76351044 ensayo de corte directo

MECANICA DE SUELOS II

ENSAYO DE CORTE DIRECTO


I.- INTRODUCCION

- Este mtodo describe y regula el mtodo de ensayo para la determinacin de la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidacin, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca de un plano de cizalladura determinado por la configuracin del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan tres o ms especmenes, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.

- Los esfuerzos de cizalladura y los desplazamientos no se distribuyen uniformemente dentro de la muestra y no se puede definir una altura apropiada para el clculo de las deformaciones por cizalladura. En consecuencia, a partir de este ensayo no pueden determinarse las relaciones esfuerzo-deformacin o cualquier otro valor asociado, como el mdulo de cizalladura.

- La determinacin de las envolventes de resistencia y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a criterios del ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo.

- Las condiciones del ensayo, incluyendo los esfuerzos normales y la humedad, son seleccionadas para representar las condiciones de campo que se investigan.

II.- OBJETIVOS

1.- Aplicar las cargas requeridas para efectos del ensayo a la muestra de suelo, y a partir de los resultados obtenidos, elaborar la curva Esfuerzo Cortante / Esfuerzo Normal- Desplazamiento Horizontal independientemente para cada aplicacin de carga.

2.- Graficar la curva Esfuerzo Cortante de rotura- Esfuerzo Normal, luego de haber obtenido los valores mximos de esfuerzos aplicados a la muestra de suelo, para cada una de las cargas aplicadas.

3.- Obtener el ngulo de friccin interna y la cohesin C de las muestras obtenidas de la calicata.

III.- EQUIPO Y MATERIALES

- Muestra inalterada obtenida de la calicata.

- Balanza de tres escalas con sensibilidad 0.01 gr.

- Cuchillo

- Anillos

- Vernier

- Mquina de Corte Directo.

- Cronmetro.

IV.- MARCO TEORICO

El conocimiento de la resistencia al esfuerzo de corte de los suelos es fundamental en todo problema de estabilidad. El diseo de una estructura, sea esta en fundacin, un terrapln o un muro de contencin requiere que de una evaluacin de la resistencia de los suelos involucrados en ella.

Los mtodos de prueba para la determinacin de factores de los que depende la resistencia al corte estn en funcin del tipo de suelo a ensayar y del grado de apreciacin que se quiera de las caractersticas esfuerzo deformacin y resistencia, todo ello en forma relativa. Los ms comunes son:

a) Compresin Simple.

b) Corte Directo.

c) Compresin triaxial.

d) Corte a torsin.

El ensayo de corte directo fue originalmente normado para suelos puramente friccionantes o no cohesivos (arenas limpias) aunque fue usado tambin en suelos cohesivos, durante mucho tiempo, dado que fue la mquina de corte directo, la nica que exista para tal efecto.

Hoy en da el ensayo de corte directo parece haber sido reemplazado con mucha ventaja por el ensayo de corte triaxial; sin embargo, por su simplicidad y rapidez es preferido por muchos investigadores, considerando adems que en los otros tipos de prueba subsisten an errores bsicos no superados.

El ensayo en la mquina de corte directo est fundamentalmente en el hecho de que en los materiales sin cohesin la resistencia al deslizamiento sobre cualquier plano, a travs del material depende de la presin normal actuando sobre ese plano y del ngulo de friccin interna, es decir, si consideramos 2 bloques slidos en contacto con una fuerza actuante en sentido normal a la superficie de contacto y aplicamos una fuerza horizontal al bloque superior a fin de que se deslice sobre el inferior, aparecer una fuerza que se opondr al movimiento (fuerza de corte) la cual ser igual al valor de la fuerza normal aplicada multiplicada por el coeficiente de friccin, (tg ), es decir:

Fc = FN tg

bsicamente, el ensayo consiste en colocar el suelo en una caja metlica compuesta de dos marcos (superior e inferior) que no se encuentran en contacto, es decir, que la mitad de la muestra est en marco y luego aplicar dos fuerzas:

a) Fuerza normal

b) Fuerza creciente horizontal aplicada en el marco superior en direccin paralela al plano de separacin hasta que se produzca el deslizamiento relativo a lo largo de la superficie de separacin.

La fuerza normal dividido entre la superficie AA nos dar el esfuerzo normal y la fuerza de corte entre la misma superficie nos dar el esfuerzo de corte.As, siguiendo a Coulomb, el esfuerzo cortante necesario para producir la ruptura ser: = tg en la cual es el valor de justo en el momento de iniciarse el deslizamiento. Tanto la deformacin horizontal, como la deformacin vertical del especimen ensayado es medio mediante extensmetros.

