74
ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA 0:_ UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 1

Corte Directo Cosnolidacio

Embed Size (px)

DESCRIPTION

corte directo consolidacion

Citation preview

Page 1: Corte Directo Cosnolidacio

ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA

0:_

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 1

Page 2: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 2

Ensayo de Consolidación

Page 3: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

I. RESUMEN

Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, ésta esta soportada

inicialmente por el agua contenida en los poros, ya que ella es incompresible en

comparación con la estructura del suelo. La presión que resulta en el agua a causa del

incremento de la carga es llamada exceso de presión hidrostática. A medida que el

agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es transmitido a la

estructura del suelo. La trasferencia de carga es acompañada por un cambio de

volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como

consolidación.

Este es un proceso que tiene un tiempo acotado de ocurrencia, comienza cuando se

aplica el incremento de carga, y finaliza cuando la presión de los poros es igual a la

hidrostática, o lo que es lo mismo, cuando se ha producido la totalidad de la

transferencia de carga del agua a la estructura de suelo. Terminando este proceso

llamado consolidación primaria, el suelo continúa deformándose, aunque en menor

magnitud, debido a un reacomodamiento de los granos. A este último proceso se lo

denomina consolidación secundaria.

El asiento total, suponiendo que el último valor medido coincide con el momento en

que desaparece toda la sobrepresión intersticial creada al aplicar la carga, es una

medida de la deformación del esqueleto del suelo. Si se realizan varios escalones de

carga, se obtendrá una curva de compresibilidad. Que relaciona la presión efectiva (en

escala logarítmica) con la deformación del esqueleto mineral, expresada por el índice

de poros o relación de vacios.

El propósito fundamental del ensayo de consolidación es determinar ciertos

parámetros que se utilizan para predecir la velocidad y la magnitud del asentamiento

de estructuras fundadas sobre arcillas. Además, el ensayo permite obtener

información acerca de la historia de presiones a que ha sido sometido el suelo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 3

Page 4: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

II. INTRODUCCIÓN

El ensayo de consolidación, también llamado ensayo de compresión confinada, es

de gran importancia, debido a que la consolidación es un problema natural de los

suelos finos, como arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo

de suelo enfrentarán este fenómeno. Por lo anterior es de vital importancia conocer la

velocidad de asentamiento total y diferencial de la estructura. La consolidación es el

proceso de asentamiento de los suelos antes mencionados, cuando están saturados y

sujetos a incrementos de carga debido a la disipación de la presión de poros. Todo lo

anterior se refleja en los resultados obtenidos a partir del ensayo, el cual entrega la

curva de esfuerzo deformación, la presión de preconsolidación y el coeficiente de

consolidación. El ensayo de consolidación es un ensayo bastante complicado debido a

que tiene un complejo procedimiento, en el cual debemos ver cómo va variando el

volumen del suelo al aplicar la carga, con una duración de dos semanas

aproximadamente, aunque en nuestro caso se verá una forma simplificada del ensayo,

ya que por motivos de tiempo y espacio en el laboratorio no se podrá hacer completo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 4

Page 5: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

III. OBJETIVOS

2.1.-Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para

realizar el ensayo de consolidación, aprendiendo las características de cada uno, y los

cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia.

2.2.-Interpretar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de

manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.

2.3.-Evaluar asentamientos por consolidación.

2.4.-Estimar velocidad del asentamiento (tiempo).

2.5.-Conocer la magnitud y rapidez de los cambios de volumen de una muestra al ser

sometida a un ensayo de consolidación.

2.6.-Construir las curvas de consolidación y establecer los puntos importantes a través

del método de Casagrande, para la determinación de las características de

compresibilidad del suelo y rapidez de consolidación.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 5

Page 6: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

IV. MARCO TEORICO

La consolidación es la disipación del exceso de presión de poro debido al flujo de

agua hacia el exterior.

Este ensayo se encuentra estandarizado por la ASTM D-2435.

La consolidación es el proceso de asentamiento de arcillas saturadas cuando están

sujetas a incrementos de cargas debido a la disipación de la presión de poros. Como

podemos apreciar los parámetros obtenidos con ese ensayo son muy importantes para

la estimación de la magnitud y velocidad de asentamiento total y diferencial de una

estructura o relleno, es por esto que estos parámetros son de gran importancia en

cualquier tipo de construcción.

