ENSAYO DE CORTE DIRECTO

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3RESUMEN DEL M~TODO DE ENSAYO Este ensayo consiste en colocar el especimen del ensayo en una caja de cizal ladura directa, aplicar un esfuerzo normal determinado. humedecer o drenar el especimen de ensayo, o ambas cosas, consolidar el especirnen bajo el esfuerzo normal, soltar los marcos que contienen la muestra y desplazar un marco horizontalmente respecto al otro a una velocidad

2-TERMINOLOGIA 2.1 Las definiciones de este mtodo corresponde a los datos en el Norma O 653. 2.2 - O escripcin de trminos propiosdeesta norma. 2.2.1- D esplazamil!lto late'al relatho: desplazamiento horizontal de la mitad superior de la caja decizalladura respecto a la mitad inferior. 2.2.2 E stado de efugzos ei m00idmes de falla para un e;pe:ml!l. Normalmente se acepta que la falla corresponde al mximo esfuerzo decizalladura alcanzado, o al esfuerzo decizalladura cuando ha tenido lugar del 15% al 20% de desplazamiento lateral relativo. O ependiendo del comportamiento del suelo y de la aplicacin en el campo pueden definirse otros criterios ms adecuados.

!ALCANCE ll 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 dzalladura o corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. E 1 ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca a un plano decizalladura determinado por la configracin del aparato de cizalladura G eoeralmentese ensayan tres o ms especmenes, cada uno bajo una car9a 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. l2 - 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 modulo de cizalladura. l3 - 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 quesollcita el ensayo. l4 Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la presencia de partculas de suelo o fragmentos de roca, o ambos(ver el numeral 6). lS Las condiciones del ensayo, incluyendo los esfuerzos normales y la humedad, son seleccionadas para representar las condiciones de campo que se investigan. La velocidad de deformacin debe ser lo suficientemente lenta para asegrar las condiciones de drenaje equivalentes a una presin instersticial nula.

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4-SIGN IFICAOO Y USO 4.1- E 1 ensayo de cizalladura di recta es adecuado para la determinacin relativamente rpida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados. Debido a que las

Flgunl lC


5 EQUIPO 5.1 - A pa rato de cizalladlJra: instrumento diseado 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. E 1 aparato de dzalladura 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 travs de los bloques porosos en las fronteras superior e inferior de la muestra y de sumergir la muestra en agua E 1 aparato debe ser capaz de aplicar una fuerza de cizalladura al especlmen a lo larg de un plano de cizalladura predeterminado (dzalladura simple) paralelo a las caras de la muestra. Los marcos que contienen el especimen deben ser lo suficientemente rgidos para pre\'enir su distorsin durante el ensayo. Las diferentes partes del aparato de dzalladura, deben ser construidas de un material que no est sujeto a la corrosin por humedad o por sustancias que se encuentren en el suelo. por ejemplo acero inoxidable, bronce. aluminio, etc. No se permite la combinacin de metales que puedan dar lu93r a un efecto galvnico.

trayectorias de drenaje a travs de la muestra son cortas, se permite que el exceso de presin en los poros sea disipado ms rpidamente que con otros ensayos drenados. E 1 ensaye puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados, rernoldeados o compectedos, H ey sin embargo una limitacin en el tamao mximo de las partculas presentes en las muestras (ver numeral 8.11). 4.2 Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al corte en una situacin de campo donde ha tenido IU rotacin de los esfuerzos principales, lo que puede o no corresponder a las condiciones decampo. Aun ms, la ruptura puede no ocurrir en un plano de debilidad, puesto que ella tiene que ocurrir cerca a un plano horizontal en la parte media del especimen. La localizacin fija del plano de ruptura en el ensa>1'0 puede ser una ventaja en la determinacin de la resistencia al corte a lo largo de planos reconocidamente dbiles dentro del material del suelo y para analizar las interfases entre materiales diferentes. 4.4 - Los esfuerzosdecizalladura y los desplazamientos no estn distribuidos uniformemente dentro de la muestra y no puede dellnlrse una altura apropiada para calcular las deformaciones de cizalladura o cualquier otra cantidad asociada de inters en geotecnia. La baja velocidad de desplazamiento asegura la disipacin de los excesos de presin de los poros, pero tambin permite el flujo plstico de suelos cohesivos blandos. Debe tenerse cuidado de asegirar que lascondiciones del ensayo representen lascondidones que se estn investigando. 4.5 - El intervalo de los esfuerzos normales, la velocidad de delorrnacin y las condiciones generales del enseyo deben ser seleccionadas para reflejar las condiciones especificas del suelos que se est Investigando.

