Curso:

Taller XI: Mec. Suelos Determinación de la Capacidad Portante

Alumno: Díaz Carhuapoma, Miguel Anderzón

Facultad: Ingeniería Civil

Año 2015

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FILIAL - LIMA

INFORME:ENSAYO DE CORTE DIRECTO DE SUELOS Y

ENSAYO DE CORTE AXIAL

INDICE

ENSAYO CORTE DIRECTOI. OBJETIVOS

II. MATERIALESIII. ESPECIMEN DE ENSAYOIV. PROCEDIMIENTOV. CLASIFICACIÓN DE ENSAYOS POR CORTE DIRECTO

VI. ENSAYOS DE ALGUNOS SUELOS POR CORTE DIRECTOVII. VISTA EN PLANTA DEL EQUIPO DE CORTE DIRECTO

VIII. EJEMPLO DEL PROCESOIX. ANÁLISIS GRAFICO

ENSAYO TRIAXIALI. EQUIPO PARA ENSAYO TRIAXIAL

II. EJEMPLO DEL PROCESO III. CÁLCULO ADICIONALES A EMPLEARIV. DIAGRAMA ESFUERZO VS. DEFORMACIÓN V. CÍRCULOS DE MOHR

DIAGRAMA ESFUERZO TANGENCIAL VS. ESFUERZO NORMAL

CONCLUSIONES

REFERENCIAS

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirán en terreno producto de la aplicación de una carga.Para conocer una de estas resistencias en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más típico una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una carga horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra.

I. OBJETIVOS

Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidación completa ha ocurrido bajo la sobrecarga existente, y la falla es alcanzada lentamente de modo tal que los excesos de presiones de poro son disipados. El ensayo también es útil para determinar la resistencia al corte a lo largo de planos débiles reconocibles dentro del material de suelo.

El ensayo no es adecuado para el desarrollo de relaciones exactas de esfuerzos - deformación del especimen de prueba, debido a la distribución no uniforme de los desplazamientos y esfuerzos de corte. La baja velocidad de los desplazamientos permite la disipación del exceso de presiones de poro, pero también permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos. Se deberá tener cuidado para que las condiciones de ensayo representen aquellas que están siendo investigadas.

II. MATERIALES

Máquina de corte directo, capaz de sujetar la probeta entre dos piedras porosas, medir las cargas normales, medir cambios de espesor, medir desplazamientos y permitir el drenaje a través de las piedras porosas.

Cajas de corte, normalmente son cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o bien cilíndricas de 6, 10 ó 16 cm. de diámetro, con sus respectivas piedras porosas.

Dos balanzas, una de 0,1 gr. de precisión; la otra de 0,01 gr. Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110º ± 5º C. Cámara húmeda. Herramientas y accesorios. Equipo para compactar las probetas remoldeadas,

diales de deformación, agua destilada, espátulas, cuchillas enrasador, cronómetro, regla metálica, recipientes para determinar humedad, grasa.

III. ESPECIMEN DE ENSAYO

Si se usa una muestra inalterada, ésta deberá ser lo suficientemente grande para proporcionar un mínimo de tres especímenes idénticos. Prepare los especímenes de modo que las pérdidas de humedad sean insignificantes. Talle los

especímenes sobredimensionados al diámetro interior del dispositivo de corte directo y a la longitud del tallador. Se deberá tener cuidado extremo en la preparación de los especímenes inalterados de suelos sensibles, para evitar la perturbación de su estructura natural. Determine la masa inicial del especimen para su uso subsecuente en la determinación del contenido de humedad inicial.

Si se usan especímenes de suelo compactado, éstos deberán ser compactados a las condiciones de humedad-densidad deseados. Ellos pueden ser compactados directamente en el dispositivo de corte, en un molde de iguales dimensiones y extraídos al dispositivo de corte o un molde más grande y tallados.

El diámetro mínimo para especímenes circulares, o el ancho mínimo para especímenes rectangulares, deberá ser de alrededor de 2 pulgadas (50 mm).

IV. PROCEDIMIENTO

Ensamble la caja de corte con los pórticos de carga alineados y fijos en posición. Una ligera capa de grasa entre los pórticos asegurará la estanquidad durante la consolidación y reducirá la fricción durante el corte. Separadores de fluorcarbón TFE, o superficies cubiertas de fluo-carbón TFE pueden también ser usados para reducir la fricción durante el corte. Inserte cuidadosamente el especimen de ensayo. Conecte los dispositivos de carga. Posicione o active, o ambos, los indicadores de desplazamiento para medir la deformación de corte y los cambios en el espesor del especimen. Determine el espesor inicial del especimen.

NOTA 1.- La decisión de humedecer las piedras porosas de la inserción del especimen y antes de la aplicación de la fuerza normal depende del problema en estudio. Para muestras inalteradas obtenidas bajo la napa freática, las piedras porosas son usualmente humedecidas. Para suelos expansivos, el humedecimiento deberá probablemente seguir a la aplicación de la fuerza normal para evitar el hinchamiento, no representativo de las condiciones de campo.

Consolide cada especimen de ensayo bajo la apropiada fuerza normal. Tan pronto como sea posible después de aplicar la fuerza normal inicial, llene el reservorio de agua hasta un punto por encima de la parte superior del especimen. Mantenga este nivel de agua durante la consolidación y las fases subsecuentes de corte, de modo tal que en todo momento el especimen esté efectivamente sumergido. Permita al especimen drenar y consolidar bajo una fuerza normal deseada o incrementos de ésta antes del corte.Durante el proceso de consolidación, registre las lecturas del desplazamiento normal antes de que cada incremento de fuerza normal sea aplicado y a tiempos apropiados (ver Método de Ensayo D2435). Grafique las lecturas del desplazamiento normal versus el tiempo transcurrido. Mantenga cada incremento de fuerza normal hasta que la consolidación primaria esté completa. El incremento final deberá igualar a la fuerza normal previamente desarrollada y deberá producir el esfuerzo normal especificado.