Los parámetros más importantes que se obtienen del suelo al realizar el ensayo son:

El coeficiente de consolidación CV, que indica el grado de asentamiento del suelo bajo

un cierto incremento de carga y vinculada a la velocidad del mismo.

El índice de compresibilidad CC, que expresa la compresibilidad de una muestra.

La presión de preconsolidación PC, que indica la máxima presión que ha soportado el

suelo en su historia geológica.

En campo, cuando el esfuerzo sobre un estrato de arcilla saturada se incrementa; por

ejemplo, por la construcción de una cimentación, por la presión del agua de poro en la

arcilla se incrementará. Debido a que la permeabilidad de las arcillas es muy pequeña,

se requerirá algún tiempo para que el exceso de presión del agua de poros se disipe y

el incremento del esfuerzo se transfiera a la estructura del suelo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 6

Page 7: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

1. DEFINICIÓN

Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la

relación (generalmente llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y el

exceso de presión de poros.

Consolidación inicial Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un

suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida

principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacios del suelo.

Consolidación primaria Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por

la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacios,

acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del

suelo.

Consolidación secundaria Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por

la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su

masa luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas

sólidas del suelo.

2. ENSAYO DE CONSOLIDACION

Cuando se somete un suelo a un incremento en presión (o carga), ocurre un

reajuste da la estructura del suelo que podría considerarse primeramente como una

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 7

Figura Nº 01: Principios de consolidación

Page 8: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

deformación plástica correspondientes a una reducción en la relación de vacios.

Puede producirse también una pequeña cantidad de deformación elástica peor

considerando la magnitud de las cargas involucradas y el hecho de que el módulo de

elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20mpa de la deformación elástica

es despreciable.

Cuando se aplica una carga a un suelo de grano grueso completamente seco, parcial

o completamente saturado, o cuando la carga se aplica a suelo seco, el proceso de

deformación plástica con reducción en la relación de vacios tiene lugar en un periodo

de tiempo tan corto que es posible considerarlo como instantáneo. Esto puede

explicarse en suelos secos por el hecho de que el aire tiene poca viscosidad y es muy

fácilmente comprimido; se esa forma los sólidos no presentan ninguna resistencia al

flujo hacia fuera del fluido de los poros, a medida que lo vacios del suelo se reducen.

En el caso de un suelo de grano saturado o parcialmente saturado, el coeficiente de

permeabilidad “” es suficientemente grande para que el agua de los poros también

pueda salir casi instantáneamente.

Cuando se aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el

tiempo para lograr la deformación plástica y la reducción en la relación de los vacios

es mucho mayor, y para este proceso dependerá de varios factores entre los cuales

los principales son:

Grado de saturación

Coeficiente de permeabilidad del suelo.

Las propiedades del flujo de los poros.

La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la

muestra para encontrar equilibrio.

El ensayo del laboratorio es unidimensional por el hecho de que con un anillo metálico

para confinar la muestra, no se permite flujo o movimiento de agua en un sentido

lateral. Todo el flujo de agua sucede en un sentido vertical. En el terreno ocurre algo

de movimiento lateral de agua y algo de movimiento lateral del suelo.

EL en ensayo de consolidación en el laboratorio se hace sobre una muestra que tiene

entre 20 y 40mm de espesor colocada en un anillo de metal confinante de diámetro

entre 45 y 113mm (100cm2). Existe dos tipos de anillos el fijo y el flotante, el fijo

facilita la medición del coeficiente de permeabilidad. La relación diámetro/altura debe

ser >2.5

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 8

Page 9: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

3. TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN

Terzaghi en 1923 publicó la ecuación diferencial fundamental para el proceso de

consolidación.

En 1924 presentó su teoría de "consolidación de arcillas" (para la cual también usaba

el nombre de "teoría de esfuerzos hidrodinámicos"), en el Primer Congreso

Internacional de Mecánica Aplicada, en Delft, Holanda.

En mayo de 1926 construyó un aparato de consolidación en miniatura, equipo para

realizar ensayos de suelos, el cual fue utilizado en el M.I.T.

