UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO

CAMPUS GUANAJUATO, DIVISION DE INGENIERIAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL

Laboratorio de Mecánica de suelos II

GRUPO 701C

BRIGADA UNICA

Práctica 06

P R U E B A D E C O R T E D I R E C T O

Docente: Méndez Jaramillo J. Alejandro

INTEGRANTES

Mata Díaz Mary Ann NUA 413285

Moreno Torres José Manuel NUA 277330

Solís Gonzales Luis Fernando NUA 277453

Torres Arriaga Leonardo

Torres Vega Damián Antonio NUA 308770

Vargas Arias José Jesús NUA 379061

Villegas Aguilar Sandra del Carmen NUA 192028

Zamudio González Diego Eliel NUA 372555

FECHA DE ENTREGA: OCTUBRE 6, 2015

INTRODUCCION A LA PRACTICA 06

El objetivo de realizar los ensayos de corte directo a muestras de suelo, es la determinación de su

resistencia, cuando este se somete a fatiga y a deformaciones al aplicar una carga, las cuales se

presentaran en el terreno.

¿Cómo poder saber este conocimiento?

En laboratorio de suelos, se utiliza la máquina de corte directo, el cual consiste en una caja

metálica de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella

colocamos la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos. Aplicamos una carga

vertical de confinamiento (PV ¿ , posteriormente unacarga horizontal (PH ) , la cual es creciente

y provoca el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra.

La figura resume la parte anterior

¿Qué sigue?

Al realizar el ensayo, induce la falla a través de un plano determinado. En este plano de falla,

actúan dos esfuerzos:

Un esfuerzo normal, aplicado externamente debido a la carga vertical (σ N )

Un esfuerzo cortante, al aplicar la carga horizontal (τ N ¿

Estos esfuerzos actúan a través de dividir las fuerzas (horizontal y vertical) entre el área de la

muestra (A) y deberán satisfacer la ecuación de Coulomb.

τ=σ∗tangenteϕ+cohesión

Interpretación Matemática

La resistencia al corte depende de la cohesión (c) y del ángulo de fricción interna (ϕ ¿.

Cuando aplicamos la fuerza horizontal, las deformaciones que se presentan, se van midiendo y con

estos valores, y es posible graficar la tensión de corte (τ ), como función de la deformación en el

plano de corte. Así podemos graficar el punto máximo de tensión de corte como la resistencia al

corte del suelo.

Los valores deτ , los llevamos al gráfico en función del esfuerzo normal σ N , obteniendo la recta

intrínseca (figura 2), colocando a τ como nuestra ordenada y a σ Ncomo nuestra abscisa. El ángulo

que forma esta recta con la horizontal, genera a ϕ, y la intersección con el eje τ , la cohesión.

Por otra parte, los valores de la cohesión y el ángulo de fricción interna dependen esencialmente

de la permeabilidad del suelo y la velocidad del ensayo.

Los ensayos de corte directo, realizados en laboratorio, según exista drenaje y consolidación de la

muestra, se clasifican en tres tipos:

Ensayo no consolidado, no drenado (UU)

Ensayo rápido, donde el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal ( PV ), si

el suelo es cohesivo y saturado, tiene un exceso de presión de poros. La recta intrínseca em el

diagrama de tau versus sigma, obliga a hacer cero el ángulo de fricción interna.

Es decir τ=cU

No se permite el drenaje de la muestra en todo el ensayo.

Ensayo consolidado no drenado (CU)

En este ensayo se permite que la muestra drene o se consolide durante la aplicación de la carga

vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo cortante, se nulifiquen las presiones

intersticiales, pero no durante la aplicación del esfuerzo cortante. Esta tensión es rápida para que

la presión de poros no se pueda disipar en el transcurso del ensayo.

Estos ensayos no se utilizan en suelos permeables y es necesario el movimiento vertical durante la

consolidación (drenaje) para conocer cuándo se ha producido por completo.

