UPLA LIMA - MECANICA DE SUELOS II -

LIMA, 20 DE NOVIEMBRE DEL 2015.2015

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ING. UCHUYPOMA MONTES, FERNANDO

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES – FACULTAD DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL“De la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la

Educación”

“ENSAYO DE CORTE DIRECTO”

DOCENTE: ING. UCHUYPOMA MONTES, FERNANDO MANUEL

CIP Nº 76510CURSO:

MECANICA DE SUELOS IICARRERA:

INGENIERIA CIVIL

INTEGRANTES:HUAMANI CANCHO, CINDYCRISTOBAL CRISTOBAL, JOSSELYN

MECANICA DE SUELOS II ING. UCHUYPOMA MONTES, FERNANDO M.

2


INTRODUCCION

La evaluación de la resistencia al esfuerzo normal y cortante del suelo, permite cuantificar parámetros necesarios para solucionar problemas relacionados con la resistencia del terreno, que nos permite analizar problemas de la estabilidad de suelos tales como: el estudio de estabilidad de taludes para carreteras, la determinación de la capacidad de soporte en cimentaciones, la presión lateral sobre estructuras de retención de tierras. En presente informe de laboratorio realizado por nosotros, alumnas de la Universidad Peruana Los Andes, de la Escuela Académica Profesional de Ing. Civil, en donde presentamos uno de los tres ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de suelo, como es el ensayo de corte directo que es un ensayo más preciso que el ensayo de compresión simple pero poco menos que el ensayo de compresión triaxial, pero su estudio es indispensable ya que los resultados son aproximados y nos pueden dar una idea del comportamiento de suelo al ser sometido a esfuerzos(cortante y normal), a continuación haremos un ensayo con un tipo de suelo utilizando este tipo de ensayo y observaremos los resultados.

ABSTRACT


3


The assessment of normal and shear resistance of soil effort to quantify parameters required to solve problems related to the resistance of the ground, which allows us to analyze problems such as soil stability: the study of slope stability for roads, determining the ability of support foundations, the lateral pressure on earth retaining structures. In this lab report done for us, students of the Universidad Peruana Los Andes, of the Professional Academic School of Civil Eng., Where we present one of the three tests to determine the shear strength of soil, as is the test direct fit which is more accurate than the compression test simple but slightly less than the triaxial compression test trial but their study is essential because the results are approximate and we can give an idea of the behavior of soil when subjected to stresses (shear and normal), then we will test one soil using such test and observe the results.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL. Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del

suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.


4


ESPECIFICOS. Determinar el ángulo de fricción interna. Determinar la cohesión

MARCO TEORICO. Esfuerzo cortante en suelos Resistencia al corte de un suelo Esta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de contención. Ecuación de falla de Coulomb (1776) Coulomb observó que si el empuje de un suelo contra un muro produce un desplazamiento en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto de deslizamiento. Él postuló que la máxima resistencia al corte en el plano de falla, está dada por:


5


Esta es una relación empírica y se basa en la Ley de Fricción de Amonton para el deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un término de cohesión c para incluir la Stiction propia del suelo arcilloso. En los materiales granulares, c = 0 y por lo tanto:

Pero la ecuación (1) no condujo siempre a resultados satisfactorios, hasta que Terzagui publica su expresión con el principio de los esfuerzos efectivos (el agua no tiene cortante). Entonces:

Puesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en el suelo los análisis deben hacerse en esos términos, involucrando c’ y φ’, cuyos valores se obtienen del ensayo de corte directo: Aplicando al suelo una fuerza MECANICA DE SUELOS II ING. UCHUYPOMA MONTES, FERNANDO M.

6


normal, se puede proceder a cizallarlo con una fuerza cortante. El movimiento vertical de la muestra se lee colocando un deformímetro en el bastidor superior. El molde no permite control de drenaje, que en el terreno pueden fallar en condiciones de humedad diversas (condición saturada no drenada, parcialmente drenadas o totalmente drenadas), para reproducir las condiciones de campo se programa la velocidad de aplicación de las cargas. En arenas, como el drenaje es libre, el ensayo se considera drenado.