Terzaghi propuso el modelo mostrado en la figura para ilustrar el proceso de

consolidación, lo cual se conoce como analogía mecánica de Terzaghi. El mismo

consiste en un recipiente cilíndrico lleno de agua, con un resorte dentro y sobre el

pistón con una válvula. El resorte representa el esqueleto mineral de un suelo y el

agua sería el agua intersticial del suelo. Se supone que el pistón sin fricción es

soportado por el resorte. Al aplicar una carga al pistón con la válvula cerrada, la

longitud del resorte permanece invariable, puesto que el agua se considera

incompresible. Si la carga introduce un aumento de la presión total, entonces la

totalidad de este aumento debe ser absorbido por un aumento igual de la presión del

agua. Cuando se abre la válvula, el exceso de presión de agua en la cámara causa el

flujo de ésta hacia afuera, la presión disminuye y el pistón se hunde a medida que se

comprime el resorte, En esta forma, la carga se transfiere en forma graduada al

resorte, reduciendo su longitud, hasta que toda la carga es soportada el mismo. Por

consiguiente, en la etapa final, el aumento de la presión efectiva es igual al aumento

de la presión total, y el exceso de presión de agua se reduce a cero. La velocidad de

compresión depende del grado de apertura de la válvula, esto es análogo a la

permeabilidad del suelo.

Si el estrato que consolida es libre de drenar por sus caras superior e inferior, el

mismo es llamado capa abierta, y su espesor se denota por 2H. Si el agua sólo puede

escapar a través de una superficie, el estrato es llamado semiabierto. El espeso del los

estratos semiabiertos se denota por H. Ambos caos se muestran en la figura.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 9

Page 10: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 10

Figura Nº 02: Analogía Mecánica de Terzaghi

Figura Nº 02: Variación de la presión de poros en función del tiempo

Page 11: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

4. TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN VERTICAL

4.1. Deducción de la ecuación de comportamiento:

Considérese un depósito de suelo homogéneo, saturado de longitud lateral infinita

y cometido a una carga uniforme que aplicada en toda el área superficial. El suelo

reposa sobre una base impermeable y drena libremente por cara superior. La

disipación del exceso de presión de poros en cualquier punto solo se producirá

mediante el flujo del agua intersticial en sentido vertical ascendente hacia la superficie.

vz=.Es la velocidad vertical del flujo que entra en el elemento.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 11

Figura Nº 03: Consolidación vertical de una capa de suelo

Page 12: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

vz+∆z=¿¿ Es la velocidad vertical el flujo que sale del elemento

Si se aplica el Teorema de Taylor, se tiene.

……(1)

Puesto que ∆ z es muy pequeño, puede suponerse que los términos de segundo orden

y de orden superior son insignificantes, por lo tanto.

…… (2)

A partir del principio de continuidad del volumen se tiene que:

Entonces:

…… (3)

Donde A es el área plana del elemento y V es el volumen. Por tanto:

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 12

Page 13: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

…… (4)

V. MATERIALES

1 Muestra

2 Pie de rey

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 13

Page 14: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

3 Anillos metálicos

4 Consolidometro

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 14

Page 15: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

5 Micrómetro

6 Pesas

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 15

Page 16: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 16

Page 17: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

7 Balanza

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 17

Page 18: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VI. PROCEDIMIENTO

La prueba de Consolidación Estándar consiste en comprimir verticalmente una

muestra de suelo en estudio, confinándola en un anillo rígido. El suelo está sujeto a un

esfuerzo en sus dos superficies planas; toda deformación ocurre en el eje vertical, las

deformaciones elástica y cortante son insignificantes debido a que toda la superficie de

la muestra se carga y no permite deformación lateral.

Los esfuerzos se aplican siguiendo una secuencia de cargas normalizadas o

establecidas previamente, las cuales estarán de acuerdo al nivel de cargas que el

suelo en estudio soportará en el futuro. En todos los casos y para cada incremento de

carga la muestra sufre una primera deformación correspondiente al retraso

hidrodinámico que se llama consolidación primaria y también sufre una deformación

adicional debido a un fenómeno secundario.

Teóricamente es factible el fenómeno de consolidación cuando la muestra está

saturada, sin embargo, la práctica se admite que también se genera un proceso similar

en masas de suelo que no están 100% saturadas y por lo tanto, para estos casos se

aplica también la teoría de la consolidación, teniendo presente que se trata sólo de

una interpretación aproximada y que las conclusiones finales deben darse en base a

las propiedades físico-químicas y límites de consistencia, acompañadas de una buena

descripción de campo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 18

Page 19: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Los pasos realizados en el laboratorio fueron los siguientes:

1) Tallamos la muestra usando el anillo y un cuchillo

M

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 19

Page 20: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

2)

Pesamos el anillo

3) Pesamos luego el anillo más suelo húmedo

4) Posteriormente colocamos la nuestra en el consolidometro antes de

cual primero empezamos a colocar los componentes de mismo

echando primero vaselina alrededor de estos para puedan ingresar.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 20

Page 21: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 21

Page 22: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 22

Page 23: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

5) Luego de colocada la muestra ejercemos un carga generada por las pesas

ubicadas en la parte inferior del consolidometro .

