8/13/2019 Laboratorio de Corte Directo

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ENSAYO DE CORTE DIRECTO

I. OBJETIVO

Determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y

deformaciones que simulen las que existen o existirn en terreno producto de laaplicacin de una carga.

II. PROCEDIMIENTO

1. La caja de corte directo es utilizada en los ensayos de corte rectilneo, en loscuales se trata de obtener la ruptura del cuerpo siguindose un plano fijado.

2. Se debe tallar por lo menos tres especmenes cbicos evitando destruir laestructura original del suelo. Las dimensiones de los especmenes dependen deltamao de la caja de corte directo a emplearse.

3. El cuerpo de prueba es un cubo de 50mm x 50mm x 30mm

4. Se toman las medidas de los especmenes preparados

5. Pesamos todas las muestras o especmenes.

6. Para que los especmenes no pierdan su humedad natural deben estar guardadosen una caja hermtica que conserve la humedad hasta el momento e que serealice el ensayo con cada espcimen.

7. Cogemos el primer espcimen lo colocamos en la caja de corte. La caja de corte

aplica una fuerza horizontal sobre la muestra.

8. La muestra es colocada entre dos medias cajas. Mviles la una con relacin a laotra y sin contacto entre ellas.

9. Se aplica al cuerpo de carga por medio de un pistn ubicado sobre la media cajasuperior un esfuerzo de compresin N y un esfuerzo horizontal T siguiendo elplano de separacin de las dos medias cajas.

10. Luego el compresor ejerce una fuerza para continuar.

11. Esta fuerza nos da el esfuerzo principal en direccin vertical.

12. Los datos que anotamos son los esfuerzos que la mquina digital nos da amedida que va aumentando la presin sobre el espcimen.

13. Lo mismo se procede a hacer con el resto de muestras

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14. Repitiendo el ensayo sobre varios cuerpos o especmenes de prueba de la mismamuestra, se puede obtener varios puntos para trazar la recta de Coulomb.

15. Repitiendo el ensayo sobre varios cuerpos de prueba de la misma muestra, sepuede obtener varios puntos para trazar la recta de Coulomb.

16. Pesamos las muestras para calcular su contenido de humedad y peso especfico.

17. Al final cuando hemos obtenido los valores de las deformaciones realizamos unagrfica (Deformacin horizontal-versus- Esfuerzo cortante)

III. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Mquina de corte directo, capaz de sujetar la probeta entre dos piedrasporosas, medir las cargas normales, medir cambios de espesor, medirdesplazamientos y permitir el drenaje a travs de las piedras porosas.

Cajas de corte, normalmente son cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o biencilndricas de 6, 10 16 cm. de dimetro, con sus respectivas piedras porosas.

Dos balanzas, una de 0,1 gr. de precisin; la otra de 0,01 gr.

Horno de secado con circulacin de aire y temperatura regulable capaz demantenerse en 110 5 C.

Cmara hmeda.

Herramientas y accesorios.

Equipo para compactar las probetas remoldeadas, diales de deformacin,agua destilada, esptulas, cuchillas enrasador, cronmetro, regla metlica,recipientes para determinar humedad, grasa.

Taras.

IV. MARCO TEORICO

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La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra desuelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirn enterreno producto de la aplicacin de una carga.

Para conocer una de esta resistencia en laboratorio se usa el aparato de corte directo,siendo el ms tpico una caja de seccin cuadrada o circular dividida horizontalmenteen dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas enambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una cargahorizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad mvil de la cajaoriginando el corte de la muestra (ANEXO 1).

El ensayo induce la falla a travs de un plano determinado. Sobre este plano de fallaactan dos esfuerzos:

un esfuerzo normal (n), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv). un esfuerzo cortante (), debido a la aplicacin de la carga horizontal.

Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el rea (A) de lamuestra o de la caja de corte y deberan satisfacer la ecuacin de Coulomb:

= c + n * Tg ( )

Segn esta ecuacin la resistencia al corte depende de la cohesin (c) y la friccininterna del suelo ().

Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos valoreses posible graficar la tensin de corte (), en funcin de la deformacin () en el plano

de esta tensin de corte. De la grfica es posible tomar el punto mximo de tensin decorte como la resistencia al corte del suelo.

Los valores de se llevan a un grfico en funcin del esfuerzo normal (n), obteniendo

la recta intrnseca (figura 3.4.), donde va como ordenada y n como abscisa. El

ngulo que forma esta recta con el eje horizontal es el ngulo y el intercepto con eleje , la cohesin c.

Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos segnexista drenaje y/o consolidacin de la muestra, por lo tanto los valores de c y

dependen esencialmente de la velocidad del ensayo y de la permeabilidad del suelo.

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Ensayo no consolidado no drenado (UU).

Es un ensayo rpido, donde corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo lacarga normal (Pv); el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollar exceso de presinporos. Generalmente la recta intrnseca en el diagrama de contra horizontal, donde

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

Ensayo consolidado no drenado (CU).

En este ensayo se permite que la muestra drene se consolide durante la aplicacinde la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo de corte laspresiones intersticiales sean nulas, pero no durante la aplicacin del esfuerzocortante. La tensin de corte es rpida para que la presin de poros no puedadisiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelospermeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidacin(drenaje) para saber cuando se ha producido por completo.

Por lo tanto, la ecuacin de Coulomb se transforma en:

=ccu + * Tg ( cu ) = ccu + ( + ) * Tg (cu)

Ensayo consolidado drenado (CD).

La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo elensayo siendo las presiones instersticiales nulas durante la aplicacin del esfuerzocortante (=0), esto implica que: =, c=c, =.

Por otro lado, segn la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos decorte se pueden clasificar en dos tipos.

