VI URSO DE ACTUALIZACION PROFESIONAL CORTE DIRECTO DE LOS SUELOS

LIMA 2011 UNIVERSIDAD ALAS PERUANASFACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

INTRODUCCION

Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de fundacin. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras:

Por deformacin elstica de las partculas. 2.Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuacin del lquido existente en los huecos entre las partculas.3.Por deslizamiento de las partculas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran masa de suelo.

la determinacin de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos constituye uno de los puntos fundamentales de toda la Mecnica de Suelos.

En efecto, una valoracin correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de xito cualquier aplicacin de la Mecnica de Suelos al anlisis de la estabilidad de las obras civiles.

OBJETIVOS

GENERALConocer los conceptos de la Capacidad portante del suelo de fundacin.

ESPECIFICOComprender el proceso del ensayo de corte directo para la obtencin de los parmetros que nos permita obtener la Capacidad portante.

Capacidad de SoporteUna fundacin es la parte de una estructura que transmite la carga al suelo.Una fundacin debe satisfacer dos principios bsicos: a) El asentamiento de la fundacin debe ser tolerable. En particular, el asentamiento diferencial no debe daar la estructura.

b) debe tener un factor de seguridad contra falla de cizalle adecuado (usualmente 2,5 a 3)

La capacidad de soporte lmite o admisible (qa) se define como la presin vertical mxima que se puede aplicar al suelo de fundacin sin que sufra mayores asentamientos que los admisibles por la estructura.

ANALISIS DE ASENTAMIENTOSToda estructura de edificacin siempre sufrir asentamientos por efecto de las cargas actuantes (peso propio, carga viva y carga de sismo) y es funcin del sistema de cimentacin de la estructura controlar que estos asientos se mantengan dentro del rango tolerable, o en su defecto si son excedidos a travs de una cimentacin rgida se deber transmitir adecuadamente los esfuerzos al suelo de soporte, controlando de esta manera los asentamientos diferenciales que son los que provocan agrietamientos en los miembros estructurales y no estructurales del edificio.

La distorsin angular entre dos puntos bajo una estructura es igual al asentamiento diferencial entre los puntos dividido por la distancia entre ellos.

L

Basados en observaciones de daos en edificios, Skempton y Mac Donald propusieron lmites para la distorsin angular:

1/150

Daos estructurales en edificios comunes

1/250

Puede ser visible la inclinacin de edificios rgidos

1/300

Se espera agrietamiento de paredes

1/500

Lmite para edificios en los cuales el agrietamiento no es permitido

1/600

Esfuerzo grande para marcos estructurales con diagonales

1/750

Dificultades con maquinaria sensible al asentamiento (ej.telescopios)

MODOS DE FALLA DE RUPTURA:

a) Falla por cortante generalb) Falla por cortante local c) Falla por cortante por punzonamiento

Falla de corte generalSe caracteriza por el hinchamiento del suelo adyacente a la cimentacin ya que presenta una superficie de deslazamiento continuo dentro del suelo, qu se inicia en el borde de la cimentacin y que avanza hasta la superficie del suelo , este tipo de falla se presenta en materiales arenosos compactos o arcillosos duros

Falla de corte localSe caracteriza por ser una falla sbita y catastrfica con inclinacin de los cimientos provocando el hinchamiento del asuelo adyacente a la cimentacin, ocurre tpicamente en material arenosos suelto o arcilloso blando

Falla por punzonamientoSe caracteriza por el movimiento vertical de la cimentacin mediante la compresin inmediata del suelo debajo de ella, la ruptura del suelo se presenta por corte alrededor de la cimentacin y casi no se observa.