Ensayo consolidado drenado (CD)

La velocidad de corte es lenta y se permite el drenaje de la muestra durante todo el ensayo siendo

las presiones intersticiales nulificadas, durante la aplicación del esfuerzo cortante, lo que implica

que

ϕ=ϕ , c=c , σ=σ ,

Por otra parte, según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos pueden ser de

dos tipos:

Ensayos de tensión controlada

Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta que se llegue a la

estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente, hasta que llega

un momento en que las deformaciones no se estabilizan, con lo cual sobrepasamos la

carga de rotura.

Ensayos de deformación deformada

La mitad móvil de la caja se desplaza a una velocidad determinada; los esfuerzos

horizontales se van midiendo con un anillo dinamométrico conectado en serie con la

fuerza horizontal.

OBJETIVO

Conocer la aplicación de la prueba de corte directo en un suelo y con la muestra de suelo,

obtener su resistencia a corte y su esfuerzo normal, su confinamiento y deformación, y de

esta manera graficarlo.

MATERIAL Y EQUIPO

Muestra de suelo inalterada

Vernier analógico

Rasurador laminar

Charola

Balanza con aproximación de 0.01 gramos

Recipiente con agua

Maso de madera

Caja de corte directo

Pesas

2 balanzas

Horno para muestras

Herramientas y accesorios

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

Tomar una muestra, la cual se sacará el contenido

de humedad existente, se seca en la estufa, una vez

encontrado el dato, se agregará agua para obtener el

contenido de humedad necesario para llevar a cabo el

ensayo.

Dejar reposar la muestra durante 24 hrs.

Tomar, de la muestra, la porción necesaria, de

acuerdo al volumen de las cajas de corte directo.

obtener el volumen del marco, midiendo su longitud por lada así como su espesor.

Para llenar el volumen, pesar la muestra

golpeándolo con un mazo, separándola en varias capas,

se compactará hasta el ras de la caja de corte directo.

Una vez compactada la muestra dentro del marco lo que hicimos fue pesar la muestra obteniendo el peso del suelo compactado al restarle el peso del marco.

Luego lo llevamos al carrito en el cual con los tornillos levantamos 2mm, pusimos dentro del carrito la piedra porosa.

Sacamos la muestra del marco ejerciendo presión sobre esta, posicionándose dentro del carrito.

Colocamos sobre de esta una piedra porosa ya montado lo llevamos a la máquina de corte directo.

Aplicar la caja vertical (PV ) y se coloca el dial para determinar el desplazamiento vertical

(Incluir el peso del pistón de carga y la mitad

superior de la caja de corte en el peso PV )

En ensayos consolidados, se comienza

cuando el asentamiento se ha detenido;

en suelos cohesivos esto puede hacerse a

partir de la aplicación de PV

Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el deformímetro para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados se debe saturar la muestra el tiempo necesario).

Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas lecturas a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades.

La tasa de deformación unitaria debe ser del orden de 0,5 a no más de 2 mm/min. y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de carga vertical (se sugiere doblar la carga).

- Método para suelos cohesivos. Se moldean 3 o 4 probetas de una muestra de suelo inalterada, utilizando un anillo cortante para controlar el tamaño. Se ensambla la caja de corte, se saturan las piedras porosas y se mide la caja para calcular el área (A) de la muestra. Se colocan la muestra en la caja de corte, las piedras porosas y el pistón de carga sobre el suelo, la carga normal P v y se ajusta el deformímetro vertical. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformímetro vertical igual que en el ensayo de consolidación para determinar cuando la consolidación haya terminado. Luego, se separan las mitades de las cajas de corte dejando una pequeña separación y se empalma la cabeza de carga, asegurando que la carga normal refleje la fuerza normal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte.

Acoplar el deformímetro de deformación cortante y se fija en cero tanto el deformímetro horizontal como vertical (en ensayos saturados se llena la caja con agua y se espera la saturación de la muestra).

Aplicar la carga de corte tomando lecturas del deformímetro de carga, de desplazamientos de corte y verticales (cambios de volumen).En ensayos de deformación controlada, las lecturas se toman a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades.