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5.3 Bloqul!S pirmebll!S U>iroras porosask Los bloques permeables permiten el drenaje de la muestra de suelo a lo larg> de los extremos superior e inferior de la muestra. Los bloques permeables tienen tambien como funcin transferir los esfuerzos de cizalladura horizontal del bloque a los bordes superior e Inferior del especimen. Los bloques permeables deben consistir decarburo de silicio, oxido de aluminio o un ml'tal que no est sujeto a la corrosin por sustancias del suelo. E 1 gado adecuado del bloque depende del suelo que se veya a analizar. La permeabilidad del bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo, pero debe lener una textura lo suficientemenle fina para prevenir una Intrusin excesiva en

5.2 Ca~ de cizalladura: una caja de cizalladura, circular o cuadrada, hecha de acero Inoxidable, bronceo aluminio, con dispositivos para el drenaje a travs 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 aline3Cin. La caja de cizalladura est provista con tornillos de separacin, que controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior.

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Nota 1: N o se hari ~ ctlterhs et

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6 MUESTRA 6.1 La muestra utilizada en la preparacin del espe:imen debe ser suficientemente grande de manera que puedan ser preparadas por lo menos un mnimo de tres espe:i menes similares. Prepare los espe:imeoes en un ambiente de temperatura y humedad controlada para minimizar la ganancia o prdida de humedad. 6.ll Debe tenerse mucho cuidado al preparar los espe:menes inalterados de suelos sensitivos para prevenir la alteracin de la estructura natural del suelo. Determine la masa Inicial de la muestra hmeda que se utilizara para calcular el contenido Inicial de agua y el peso unitario del espe:imen. 6.l2 El dimetro mnimo del especimen para las muestras circulares o el ancho para los espe:menes cuadrados debe ser 50 mm. o no menos que 10 veces el dimetro mximo de

5.6 Soporte de la GI~ de cizalla~ra: Una caja o marco metlico que soporte la caja de cizalladura y suministre a una reaccin contra la 9ue se apoye la mitad de la caja de cizalladura. o una base slida que permita la alineacion de la mitad de la caja decizalladura, que permanezca libre para moverse en la direccin de la fuerza declzalladura aplicada en un plano horizontal. 5.7 - Cuarto de oomedad controlada: Si se requiere, para preparar las muestras de modo que las variaciones de humedad sean minimizadas durante la preparacin de las muestras. 5.8 - A nlllo de corte, para recortar las muestras de tamao mayor a las dimensiones internas de la cajadecizalladura con un mnimo de alteracin. Puede necesitarse una plantilla o moruna mordaza exterior para mantener el alinmmiento de la muestra con la caja decizalladura. 5.9 1 r.dicadms de-dlamacin: Calibradores de cartula o transductores de desplazamiento capaces de medir el cambio de espesor de la muestra con una sensibilidad de por lo menos 0.002 mm y medir desplazamientos horizontales con una sensibilidad de por lo menos 0.02 mm. 5.lO E quipo para la determinacin del contenido de agua, de acuerdo con las espe:ificacionesdela norma O 2216. 5.11 E quipo para remoldear y compactar las muestras si es necesario. 5.12 E quipo misceflE!O que incluye un cronometro, con un segindero, agua destilada o desmineralizada, esptulas, cuchillos, enrasadores, sierras de alambre, etc. utilizados para la preparacin de la muestra.

