-directo

http://es.slideshare.net/edyroocampo/45604371-

ensayodecortedirecto

https://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos

https://www.youtube.com/watch?v=hD3owDOM3hg

IZQUIERDO SILVESTRE.FA. (2001): “Cuestiones de Geotecnia y

Cimientos”. Ed. UPN

Whitlow, R.; (1994): Fundamentos De Mecánica De Suelos.


https://www.youtube.com/watch?v=hD3owDOM3hg

http://es.slideshare.net/edyroocampo/45604371-ensayodecortedirecto

http://es.slideshare.net/edyroocampo/45604371-ensayodecortedirecto

http://es.slideshare.net/Carolina_Cruz/ensayo-de-corte-directo

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/cortedirecto.pdf

http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/cortedirecto.pdf

http://www.lms.uni.edu.pe/Ensayo%20de%20corte%20directo.pdf

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