NOTA 5.- la fuerza normal usada para cada uno de los tres o más especímenes dependerá de la información requerida. La aplicación de la fuerza normal en un incremento puede ser apropiada para suelos relativamente firmes. Sin embargo,

para suelos relativamente blandos, varios incrementos pueden ser necesarios para evitar el daño al especimen. El incremento inicial dependerá de la resistencia y sensibilidad del suelo. Esta fuerza no deberá ser tan grande como para expulsar al suelo fuera del dispositivo.

Corte del especimen. Después que la consolidación está completa, abra los pórticos y sepárelos ligeramente (aproximadamente 0.01 Pulg.) (0.25 mm), de modo tal que el especimen puede ser cortado. Aplique la fuerza de corte y corte el especimen lentamente, para asegurar la disipación completa del exceso de presión de poros. La siguiente guía para determinar el tiempo total transcurrido hasta la falla puede ser útil para determinar la velocidad de carga:Tiempo a la falla = 50 t50

Donde:t50 = Tiempo requerido para que el especimen alcance el 50% de la consolidación bajo la fuerza normal.

Es un ensayo de desplazamiento controlado, la velocidad del desplazamiento puede ser determinada aproximadamente dividiendo la deformación estimada de corte al máximo esfuerzo de corte por el tiempo calculado para la falla. Continúe el ensayo hasta que el esfuerzo de corte se haga esencialmente constante o hasta que una deformación de corte del 10% del diámetro original haya sido alcanzada. En un ensayo de esfuerzo controlado, empiece con incrementos de la fuerza de corte iguales aproximadamente al 10% del máximo estimado. Permita al menos el 95% de consolidación antes de aplicar el siguiente incremento. Cuando haya sido aplicada al especimen el 50% al 70% de la fuerza de falla estimada, reduzca el incremento a la mitad del tamaño inicial o 5% del esfuerzo de corte máximo estimado. Cuando se acerca la falla, use una serie de incrementos iguales a un cuarto del incremento inicial. Registre la fuerza de corte aplicada y las deformaciones normal y tangencial en intervalos convenientes. Sería preferible una aplicación continua de la fuerza de corte.

Al final del ensayo, saque el íntegro del especimen de la caja de corte, séquelo en el horno y péselo para determinar la masa de sólidos.

V. CLASIFICACIÓN DE ENSAYOS POR CORTE DIRECTOPara Partículas < Tamiz Nº4

o Ensayo No consolidado – No drenado (Suelos arenosos) El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal (vertical). Si el suelo es cohesivo, y saturado, se desarrollará exceso de presión de poros. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial no consolidado – drenado.

o Ensayo Consolidado - No drenado (Suelos que se encuentran sobre agua)Se aplica la fuerza normal, se observa el movimiento vertical del deformímetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos triaxiales consolidado – no drenado y consolidado – drenado.

o Ensayo Consolidado – Drenado (Suelos arcillosos)La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicación del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poros en la muestra. Este ensayo es análogo al ensayo Triaxial consolidado – drenado.

VI. ENSAYOS DE ALGUNOS SUELOS POR CORTE DIRECTO

VII. VISTA EN PLANTA DEL EQUIPO DE CORTE DIRECTO

VIII. EJEMPLO DEL PROCESO

Fuente: Taller de Mecánica de Suelos - UNI

IX. ANÁLISIS GRAFICO

Fuente: Taller de Mecánica de Suelos - UNI

ENSAYO TRIAXIAL

El ensayo de compresión Triaxial es el más usado para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento.El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara Triaxial) llena de líquido, en la que se coloca la probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura igual a dos veces su diámetro, forrada con una membrana de caucho. Esta membrana va sujeta a un pedestal y a un cabezal sobre los que se apoyan los extremos de la probeta.

I. EQUIPO PARA ENSAYO TRIAXIAL

II. EJEMPLO DEL PROCESO

Especimen 1

Especimen 2

Especimen 3

Especimen 4

III. CÁLCULO ADICIONALES A EMPLEAR

IV. DIAGRAMA ESFUERZO VS. DEFORMACIÓN

V. CÍRCULOS DE MOHR – DIAGRAMA ESFUERZO TANGENCIAL VS. ESFUERZO NORMAL

Representación de los 4 procesos del Ensayo Triaxial anteriormente mostrado

Finalmente se muestran una tabla que contiene los datos de c y f y además el resto de valores deducidos del gráfico como son el Esfuerzo Normal y el Esfuerzo Tangencial.

CONCLUSIONESo Limitaciones en el corte directo: tamaño de muestra y la falla es inducida.o El ensayo de corte tiene una variación de entre 5 y 6 grados en el ángulo de

fricción en comparación al Ensayo Triaxial.o El modulo esfuerzo-deformación depende de la consolidación inicial, historia

de esfuerzos, del tipo de suelo.

REFERENCIAS www.lms.uni.edu.pe/Ensayo%20de%20 corte %20 directo .pdf www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/.../cortedirecto.pdf es.slideshare.net/Carolina_Cruz/ensayo-de-corte-directo www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica9.htm es.slideshare.net/flores7982/ensayo-triaxial-24183760 www.tdx.cat/bitstream/10803/6231/9/09Ccm09de12.pdf