Figura S.AN.llo OOcar~

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partcula, lo que sea mayor, y de acuerdo con la relacin ancho a espesor especificada en el numeral 6.3. 6.2 - E 1 espesor mnimo inicial del especimen debe ser 12 mm, pero no menor que ses (6) veces el tamao mximo de partcula. 6.3- La relacin mnima entre el dimetro y el espesor del especimen debe ser 2: l. Nota~ Si semctHr.t1anpM'icutl$'(1tM"des ~~ 00o d ~() ~ al ens.8)0. dette 1~-.v~a cab()Uf\ a.n.ltsls ora-uJOOlrico dt acuit CM ta tlOlm~ 0422 p.r.i coo.flrm.v I~ ob~adoo!!. visu.llles y el cestco debe !@OSttal'!t!n 8lnf01~. 6APREPARACIN DE LA MUESTRA. 6.4. l M uotras nalti!adas: Prepare los especmenes a partir de muestras grandes inalteradas o de muestras obtenidas de acuerdo con la Norma O 1587 u otros procedimientos de muestreo Inalterado con tubos. Las muestras inalteradas deben ser preservadas y transportadascomo se define pala las muestras de los grupos C o O en la Norma 04220. Manipule los especmenes cuidadosamente para minimizar la alteracin, los cambios en la seccin transversal o la perdida en el contenido de humedad. Si hay lugar a compresin o cualquier otro tipo de alteracin notoria por el extractor, parta longitudinalmenteel tubo de muestreo o crtelo en pequeas secciones para facilitar la remocin del especimen con un mnimo de alteracin. Prepare muestras recortadas siempre que sea posible en un ambiente que minimice los cambios de humedad del especimen. N ota4: E sdEs,mb.l oontM OOC\ Ul\Cift ron ooaaltahumedad cobuola:ia pEMa eg:~obj('((). 6.4.2 - E speml!leS compactados: Los especmenes sern preparados utilizando el mtodo de compactacin y el contenido de agua y el peso unitario prescrito por el cliente que solicita el ensayo. Arme y asegure la caja de cizalladura. Coloque un bloque poroso en el fondo de la caja de dzalladura. Los especmenes pueden ser moldeados por ama.sado o compactando cada capa hasta que la masa acumulada de suelo colocada en la caja de cizalladura est compactada h.b"ta un volumen conocido o ajustando el numero de capas, el numero de golpes por capa y la fuerza por golpe. La parte superior de cada capa debe ser escarWicada antes de la adicion del material para la prxima capa. Los limites entre capas compactadas deben ser colocados de tal manera que no coincidan con el plano de cizalladuradefinido por las mitades de la caja de cizalladura, a menos que este sea el objeto establecido para un ensayo en particular. El compactador utilizado paradensificarel material debetener un rea de contacto con el suelo igual o menor al 50% del rea del molde. O etermine la masa de suelo hmeda para una capa individual compactada y colquela en la caja de cizalladura. Compacte el suelo hasta que obteng;i el peso unitario deseado. Contine colocando y compactando el suelo hasta que todo el especimen est compactado. N ola 5: P~utlli-uo Ugao recubrimlentodegrasa apllcaclo al porimtlfo S>teuordeJ>caja deozallodura pra 1edt.c1r la fricdbn ewe t?s.1:1 y d especinm dwMtt la Ct)l'i:SOO:Jaclbn, ~ tr. ak1'l'tOS ~arato.s dtciZalla&.!ta tf anllk> SJpetior nece< .. >19"1' fncciln que k> .,~en91 de'i>os dequescan .,pa


8- PROCEDIMIENTO 8.1 ARME LA CAJA DE CIZALLAD U RA. 8.ll Muestra inalterada: coloque los bloques porosos hmedos sobre los extremos expuestos del especimen en la caja de cizalladura, coloque la caja de cizalladura con el especimen Inalterado y los bloques porosos en el soporte de la caja de cizalladura y fjela al soporte.

7 CALIBRACIN 7.1 La calibracin es la operacin mediante la cual sedetermina la deformacin del aparato cuando est sometido a la carga de consolidacin de tal manera que para cada carga de consolidacin la deflexin del aparato puede ser sustrada de las deformaciones observedes, En consecuencia slo !e regstrar la deformacin debida a la consolidacin de la muestra para el ensayo completo. La calibracin de las caractersticas de carga-deformacin, necesita llevarse a cabo en el aparato cuando se pone por primera vez en servicio o cuando se cambian partes del aparato. 7.2 -Arme el aparato de cizalladura directa con un disco o placa metlica de calibracin de espesor aproximadamente igual al del especimen de ensayo deseado y alrededor de 5 mm ms pequeo en dimetro o anchura. 7.3 - Coloque el indicador de desplazamiento normal, ajuste este indicador de manera que pueda ser utilizado para medir consolidacin o expansin a partir de las lecturas del disco o placa de calibracin. Rajstre la lectura cero o "sin carga". 7.4 Aplique incrementos de fuerza normal hasta alcanzar la capacidad del equipo, y registre las lecturas del indicador de desplazamiento normal y de la fuerza normal. Promedie los valores y prepare un 17 tico de las deformaciones por carga del aparato como una funcin de la carga normal. Calcule la media de los resultados para futuras referencias en la determinacin del espesor del especimen de ensayo y de la compresin dentro del aparato mismo. 7.5 Retire el disco o placadecalibracin. Nota 8: Puedeac'1'1"'9! ouos mtodos do prisln probada pn calibrar d aparato.

6.6 - Puede prepararse tambin los especmenes compactados. compactando el suelo mediante los procedimientos y el equipo utilizados para determinar las relaciones de humedad-densidad de los suelos (Normas D 698 y D 1557) y recortando el especimen para el ensayo de corte directo de la muestra as preparada. como si se tratara de una muestra inalterada.