Ensayos de tensin controlada. Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden lasdeformaciones hasta llegar hasta la estabilizacin, luego se aumenta la fuerzahorizontal y as sucesivamente, hasta que llega el momento en que las deformacionesno se estabilizan, lo que nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.

Ensayos de deformacin controlada. La mitad mvil de la caja se desplaza a unavelocidad determinada; los esfuerzos horizontales se van midiendo con un anillodinamomtrico conectado en serie con la fuerza horizontal

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V. DATOS OBTENIDOS

NUMERO DE ENSAYO ENSAYO N 01 ENSAYO N 02 ENSAYO N 03

1 Carga Aplicada 0.50 Kg/cm2 1.00 Kg/cm2 1.50 Kg/cm22 Nmero del tallador 2 1 1

3 Peso del tallador 69.12 g. 70.94 g. 69.49 g.

4 rea del tallador 19.32 cm2 20.36 cm2 19.22 cm2

5 Volumen del tallador 37.17 cm3 35.83 cm3 36.65 cm3

6 Peso del tallador + muestra 119.08 g. 122.45 g. 120.55 g.7 Nmero de Tara 10 6 12

8

Peso de tara + muestra

saturada 69.00 g. 69.02 g. 69.00 g.8 Peso de tara + muestra seca 69.44 g. 63.96 g. 67.11 g.9 Peso de la tara 19.70 g. 19.59 g. 19.42 g.

10 Gravedad de solidos 2.676 g/cm3 2.676 g/cm3 2.676 g/cm3

11 Relacin de Vacios 1.00 % 1.16 % 1.06 %

12 Grado de Saturacin 1.18 % 37.09 % 17.90 %

13 Contenido de humedad 0.44 % 16.09 % 7.07 %

14 Peso volumetrico seco 1.338 g/cm3 1.238 g/cm3 1.301 g/cm3

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ENSAYO N 01 ENSAYO N 02 ENSAYO N 03Dial Dial Fuerza Esfuerzo Dial Dial Fuerza Esfuerzo Dial Dial Fuerza Esfuerzo

Horiz. Corte cortante cortante Horiz. Corte cortante cortante Horiz. Corte cortante cortante

mm. mm. Kg. Kg/cm2 mm. mm. Kg. Kg/cm2 mm. mm. Kg. Kg/cm2

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

20 2 1.043 0.054 20 3 1.521 0.079 20 5 2.321 0.120

40 4 1.921 0.099 40 8 3.521 0.182 40 9 3.921 0.203

60 5 2.321 0.120 60 13 5.521 0.286 60 14 5.921 0.306

80 7 3.121 0.162 80 18 7.521 0.389 80 20 8.321 0.431

100 8 3.521 0.182 100 20 8.321 0.431 100 22 9.121 0.472

120 8.9 3.881 0.201 120 22 9.121 0.472 120 24 9.921 0.514

140 9.2 4.001 0.207 140 23 9.521 0.493 140 26 10.721 0.555

160 10 4.321 0.224 160 24 9.921 0.514 160 27 11.121 0.576

180 10.9 4.681 0.242 180 25 10.321 0.534 180 28 11.521 0.596

200 12 5.121 0.265 200 26 10.721 0.555 200 29 11.921 0.617

220 12 5.121 0.265 220 27 11.121 0.576 220 30 12.321 0.638

240 13.5 5.721 0.296 240 28 11.521 0.596 240 31 12.721 0.658

260 14.8 6.241 0.323 260 29 11.921 0.617 260 32 13.121 0.679

280 15 6.321 0.327 280 30 12.321 0.638 280 33 13.521 0.700

300 15 6.321 0.327 300 31 12.721 0.658 300 34 13.921 0.721

320 15.2 6.401 0.331 320 32 13.121 0.679 320 35 14.321 0.741

340 10.2 4.401 0.228 340 33 13.521 0.700 340 36 14.721 0.762

360 15 6.321 0.327 360 34 13.921 0.721 360 37 15.121 0.783

380 17 7.121 0.369 380 35 14.321 0.741 380 38 15.521 0.803

400 17.2 7.201 0.373 400 36 14.721 0.762 400 39 15.921 0.824

420 17.3 7.241 0.375 420 36 14.721 0.762 420 40 16.321 0.845

440 18.1 7.561 0.391 440 36 14.721 0.762 440 41 16.721 0.865

460 18.8 7.841 0.406 460 36 14.721 0.762 460 42 17.121 0.886

480 18.8 7.841 0.406 480 36 14.721 0.762 480 43 17.521 0.907

500 19 7.921 0.410 500 36 14.721 0.762 500 43 17.521 0.907

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RESUMEN

ESFUERZOS VS DEFORMACION

0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000

020

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120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

480

500

y = 0.4969x + 0.1961

0.000

0.500

1.000

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

ESFUERZO

DECORTE(Kg/cm2)

ESFUERZO NORMAL (Kg/cm2)

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ESPECIMEN

N

PESO ESFUERZO HUMEDAD GRADO DESATURACIN

%

ESFUERZO

VOLUME. SECO NORMAL NATURAL DE CORTE

g/ cm3 kg/ cm

2 % kg/ cm

2

N 01 1.338 0.50 0.44 1.18 0.410

N 02 1.238 1.00 16.09 37.09 0.762

N 03 1.301 1.50 7.07 17.90 0.907

COHESIN (Kg/m2) : 0.40

NGULO DE FRICCIN INTERNA (O) : 26.4

PROFUNIDAD CAPACIDAD ADMI-

EN METROS SIBLE DEL TERRENO

EN Kg/cm2

1.50 0.89

0.000

0.500

1.000

1.500

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00

ESFUERZODECO

RTE(Kg/cm2)

ESFUERZO NORMAL (Kg/cm2)

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ANEXOS