Para una fundacin alargada o zapata de longitud infinita, superficial :

Factores de capacidad carga que dependen del valor de El primer trmino representa la contribucin del peso del suelo, el segundo es la contribucin debido a las componentes de resistencia al cizalle y el tercero la sobrecarga. DBqfCAPACIDAD ULTIMA DE ACUERDO A FACTORES DE FORMA

Para una fundacin cuadrada:

Para una fundacin circular:

VALORES DE NC, Nq, NTERZAGHI 1943

Para arcillas saturadas bajo condiciones no drenadas (=0), Skempton propone :

El factor Nc es funcin de la forma de la fundacin.Para fundaciones rectangulares, de dimensiones BxL (con B

Factor de seguridadLa presin en el suelo debido al peso de la estructura es llamado presin de fundacin total (q). La presin de fundacin neta (qn) es el aumento en presin al nivel de la fundacin, siendo la presin de fundacin total menos el peso del suelo por unidad de rea removido:

El factor de seguridad (F) con respecto a la falla de cizalle o corte se define en trminos de la capacidad de soporte ltima:

Se debe tener un factor de seguridad contra falla de cizalle adecuado (usualmente 2,5 a 3)

ENSAYO DE CORTE DIRECTODetermina la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirn en terreno producto de la aplicacin de una carga, valor que entre otras cosas nos ser muy til para el clculo de:

La presin de tierras sobre estructuras de contencinLa capacidad de soporte de zapatas y losasLa estabilidad de taludes en cortes o terraplenesLa altura mxima para excavaciones con taludes verticalesLa resistencia al corte entre suelo y pilotes.

Se utiliza el aparato para Corte DirectoEQUIPO :

Muestra de SueloPiston de cargaDetalles del Ensayo y la Caja de Corte DirectoPJuego de tornillos para fijar enposicin la cabeza de cargaDeformimetro para medir el desplazamiento lateralEspacio ligeramente mayor que el tamao de la mximapartcula en la muestraBordes estriados para retener la muestraJuego de tornillos para separar laspartes de la caja de corte. Retrocederlosdespus de ajustar los tornillos contra el pistn o bloque de cargaPasadores de alineacin asegurarse de removerlos antesde aplicar la carga horizontalDeformimetro para medir desplazamientosverticales y observar la consolidacin en ensayos consolidados

Procedimiento del Ensayo:

Colocar el espcimen al interior de la caja

Procedimiento del Ensayo:

Aplicar esfuerzo vertical Aplicar esfuerzo horizontal hasta la falla Medida simultnea del desplazamiento horizontal / fuerza

Procedimiento del Ensayo:

Medida simultnea del desplazamiento horizontal / fuerza

El ensayo se realiza con tres muestras del mismo suelo para cargas verticales distintas.Para cada muestra se representa un diagrama de desplazamiento relativo horizontal frente a la carga horizontal creciente aplicada (figura derecha).En la situacin de fallo se tiene la tensin de fallo, f, y la tensin vertical, , que estarn sobre la lnea de resistencia intrnseca del suelo.Se sitan los tres puntos de los tres ensayos en el diagrama y se dibuja la recta, obtenindose la cohesin y el ngulo de rozamiento interno del suelo.

En el caso de suelos granulares densos y arcillas duras, se obtiene un valor mximo (pico) de la resistencia del suelo, p. Y un valor ltimo de la resistencia, que por seguridad es el que se toma como tensin de fallo, f.

Envolvente de falla para una arena seca ensayada en corte directoEnvolvente de falla para una arcilla dura ensayada en corte directo

ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU Preparacin del espcimen para la aplicacin de las cargas normal y lateral.

Montaje de las gatas hidrulicas para la aplicacin de las cargas vertical y lateral en el espcimen.ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

Ejecucin del ensayo de Corte Directo In-SituENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

Vista del espcimen luego de la realizacin del ensayo de Corte Directo .ENSAYO DE CORTE DIRECTO IN-SITU

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los parmetros de resistencia cortante drenada obtenidos en los ensayos de corte directo en el laboratorio son funcin del tipo de suelo, su composicin qumica y su contenido de humedad durante el ensayo.

Los parmetros de resistencia cortante drenada obtenidos del ensayo de corte directo in-situ presentan valores muy similares a los obtenidos en el ensayo de corte directo en el laboratorio.

Los materiales ms arcillosos presentan valores de resistencia cortante drenada menores que los materiales limosos los mismos que contienen un porcentaje mayor de carbonatos.

El procedimiento de preparacin in-situ de especmenes y ejecucin del ensayo es simple y rpido, descartndose en el ensayo la perturbacin que puede sufrir la muestra inalterada de laboratorio durante su extraccin y transporte.

Se recomienda el empleo del equipo de corte directo in-situ.