Al finalizar el ensayo, se remueve el suelo y se toman muestras para determinar el contenido de humedad. El procedimiento se repetirá para las muestras adicionales.

Cálculos y resultados:

Wmolde=244 g

Vol .molde=196.51cm3

Wsuelo=Vol∗γ ; Siendo γ=1.7 g /cm3

Wsuelo = 334.07 g

Después de rellenado y apisonado por capas el suelo en el molde, encontramos el peso del suelo más el molde:

Wm+s=576.4 g

Wsuelo=Wm+s−Wm=332.4 g

DiferenciaW=Wsuelo1−Wsuelo2=334.07−332.4=1.67 g

Contenido dehumedad

Wm=80.04 g

Ws=68.25 g

%w=Wm−WsWs

=80.04−68.2568.25

=17.27%

Área, volumen ,áreacorregida :

Área=Lprom∗Lprom

Volumen=área∗eprom

Área =9.975∗9.975=99.501cm2

Volumen=99.501∗1.975=196.514475cm3

Datos Muestra Li(cm) 9,97L2(cm) 9,98Lprom 9,975área (cm2) 99,500625e1(espesor(cm)) 1,99e2(espesor (cm)) 1,96eprom(cm) 1,975volumen(cm3) 196,5137344

Deformación :

ε=deformacion unitaria

Lo=longitudinicial

δ=elongacion

δ=0.2mm

Lo=9.975cm( 10mm1cm )=99.75mm

ε= δLo

= 0.299.7

Carga por Normal (kg) :

Brazode palanca=10veces el σ

Brazode palanca=20kg

σ=2kg

Normal=Lecturade normal∗brazo de palanca

Carga por Cortante(kg) :

Cortante=−5.14413+0.25054∗Lectura Cortante−0.0000792959∗(LecturaCortante)2+4.13745E-8

Esfuerzonormal :

σ= normalárea corregida

= Kg

cm2

Esfuerzocortante :

σ= cortanteárea corregida

= Kg

cm2

Lectura a 0.2

Lectura normal

Lectura cortante Deformación

Normal(Kg)

Cortante (Kg)

Área corregida

(cm2)

Esfuerzo normal

(Kg/cm2)

Esfuerzo cortante(kg/cm2

)

0 4 86 0,0000 80 15,8145 99,5006 0,8040 0,15890,2 4 118 0,0020 80 23,3136 99,4806 0,8042 0,23440,4 3,99 130 0,0040 79,8 26,0839 99,4606 0,8023 0,26230,6 3,97 150 0,0060 79,4 30,6503 99,4406 0,7985 0,30820,8 3,93 191 0,0080 78,6 39,8132 99,4206 0,7906 0,4005

1 3,91 226 0,0100 78,2 47,4242 99,4006 0,7867 0,47711,2 3,9 319 0,0120 78 66,7038 99,3806 0,7849 0,67121,4 3,89 360 0,0140 77,8 74,7678 99,3606 0,7830 0,75251,6 3,89 373 0,0160 77,8 77,2690 99,3406 0,7832 0,77781,8 3,9 381 0,0180 78 78,7948 99,3206 0,7853 0,7933

2 3,9 413 0,0201 78 84,7969 99,3006 0,7855 0,85392,2 3,9 422 0,0221 78 86,4557 99,2806 0,7857 0,87082,4 3,9 431 0,0241 78 88,1016 99,2606 0,7858 0,88762,6 3,9 437 0,0261 78 89,1918 99,2406 0,7860 0,89872,8 3,91 443 0,0281 78,2 90,2763 99,2206 0,7881 0,9099

3 3,91 449 0,0301 78,2 91,3550 99,2006 0,7883 0,92093,2 3,91 455 0,0321 78,2 92,4281 99,1806 0,7885 0,93193,4 3,91 461 0,0341 78,2 93,4954 99,1606 0,7886 0,94293,6 3,91 466 0,0361 78,2 94,3805 99,1406 0,7888 0,95203,8 3,92 470 0,0381 78,4 95,0857 99,1206 0,7910 0,9593