EQUIPOS Y MATERIALES


7



8



9


APLICACIONES DE LOS VALORES OBTENIDOS EN EL ENSAYO DE CORTE DIRECTO:

El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados. Debido a que las trayectorias de drenaje a través de la muestra son cortas, se permite que el exceso de presión en los poros sea disipado más rápidamente que con otros ensayos drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados, remoldeados o compactados.

Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al corte en una situación de campo donde ha tenido lugar una completa consolidación bajo los esfuerzos normales actuales. La ruptura ocurre lentamente bajo condiciones drenadas, de tal manera que los excesos de presión en los poros quedan disipados. Los resultados de varios ensayos pueden ser utilizados para expresar la relación entre los esfuerzos de consolidación y la resistencia a la corte directo en condiciones drenadas.

Durante el ensayo de corte directo hay rotación de los esfuerzos principales, lo que puede o no corresponder a las condiciones de campo. Aún más, la ruptura puede no ocurrir en un plano de debilidad, puesto que ella tiene que ocurrir cerca de un plano horizontal en la parte media del espécimen. La localización fija del plano de ruptura en el ensayo puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo largo de planos reconocidamente débiles dentro del material del suelo y para analizar las interfaces entre materiales diferentes.

El intervalo de los esfuerzos normales, la velocidad de deformación y las condiciones generales del ensayo deben ser seleccionada s para reflejar las condiciones específicas del suelo que se está investigando.

PROCEDIMIENTO.

PARA SUELO NO COHESIVO 1. Se procede a pesar la muestra de arena (seca o mojada) con el

contenido de humedad conocido con exactitud, para lograr realizar 3


10


ensayos a la misma densidad.

2. Armar con cuidado la caja de corte, para no tener alguna separación entre la caja y los tornillos de empalme, fijar la caja en posición. Obtener la sección transversal de la muestra.

3. Colocar cuidadosamente la arena en la caja de corte hasta cerca de 5 mm.

4. Se aplica la carga vertical y se coloca el dial para determinar el desplazamiento vertical (se debe incluir el peso del pistón de carga y la mitad superior de la caja de corte en el peso). Para ensayos consolidados, registrar en el dial el desplazamiento vertical y comenzar el ensayo, solo cuando el asentamiento ha parado. Para suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de Pv.

5. Separar dos partes de la caja de corte desplazando los tornillos espaciadores en se encuentran en la parte superior de la caja de corte. El espacio desplazado debería ser ligeramente superior (al ojo) que el tamaño más grande de partículas presentes en la muestra. A continuación se debe fijar el bloque de carga apretando los tornillos de fijación provistos para tal propósito a los lados de la parte superior de la caja de corte. Inmediatamente después separar los tornillos espaciadores de manera que se libere la parte inferior de la caja de corte; en este momento la carga normal, la mitad de la carga de la caja de corte, y el bloque o pistón de carga se encuentran actuando sobre la muestra de suelo.

6. Ajustar el deformímetro de carátula (0.01 mm/división) para medir el desplazamiento en cortante.

7. Para ensayos Saturados, saturar la muestra llenando la caja de corte y permitiendo transcurrir suficiente tiempo para que tenga lugar la saturación. Asegurarse de que las piedras porosas que se encuentran en la caja de corte estén saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna humedad. 8. Comenzar la carga horizontal y tomar lecturas del deformímetro de carga, del deformímetro de desplazamiento cortante, y del deformímetro vertical (cambio de volumen). Si el ensayo es de tipo deformación unitaria controlada, se deben tomar esas lecturas ha desplazamientos horizontales de: 5,10 y cada 10 ó 20 unidades de desplazamiento horizontal. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0. A no más de 2 mm/min. No utilizar tasas de deformación unitaria más rápidas, pues existe el peligro de que se presente pico de carga cortante entre dos lecturas. La tasa de deformación unitaria


11


debería ser tal que la muestra “falle” entre 3 y 5 minutos.

8. Retirar la arena de la caja de corte y repetir los pasos del 1 al 8 sobre por lo menos dos muestras adicionales y a una densidad dentro de los 5g y no más de 10g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer ensayo. Asegurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utilizando las marcas de referencia del paso 3. En el paso 4 usar un valor diferente de Pv para cada ensayo (se sugiere doblar la carga exterior, por ejemplo: 4, 8,16 Kg mas el peso del bloque o pistón de carga para estos tres ensayos ó 5, 10,20 Kg, etc.)