Tomamos lectura del micrómetro cada 6,15,30 segundos luego cada

1,2,4,8,15,30,60 y 120 minutos

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 23

Page 24: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VII. CONCLUSIONES

1. Se conocieron equipos y materiales para realizar en ensayo de consolidación.

2. Se obtuvieron los asentamientos y se calcularon los datos

3. Se realizaron los gráficos de acuerdo a los valores calculados

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 24

Page 25: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

TABULACION PARA CURVA DE COMPRESIBILIDAD

RESUMEN DE DATOS Y CALCULOS

Consolidometro: Nº 165 P - 00

Hs = 12,31 H1 = 24,70 e1 = 1,007

X Y

Fecha en que se aplica el

incremento de carga

Tiempo transcurrido para cada incremento de carga (horas)

Presión P

(Kg/cm2)

Lectura micrómetro promedio

(Izq. y Der.) (mm)

Deformación S (mm)

Corrección por

compresión Sc (mm)

Deformación Corregida S' = S -Sc

(mm)

S'/HsRelación de

vacíos e =e1-S'/ Hs

CARGA04/03/2008 3.05505/03/2008 24 0,25 3.201 0.146 0,019 0.127 0.010 0.99706/03/2008 24 0,50 3.225 0.024 0,032 0.056 0.005 1.00207/03/2008 24 1,00 3.2945 0.0695 0,052 0.0175 0.001 1.00610/03/2008 24 2,00 6.23 2.9355 0,077 2.8585 0.232 0.77511/03/2008 24 4,00 6.6645 0.4345 0,103 0.3315 0.027 0.95

DESCARGA12/03/2008 24 1,00 6.637 2.758 0,104 2.654 0.216 0.79113/03/2008 24 0,50 6.6115 2.449 0,093 2.356 0.191 0.818616/03/2008 24 0,25 6.575 2.1845 0,084 2.101 0.171 0.836

17/03/2008 24 0,00 6.519 1.298 0,061 1.237 0.100 0.907

0.1 1.0 10.00.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

1.05

1.10

CURVA DE COMPRESIBILIDAD

Esfuerzo aplicado kg /cm2

Rel

ació

n de

vac

ios

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 25

Page 26: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CONSOLIDACION

(Carga de Pre-Consolidación)

Fig. (23). CALCULO DE LA CARGA: METODO DE CASA GRANDE

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 26

Page 27: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Fig. (23). CALCULO DE LA CARGA: METODO DE SCHMERTMANN

P=4.50 kg/cm2

INDICE DE RECOMPRESION (Cr):Cr=0.112

INDICE DE COMPRESION (CC):CC=0.237

ASENTAMIENTO:H=0.169 cm

TABULACION PARA CURVA DE CONSOLIDACION

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 27

Pc = 0,92 kg/cm2peso especifico (y) = 0,00215 Kg/cm3

Po = y*h = 0,344 Kg/cm2H1= 2,47 cm

Page 28: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

REGISTRO: P-00

CARGA : 0,25 Kg/cm2Y X

Dia/Hora Presión

Lectura del Micrometro Lectura

PromedioTiempo (min)

IzquierdoDerech

o08:54 -6

0,25 kg.

2,830 3,980 3,405 0,10 ' 0,3208:54 -15 2,847 2,990 2,919 0,25 ' 0,5008:54 -30 2,850 2,991 2,921 0,50 ' 0,7108:55 -1 2,852 2,994 2,923 1,00 ' 1,0008:57 -2 2,871 3,005 2,938 3,00 ' 1,7309:01 -4 2,880 3,010 2,945 7,00 ' 2,6509:09 -8 2,890 3,020 2,955 15,00 ' 3,87

09:24 -15 2,901 3,029 2,965 30,00 ' 5,4809:54 -30 2,918 3,038 2,978 60,00 ' 7,7510:54 -60 2,930 3,043 2,987 120,00 ' 10,95

12:54 -120 2,932 3,050 2,991 240,00 ' 15,4905/06/12 8:53:00 2,970 3,075 3,023 1440,00 ' 37,95

0.10 ' 1.00 ' 10.00 ' 100.00 ' 1000.00 ' 10000.00 '

2.850

2.950

3.050

3.150

3.250

3.350

3.450

CURVA DE CONSOLIDACIÓN Carga 0.25 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

CARGA :

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 28

√𝑡

Page 29: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0,50 Kg/cm2Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

Promedio Tiempo (min)

Izquierdo Derecho08:54 -6

0,50 kg.