4 3,92 475 0,0401 78,4 95,9636 99,1006 0,7911 0,96834,2 3,92 479 0,0421 78,4 96,6631 99,0806 0,7913 0,97564,4 3,92 483 0,0441 78,4 97,3601 99,0606 0,7914 0,9828

4,6 3,92 488 0,0461 78,4 98,2277 99,0406 0,7916 0,99184,8 3,93 493 0,0481 78,6 99,0914 99,0206 0,7938 1,0007

5 3,93 497 0,0501 78,6 99,7795 99,0006 0,7939 1,0079

5,2 3,93 501 0,0521 78,6100,465

0 98,9806 0,7941 1,0150

5,4 3,93 505 0,0541 78,6101,148

1 98,9606 0,7943 1,0221

5,6 3,94 509 0,0561 78,8101,828

5 98,9406 0,7964 1,0292

5,8 3,94 512 0,0581 78,8102,337

2 98,9206 0,7966 1,0345

6 3,94 516 0,0602 78,8103,013

2 98,9006 0,7968 1,0416

6,2 3,94 519 0,0622 78,8103,518

6 98,8806 0,7969 1,0469

6,4 3,94 521 0,0642 78,8103,854

7 98,8606 0,7971 1,0505

6,6 3,95 524 0,0662 79104,357

7 98,8406 0,7993 1,0558

6,8 3,95 527 0,0682 79104,859

2 98,8206 0,7994 1,0611

7 3,95 530 0,0702 79105,359

4 98,8006 0,7996 1,0664

7,2 3,95 533 0,0722 79105,858

1 98,7806 0,7998 1,0716

7,4 3,96 535 0,0742 79,2106,189

7 98,7606 0,8019 1,0752

7,6 3,96 537 0,0762 79,2106,520

8 98,7406 0,8021 1,0788

7,8 3,96 539 0,0782 79,2106,851

2 98,7206 0,8023 1,0824

8 3,96 541 0,0802 79,2107,181

0 98,7006 0,8024 1,0859

8,2 3,96 544 0,0822 79,2107,674

4 98,6806 0,8026 1,0911

8,4 3,97 546 0,0842 79,4108,002

6 98,6606 0,8048 1,0947

8,6 3,97 547 0,0862 79,4108,166

5 98,6406 0,8049 1,0966

8,8 3,97 550 0,0882 79,4108,657

1 98,6206 0,8051 1,1018

9 3,98 552 0,0902 79,6108,983

3 98,6006 0,8073 1,1053

9,2 3,98 554 0,0922 79,6109,309

0 98,5806 0,8075 1,1088

9,4 3,98 555 0,0942 79,6109,471

6 98,5606 0,8076 1,1107

9,6 3,99 557 0,0962 79,8109,796

2 98,5406 0,8098 1,1142

9,8 3,99 559 0,0982 79,8110,120

3 98,5206 0,8100 1,1177

10 3,99 560 0,1003 79,8110,282

1 98,5006 0,8101 1,1196

10 3,99 562 0,1023 79,8110,605

2 98,4806 0,8103 1,1231

10 3,99 564 0,1043 79,8110,927

7 98,4606 0,8105 1,1266

11 3,99 566 0,1063 79,8111,249

5 98,4406 0,8106 1,1301

11 3,99 568 0,1083 79,8111,570

7 98,4206 0,8108 1,1336

11 3,99 569 0,1103 79,8111,731

1 98,4006 0,8110 1,1355

11 3,99 570 0,1123 79,8111,891

3 98,3806 0,8111 1,1373

11 3,99 571 0,1143 79,8112,051

4 98,3606 0,8113 1,1392

12 3,98 573 0,1163 79,6112,371

0 98,3406 0,8094 1,1427

12 3,98 574 0,1183 79,6112,530

6 98,3206 0,8096 1,1445

12 3,98 576 0,1203 79,6112,849

2 98,3006 0,8098 1,1480

12 3,98 577 0,1223 79,6113,008

3 98,2806 0,8099 1,1499

12 3,98 578 0,1243 79,6113,167

3 98,2606 0,8101 1,1517

13 3,99 579 0,1263 79,8113,326

0 98,2406 0,8123 1,1536

13 3,99 580 0,1283 79,8113,484

6 98,2206 0,8125 1,1554

13 3,99 581 0,1303 79,8113,643

1 98,2006 0,8126 1,1573

13 3,99 583 0,1323 79,8113,959

6 98,1806 0,8128 1,1607