ClasiClK!l un~ada fHrl'O!I rilwnodet(SSOf haasl !'y N ] SC.Ml,1..l l MH.CH ~

6.5 - E 1 material requerido par el especimen, debe !er preparado mezclando completamente el suelo con suficiente agua para producir el contenido de humedad desoodo. Deje reposar el especimen antes de la compactacin de acuerdo con la siguiente gua:

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Nota 9: En al9Jf\0Stlj)MI. 8. 7 Fije y ajuste los instrumentos de medicion y desplazamiento lateral y vertical. Obtenga las lecturas iniciales o coloque en cero los instrumentos de medicin de desplazamiento vertical y horizontal. 8.8 - Si se requiere, llene la caja de cizalladura con agua y mantngala llena durante la ejecucin del ensayo. 8.9 Cakule y registre la fuerza normal requerida para obtener el esfuerzo normal deseado o el incremento subsiguiente. Aplique el esfuerzo normal deseado ar,egando las masas apropiadas en el extremo de la palnca o incrementando la presin neumtica. N ota U: La tu.na nrm~ utiiizada pwa un ~moo ~dede 1osdMos t~s La ~kc.ocibnM una tuea.a norma m un sob lN:nibleoN


donde: O;. velocidad de desplazamiento O 1: desplazamiento horizontal estimado en el momento de la ruptura (mm). T 1: tiempo total estimado hasta la ruptura (min). N ola 16: l macritud del d"'l)lawner'eSl'.'5' tnundac!o COI\~ y ~.neq.~atMct f':I tq1.1Dlbtib* w incftment Mes:fttzo no(malmenttsufkk!nte:n~ttgatlde pd(a oontfcW'testM la tenctMM a la expMSIOO ~tes &qu ~ dt, puei producir UN estimacin Npmplaili del tin:

T.lo =T.,0/4.8

donde:

8.13 Seleccione una velocidad de desplazamiento apropiada. Cizalle el especimen a una velocidad relativamente baja de modo que haya exceso de presin en los poros en el momento de la ruptura. La siguiente ecuacin puede ser utilizada como una gua para determinar el tiempo mnimo requerido desdeel principio del ensayo hasta la ruptura.

t 1 = scu; ..

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donde: D ,: Velocidad de desplazamiento (mm/ min). D : Desplazamiento lateral relativo (mm) r, [mu1J : T iernpo transcurrido durante el ensayo.

D, = 0.11,

donde: a.: Esfuerzo normal (K pa), F: Fuerza vertical nominal sobre el especimen (N, kg). Nota 19: Pt.Ede't DPllc.cwse foCt)(e!, que "OtpO(el\ 9.rpc)9Clooe> tespe(t() al


10 IN FORME E 1 informe debe incluir J!l.1- 1 dentificacin de la muestra, proyecto y localizacin. l0.2 - Descripcin del tipo de aparato utilizado en el ensayo. l0.3 - Descripcin de la apariencia del especimen basado en la Norma D 2488 (Puede utilizarse la Norma D 2487 como una alternativa), los limitesdeAtterberg (Norma D4218) y los datos granulomtricos (Norma D 422) si se obtuvieron (vea el numeral 6.3). l0.4 - Descripcin de la estructura del suelo, esto es si el especimen es inalterado, remoldeado, compactado o preparado de otra manera. l0.5 - Los contenidos de agua inicial y final. l0.6 - La masa seca inicial y final. JO. 7E1 peso unitario seco inicial y final. l0.8 - E 1 espesor y el dimetro inicial (anchura para las cajas de cizalladura cuadradas). l0.9 - E 1 esfuerzo normal, la velocidad de deformacin, el desplazamiento de cizalladura y los correspondientes valores nominales mximos y residuales de esfuerzos de cizalladura, y los cambios en el espesor de cada especimen. JO.JO Un glico de logaribno de tiempo o de la raz cuadrada del tiempo vs la deformacin para los incrementosdecargaen losquesedetermin el !so. l0.11 - Un grfico del esfuerzo nominal de cizalladura vs la deformacin desplazamiento horizontal en porcentaje. l0.12 - Los valores de la resistencia al corte mxima y residual de cada especimen con las diferencias respecto al procl'dimiento establecido, como las secuencias especiales de carga o los requerimientos especiales de huml'decimiento. l0.13- PRECISIN Y SESGO. l0.13.l PrECi~n: Se estn evaluando datos para determinar la precisin de este mtodo. Adicionalmente el subcomit D1805 est buscando datos pertinentes de los usuarios del mtodo. l0.13.2 - Sesg>: No hay un valor de referencia para este mtodo, en consecuencia no puede determinarse un sesgo. JO.JA Descriptores condicin drenada, consolidado, ensayo decizalladura. envolvente de resistencia de Mohr, especimencompactado, inalterado, resistencia a lacizalladura. l0.15 Apndice(lnformacinopcional)

9.4 -Calcule la relacin de vacos inicial, el contenido de humedad, el peso unitario seco yel grado de saturacin basado en la gravedad especifica y la masa total del especimen. E 1 volumen del especimen es determinado por la ml'dicin de las dimensiones de la caja de cizalladura yel espesor medido del especimen. 9.5 Prepare un grfico de IO

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u- RE FE RE N CIAS 13.1 A S T M Standard O 3080-90: M ethod for O irect Shear Test of Soll U n

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