3,060 3,140 3,100 0,10 0,3208:54 -15 3,072 3,150 3,111 0,25 0,5008:54 -30 3,082 3,152 3,117 0,50 0,7108:55 -1 3,100 3,160 3,130 1,00 1,0008:57 -2 3,127 3,170 3,149 3,00 1,7309:01 -4 3,128 3,175 3,152 7,00 2,6509:09 -8 3,180 3,200 3,190 15,00 3,8709:24 -15 3,230 3,240 3,235 30,00 5,4809:54 -30 3,265 3,265 3,265 60,00 7,7510:54 -60 3,290 3,290 3,290 120,00 10,95

12:54 -120 3,315 3,315 3,315 240,00 15,4906/06/12 08:53a.m. 3,372 3,359 3,366 1440,00 37,95

Carga de 1kg

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 29

√𝑡

0.10 1.00 10.00 100.00 1000.00 10000.00

3.050

3.100

3.150

3.200

3.250

3.300

3.350

3.400

CURVA DE CONSOLIDACIÓN Carga 0.50 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

Page 30: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

CARGA : 2,00 Kg/cm2Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

Promedio Tiempo (min)

Izquierdo Derecho08:54 -6

2,00 kg.

4,36 4,072 4,216 0,10 0,3208:54 -15 4,428 4,08 4,254 0,25 0,5008:54 -30 4,468 4,088 4,278 0,50 0,7108:55 -1 4,52 4,1 4,31 1,00 1,0008:57 -2 4,65 4,135 4,3925 3,00 1,7309:01 -4 4,728 4,17 4,449 7,00 2,6509:09 -8 4,783 4,225 4,504 15,00 3,8709:24 -15 4,83 4,309 4,5695 30,00 5,4809:54 -30 4,914 4,389 4,6515 60,00 7,7510:54 -60 5,04 4,52 4,78 120,00 10,9512:54 -120 5,079 4,569 4,824 240,00 15,49

41068 08:53a.m. 5,169 4,68 4,9245 1440,00 37,95

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 30

0.10 1.00 10.00 100.00 1000.00 10000.00

3.300

3.400

3.500

3.600

3.700

3.800

3.900

4.000

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 1,00 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

√𝑡

Page 31: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0 10000.0

3.8

4

4.2

4.4

4.6

4.8

5

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 2,00 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

CARGA : 4,00 Kg/cm2Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

Promedio Tiempo (min)

Izquierdo Derecho08:54 -6

4,00 kg.

5,48 4,85 5,165 0,1 0,3208:54 -15 5,532 4,874 5,203 0,25 0,5008:54 -30 5,548 4,88 5,214 0,5 0,7108:55 -1 5,576 4,92 5,248 1 1,0008:57 -2 5,631 4,981 5,306 3 1,7309:01 -4 5,7 5,41 5,555 7 2,6509:09 -8 5,761 5,118 5,4395 15 3,8709:24 -15 5,841 5,21 5,5255 30 5,4809:54 -30 5,941 5,325 5,633 60 7,7510:54 -60 6,026 5,41 5,718 120 10,9512:54 -120 6,191 5,575 5,883 240 15,49

41071 08:53a.m. 6,367 5,728 6,0475 1440 37,95

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 31

√𝑡

Page 32: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0.1 1.0 10.0 100.0 1,000.0 10,000.0

5.105.205.305.405.505.605.705.805.906.006.10

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 4,00 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

DESCARGAS

DESCARGA : 1,00 Kg/cm2

Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

Promedio Tiempo (min)

Izquierdo Derecho

08:55 -1

1,0kg.