La presentacin de los resultados de la prueba, se hace mediante el grfico de Deformacin - Esfuerzo.

V.- PROCEDIMIENTO

1.- Con ayuda del vernier realizar las mediciones de los dimetros de los anillos de metal, para hallar el rea de su seccin transversal, dato que ser utilizado en el momento de la tabulacin.

2.- Pesar los anillos.

3.- Tallar la muestra de suelo con ayuda del cuchillo y enrasarla, obtenindose una seccin transversal homognea, que permita un mejor resultado en el ensayo.

4.- Pesar los anillos con las muestras.

5.- Por metodologa se empezar a realizar los ensayos con la muestra que obtenga el menor peso para lo cual se realizara un ensayo para cada esfuerzo aplicado los cuales sern de 0.5, 1.0 y 1.5 Kg/cm2 .

6.- Se coloca la primera muestra de suelo en la mquina de corte y con la ayuda de tres personas realizar el ensayo que consistir en :

Controlar que la aplicacin del esfuerzo sea constante (para el primer ensayo ser de 0.50 Kg/cm2 ) durante el tiempo de duracin del mismo. Registrar las lecturas del dial horizontal y del dial de carga al mismo tiempo dentro de los intervalos establecidos para efectos del ensayo (cada 15 segundos).

El ensayo finalizar cuando la aguja del dial horizontal se detenga por completo, en ese momento se proceder a retirar la muestra de suelo. El procedimiento se repetir para las otras dos muestras de suelo, con la diferencia que para cada una de ellas los esfuerzos aplicados sern de 1.00 y 1.50 Kg/cm2 respectivamente. Con los valores obtenidos, se obtienen las grficas de Esfuerzo de Corte/Esfuerzo Normal - Desplazamiento horizontal para cada carga aplicada a la muestra de suelo. Obtenidas las curvas y con la tabulacin correspondiente, se obtiene la grfica Esfuerzo Cortante de Rotura/Esfuerzo Normal, para lo cual se trabajar con los valores mximos de cada ensayo realizado. Con la curva final se procede a calcular el ngulo de Friccin y la Cohesin de la muestra de suelo

VI. DATOS TOMADOS


MUESTRA 1

Numero de anillo :16

Peso del anillo :80.19gr

Peso del anillo + muestra humeda natural :321.5gr

Peso de muestra seca :

% Humedad :

Diametro :7.16cm

Area del anillo :cm2

Altura del anillo :3.45cm2

Volumen del anillo :cm3

Densidad seca :

Esfuerzo Normal :0.50kg/cm2

K (constante) :1.6129

TIEMPODIAL HORIZONTALDESPLAZ. HORIZONTALDIAL DE CARGAFUERZA DE CORTEESFUERZO CORTANTE

00'00''10.000.00

15''9.358.90

30''8.3514.30

45''7.4015.40

01'00''6.4015.00

15''5.3514.90

30''4.3514.90

45''3.4014.90

02'00''2.7014.00

15''14.00

30''14.00

45''


MUESTRA 2





% Humedad :

Diametro :7.19cm


Altura del anillo :3.45cm


Densidad seca :




00'00''10.000.00

15''9.308.40

30''8.3010.20

45''7.3011.10

01'00''6.2511.20

15''5.3511.40

30''4.3812.00

45''3.3512.10

02'00''2.3012.00

15''11.90

30''11.90

45''11.40

03'00''


MUESTRA 3




Peso de muestra seca :gr

% Humedad :

Diametro :7.14cm




Densidad seca :




00'00''10.000.00

15''9.3512.20

30''8.4218.20

45''7.3419.50

01'00''6.2519.70

15''5.2020.00

30''4.2020.00

45''3.1820.00

02'00''2.1520.00

15''20.00

30''20.00

45''20.00

03'00''

22UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE LOS SUELOS II ENSAYO DE CORTE DIRECTOVII.TABLA DE DATOS CALCULADOS ENSAYO DE CORTE DIRECTO

MUESTRA 1





% Humedad :

Diametro :7.16cm

Area del anillo :40.264cm2


Volumen del anillo :138.911cm3

Densidad seca :