PARA SUELO COHESIVO1. Suelos cohesivos (arcillas, y en menor medida los limos): los granos no

son independientes entre sí, sino que están unidos por enlaces químicos, por lo que el suelo tiene cohesión, siendo su ángulo de rozamiento interno más bajo (20º). Son terrenos que apenas drenan, son bastante impermeables, y por ello cuando se les carga, van sufriendo un asiento diferido en el tiempo, a medida que van expulsando el agua que tienen embebida, proceso que puede durar años. Es por esto último que son peores suelos de cimentación que los granulares, menos fiables y predecibles.

2. Moldear cuidadosamente tres muestras de mismo tamaño y en lo posible de la misma densidad, tomadas de una muestra de bloque grande, o de una muestra de tubo. Utilizar un anillo cortante de manera que el tamaño pueda ser controlado. Cualquier muestra con un peso apreciablemente diferente de las otras muestras debe descartarse y en su lugar moldear otra muestra.

3. Retroceder la separación y el agarre de los tornillos guía en la parte superior de la caja de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de que las piedras porosas están saturadas a menos que se vaya a ensayar un suelo seco. Medir las dimensiones de la caja de corte para calcular el área de la muestra.

4. Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. La muestra debe ajustar perfectamente en la caja y llenarla hasta cerca de 5 mm de la parte superior de la caja de corte. Colocar el bloque o pistón de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal P y ajustar el deformímetro de carátula vertical. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformímetro vertical igual que para el ensayo de consolidación para determinar cuando la consolidación haya terminado.


12


5. Separar cuidadosamente las mitades de la caja de corte dejando una pequeña separación apenas mayor que el tamaño de la partícula más grande que presente el suelo, retroceder los tornillos de separación y empalmar la cabeza de carga en un sitio utilizando los tornillos. Asegurarse de que la carga normal refleje la fuerza normal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte. Tener cuidado al separar la caja de corte cuando se ensaya arcillas blandas porque parte del material puede salir de la caja por la zona de separación, utilizar en estos casos cargas verticales pequeñas.

6. Colocar el deformímetro de deformación cortante, fijar en cero ambos deformímetros. Para ensayos saturados en necesario llenar la caja de corte con agua y esperar un tiempo hasta que se produzca la saturación de la muestra.

7. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformímetro de carga, desplazamiento de corte y desplazamientos verticales (de cambio de volumen). Si el ensayo se hace a deformación unitaria controlada tomar estas lecturas al desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 ó 20 unidades del deformímetro de desplazamiento horizontal. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0.5-2 mm/min.

8. Remover el suelo y tomar una muestra para contenido de humedad. Repetir los pasos del 2 al 6 para dos muestras adicionales.

CÁLCULOS:


13



14



15



16



17



18



19


INTERPRETACION DE RESULTADOS


20


El valor que hemos obtenido para el ángulo de fricción es un valor muy característico para este tipo de suelo, que puede alcanzar hasta 45º y en casos excepcionales sobrepasarlo

La cohesión obtenida es relativamente baja, pero se encuentra dentro de los valores característicos para este suelo: 0.25 kg/ cm2 − 1.5 kg./cm2.

CONCLUCIONES.


21


Se logró determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.

Se logró determinar el ángulo de fricción interna que es de 39º.

Se logró determinar la cohesión que es de 0.5 kg/cm2


22


FOTO 1.- MOLDEANDO NUESTRA MUETSRA CON EL MOLDE


ANEXOSANEXOS23


FOTO 3.- MUESTRA PESADA


24


FOTO 4.- PREPARANDO LA MUESTRA PARA INTRODUCIRLA EN LA MQUINA DE CORTE.


25


FOTO 5.- INTRODUCIENDO LA MUESTRA A LA CAJA DE CORTE

FOTO 6.- COLOCANCO LA MUESTRA A LA MAQUINA DE CORTE

FOTO 7.- DRENANDO LA MUESTRA

FOTO 8.- A LA ESPERA DE LOS RESULTADOS DEL CORTE.


26

UPLA LIMA - MECANICA DE SUELOS II -

Engineering

Transcript of UPLA LIMA - MECANICA DE SUELOS II -