6,278 5,662 5,970 0,1 0,32

08:57 -2 6,265 5,651 5,958 0,3 0,50

09:01 -4 6,254 5,639 5,947 0,5 0,71

09:09 -8 6,245 5,622 5,934 1,0 1,00

09:24 -15 6,234 5,603 5,919 3,0 1,73

09:54 -30 6,213 5,574 5,894 7,0 2,65

10:54 -60 6,200 5,535 5,868 15,0 3,87

12:54 -120 6,149 5,468 5,809 30,0 5,48

12/06/12 08:53a.m. 6,111 5,405 5,758 60,0 7,746

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 32

√𝑡

Page 33: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

1.0 10.0 100.0

5.70

5.80

5.90

6.00

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 1,00 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

DESCARGA : 0,50 Kg/cm2

Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

Promedio

Tiempo Minutos

Izquierdo Derecho08:55 -1

0.50kg.

6,080 5,375 5,728 0,1 0,3208:57 -2 6,075 5,370 5,723 0,3 0,5009:01 -4 6,071 5,365 5,718 0,5 0,7109:09 -8 6,067 5,355 5,711 1,0 1,0009:24 -15 6,060 5,340 5,700 3,0 1,7309:54 -30 6,040 5,300 5,670 7,0 2,6510:54 -60 6,025 5,280 5,653 15,0 3,87

12:54 -120 6,000 5,250 5,625 30,0 5,4813/06/12 08:53a.m. 5,868 5,029 5,449 60,0 7,746

1.0 10.0 100.0

5.40

5.45

5.50

5.55

5.60

5.65

5.70

5.75

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 0,50 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 33

√𝑡

Page 34: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

DESCARGA : 0,25 Kg/cm2

Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro Promedio Tiempo

MinutosIzquierdo Derecho

08:55 -1

0,25kg.

4,46 4,43 4,445 0,1 0,32

08:57 -2 4,459 4,43 4,4445 0,3 0,50

09:01 -4 4,457 4,429 4,443 0,5 0,71

09:09 -8 4,456 4,428 4,442 1,0 1,00

09:24 -15 4,451 4,422 4,4365 3,0 1,73

09:54 -30 4,45 4,422 4,436 7,0 2,65

10:54 -60 4,449 4,419 4,434 15,0 3,87

12:54 -120 4,449 4,419 4,434 30,0 5,48

14/06/12 08:53a.m. 4,442 4,412 4,427 60,0 7,746

1.0 10.0 100.0

4.42

4.43

4.44

4.45

CURVA DE CONSOLIDACION Carga de 0,25 kg/cm2

Tiempo (min)

Lect

ura

del m

icro

met

ro (m

m)

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 34

√𝑡

DESCARGA : 0, Kg/cm2

Y X

Dia/Hora Presión Lectura del Micrometro

PromedioTiempo MinutosIzquierdo Derecho

08:55 -1

0,kg.

4,391 4,341 4,366 0,1 0,3208:57 -2 4,389 4,34 4,3645 0,3 0,5009:01 -4 4,383 4,326 4,3545 0,5 0,7109:09 -8 4,381 4,321 4,351 1,0 1,0009:24 -15 4,38 4,32 4,35 3,0 1,7309:54 -30 4,379 4,314 4,3465 7,0 2,6510:54 -60 4,376 4,31 4,343 15,0 3,87

12:54 -120 4,372 4,308 4,34 30,0 5,4815/06/12 08:53a.m. 4,367 4,229 4,298 60,0 7,746

√𝑡

Page 35: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 35

Page 36: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

RESUMEN

Este ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en una

caja de cizalladura directa, aplicar un esfuerzo normal determinado,

humedecer o drenar el espécimen de ensayo, o ambas cosas,

consolidar el espécimen bajo el esfuerzo normal, soltar los marcos

que contienen la muestra y desplazar en marco horizontalmente

respecto al otro a una velocidad constante de deformación y medir

la fuerza de cizalladura y los desplazamientos horizontales a

medida que la muestra es cizallada.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 36

Page 37: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

INDICE

I. INTRODUCCIÓN

II. GENERALIDADES

III. OBJETIVOS

IV. MARCO TEORICO

V. MATERIALES Y EQUIPOS

VI. PROCEDIMIENTO

VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

VIII. CONCLUSIONES

IX. RECOMENDACIONES

X. BIBLIOGRAFÍA

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 37

Page 38: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

I. INTRODUCCIÓN

El ensayo de corte directo se realiza con el objetivo principal de determinar el

valor de la cohesión, así como el ángulo de fricción interna de un suelo

sometido a esfuerzo cortante. Este ensayo impone sobre un suelo condiciones

idealizadas, o sea indica la ocurrencia de una falla a través de un plano de

localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas, una normal

por una carga vertical aplicada y un esfuerzo cortante debido a la acción de

una carga horizontal. Como el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal tienen el

mismo significado en la construcción del Círculo de Mohr, en lugar de resolver

una serie de ecuaciones para c y tan f, es posible dibujar en un plano de ejes

coordenados estos valores para los diferentes ensayos y proponer promedio

del valor de la cohesión en el corte en Y y f por la pendiente de esta recta. En

este ensayo también se puede obtener los parámetros de resistencia residual.