00'00''10.000.000.000.0000.0000.000

15''9.350.658.9014.3550.3570.713

30''8.351.6514.3023.0640.5731.146

45''7.402.6015.4024.8390.6171.234

01'00''6.403.6015.0024.1940.6011.202

15''5.354.6514.9024.0320.5971.194

30''4.355.6514.9024.0320.5971.194

45''3.406.6014.9024.0320.5971.194

02'00''2.707.3014.0022.5810.5611.122

15''14.0022.5810.5611.122

30''14.0022.5810.5611.122

45''


MUESTRA 2





% Humedad :

Diametro :7.19cm


Altura del anillo :3.45cm


Densidad seca :




00'00''10.000.000.000.0000.0000.000

15''9.300.708.4013.5480.3340.334

30''8.301.7010.2016.4520.4050.405

45''7.302.7011.1017.9030.4410.441

01'00''6.253.7511.2018.0640.4450.445

15''5.354.6511.4018.3870.4530.453

30''4.385.6212.0019.3550.4770.477

45''3.356.6512.1019.5160.4810.481

02'00''2.307.7012.0019.3550.4770.477

15''11.9019.1940.4730.473

30''11.9019.1940.4730.473

45''11.4018.3870.4530.453


MUESTRA 3




Peso de muestra seca :gr

% Humedad :

Diametro :7.14cm




Densidad seca :




00'00''10.000.000.000.0000.0000.000

15''9.350.6512.2019.6770.4910.328

30''8.421.5818.2029.3550.7330.489

45''7.342.6619.5031.4520.7860.524

01'00''6.253.7519.7031.7740.7940.529

15''5.204.8020.0032.2580.8060.537

30''4.205.8020.0032.2580.8060.537

45''3.186.8220.0032.2580.8060.537

02'00''2.157.8520.0032.2580.8060.537

15''20.0032.2580.8060.537

30''20.0032.2580.8060.537

45''20.0032.2580.8060.537

VIII.GRAFICOS

MUESTRA 1

MUESTRA 2

MUESTRA 3

DIAGRAMA ENVOLVENTE DE MOHR

ESF. NORMALESF. CORTANTE

XY

0.500.617

1.000.481

1.500.806

COHESION0.445

10.692

IX. REGRESION LINEAL PARA EL ENSAYO DE CORTE

ESF. NORMALESF. CORTANTE

XYXYX2Y2

0.500.6170.3080.2500.381

1.000.4810.4811.0000.231

1.500.8061.2082.2500.649

3.001.9031.9983.5001.261

De donde:y = 0.188x + 0.4456

Luego: Comparando con = c + n tg y = a + xbentonces: y = 0.188x + 0.4456De donde:C = 0.4456tg = 0.188 = 10.692

ANALOGIA DE LA RECTA

- Dada la presencia de cohesin, se deduce que el tipo de muestra contiene materiales finos, es decir material ligante que permite la friccin interna de las partculas del suelo, sin embargo no es predominante ya que esta cohesin es baja.

- La regresin lineal es la manera ms precisa para efectos del clculo de los puntos a ubicar en la grfica de la recta vs n .

X. OBSERVACIONES

- Se requiere tener cuidado en el ingreso de las muestras para efectos del ensayo de cortante, ya que las muestras deben ingresar en orden de menor a mayor peso; y a partir de ello aplicar las cargas correspondientes.- Se dan las lecturas del dial horizontal hasta el minuto 2.- La lectura del dial axial de carga se da hasta que se llega a repetir la misma lectura antes dada.

XI. RECOMENDACIONES

Es recomendable que se hallen los esfuerzos de falla mximos en condiciones de saturacin, es decir en las peores condiciones ,lo cual permitir obtener ptimos resultados en el momento de evaluacin, propuesta y ejecucin del proyecto, e incluso se pueden realizar en estados desfavorables para la construccin de la edificacin.

XII. ANEXO FOTOGRAFICO

Ilustracin 2: Pesando y midiendo anillo.Ilustracin 1: Anillos a utilizar.

Ilustracin 4: Muestra inalterada + anillo.

Ilustracin 3: Muestra inalterada.

Ilustracin 6: Tallando muestra.Ilustracin 5: Haciendo molde de la muestra.

Ilustracin 8: Pesando Muestra.Ilustracin 7: Muestra final.

Ilustracin 10: Equipo de Cizalladura Directo.

Ilustracin 9: Muestras a utilizar.

Ilustracin 11: Tomando datos del ensayo.

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