13 3,99 583 0,1343 79,8113,959

6 98,1606 0,8130 1,1609

14 3,99 584 0,1363 79,8114,117

5 98,1406 0,8131 1,1628

14 3,99 585 0,1383 79,8114,275

4 98,1206 0,8133 1,1646

14 3,98 585 0,1404 79,6114,275

4 98,1006 0,8114 1,164914 3,98 586 0,1424 79,6 114,433 98,0806 0,8116 1,1667

0

14 3,98 586 0,1444 79,6114,433

0 98,0606 0,8117 1,1670

15 3,98 587 0,1464 79,6114,590

5 98,0406 0,8119 1,1688

15 3,98 587 0,1484 79,6114,590

5 98,0206 0,8121 1,1690

15 3,98 588 0,1504 79,6114,747

9 98,0006 0,8122 1,1709

15 3,98 588 0,1524 79,6114,747

9 97,9806 0,8124 1,1711

15 3,98 589 0,1544 79,6114,905

1 97,9606 0,8126 1,1730

16 3,98 589 0,1564 79,6114,905

1 97,9406 0,8127 1,1732

16 3,98 590 0,1584 79,6115,062

1 97,9206 0,8129 1,1751

16 3,99 590 0,1604 79,8115,062

1 97,9006 0,8151 1,1753

16 3,99 591 0,1624 79,8115,219

0 97,8806 0,8153 1,1771

16 3,99 592 0,1644 79,8115,375

7 97,8606 0,8154 1,1790

17 3,98 592 0,1664 79,6115,375

7 97,8406 0,8136 1,1792

17 3,98 592 0,1684 79,6115,375

7 97,8206 0,8137 1,1795

17 3,98 592 0,1704 79,6115,375

7 97,8006 0,8139 1,1797

17 3,98 592 0,1724 79,6115,375

7 97,7806 0,8141 1,1799

17 3,98 592 0,1744 79,6115,375

7 97,7606 0,8142 1,1802

18 3,98 592 0,1764 79,6115,375

7 97,7406 0,8144 1,1804

τmax=¿ 1.1804σ=¿ 0.8144

Graficando el esfuerzo cortante en las ordenadas y en las abscisas a la deformación tangencial:

Conclusiones:

La calibración es la operación mediante la cual se determina la deformación del aparato, cuando está sometido a la carga de consolidación de tal manera que para cada carga de consolidación, la deflexión del aparato puede ser sustraída de las deformaciones observadas.En consecuencia sólo se registrará la deformación debida a la consolidación de la muestra para el ensayo completo.

Observaciones:

La prueba de corte directo debe realizarse 3 veces para poder tener un parámetro o criterio para poder comparar, sin embargo por fines prácticos y de tiempo en el laboratorio, solo se realizó una vez, esto con fines demostrativos y de aprendizaje.

La diferencia de peso de la muestra de suelo teórico calculado con el obtenido experimentalmente es de 1.67gr, que es prácticamente 0, pues es menos del 0.5% de la masa total de la muestra

El ángulo de fricción interna del suelo se determina en laboratorios, existen algunas tablas como la de Terzagi.

Densidad relativa ángulo de fricción interna muy suelta < 30 suelta 30-32

media 32-35 densa 35-38 muy densa >38

Esta tabla sirve para estimar el ángulo de fricción interna en material granular.

Bibliografía:

Mecánica de Suelos Tomo 1”, Juárez Badillo, Ed. Limusa, 2005, México D.F.

Mecánica de suelos y cimentaciones, Crespo Villalaz, Ed. Limusa.