Normalmente el ensayo se realiza sobre tres probetas de un mismo suelo,

sometida cada una de ellas a una presión normal diferente, obteniéndose la

relación entre la tensión tangencial de rotura y la tensión normal aplicada.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 38

Page 39: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

II. GENERALIDADES

Este método describe y regula el método de ensayo para la determinación de la

resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un

proceso de consolidación, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o

corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se

lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca de un

plano de cizalladura determinado por la configuración del aparato de

cizalladura. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo

una carga 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.

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 cálculo de las deformaciones por cizalladura. En consecuencia, a partir

de este ensayo no pueden determinarse las relaciones esfuerzo-deformación o

cualquier otro valor asociado, como el módulo de cizalladura.

La determinación 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 que solicite el ensayo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 39

Page 40: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ASTM D 3080

Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de

sección cuadrada y 2.5 cm. de espesor, confinada lateralmente, dentro de una

caja metálica, a una carga normal (σ ) y a un esfuerzo tangencial (τ ), los cuales

se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano

preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de

las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra, que es fija, produciendo el

esfuerzo de corte).

En el ensayo se determina cargas y deformaciones.

III. OBJETIVOS

1. El ensayo de corte directo se realiza con el objetivo principal de

determinar el valor de la cohesión, así como el ángulo de fricción interna

de un suelo sometido a esfuerzo cortante.

2. Medir la resistencia cortante de suelos granulares.

3. Obtener la envolvente de Mohr –coulomb.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 40

Figura N° 01 (Envolvente de falla para una

arena seca ensayada en corte directo)Figura N° 02 (Envolvente de falla para una

arcilla cura ensayada en corte directo)

Page 41: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

IV. MARCO TEÓRICO

El ensayo está normalizado en ASTM 3080.

La caja de corte es del tipo cuadrada de 100 * 100mm.

El “set” de presiones normales aplicadas a la muestra queda a criterio del

constructor.

Se recomienda usar valores de 50% ;100% ;150% y200% del valor de terreno.

Es decir si la estructura descarga en su fundación una tensión de compresión

de 2(kg/cm ²), se recomienda usar valores de 1 ,2 ,3 y 4 (kg /cm2), lo que

traducido a pesos significan 100 ,200 ,300 y 400 kg respectivamente.

Es un ensayo de cortante, que determina el ángulo de fricción interna y la

cohesión del suelo. Estos parámetros son importantes, para determinar la

capacidad portante del suelo, sobre el que se va a construir. Consiste en

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 41

Figura N° 03 (Ensayo de Corte Directo: ASTM D 3080)

Page 42: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

aplicar esfuerzos verticales y horizontales, a tres muestras de suelo, y

determinar el instante de falla a cortante. Cuando se aplica un esfuerzo vertical

fijo de 0.5kg /cm2, la primera muestra falla con un esfuerzo horizontal o cortante

τ1, la segunda muestra es sometida a un esfuerzo de 1.0kg /cm2, y falla con un

esfuerzo cortanteτ 2. La tercera es sometida a un esfuerzo de compresión de

1.5kg /cm2, y falla con un cortante τ3. Con estos tres pares ordenados se grafica

el diagrama de ruptura de Mohr. También, se hace uso del análisis de

regresión lineal, para obtener el ángulo de fricción interna y la cohesión del

suelo.

Las condiciones del ensayo, incluyendo los esfuerzos normales y la humedad,

son seleccionadas para representar las condiciones de campo que se

investigan.

Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo

de fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden

ocurrir de tres maneras:

Por deformación elástica de las partículas.

Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la

evacuación del líquido existente en los huecos entre las partículas.

Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al

deslizamiento de una gran masa de suelo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 42

Page 43: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

I.1. Ventajas del ensayo de corte directo

I.1.1. El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo.

I.1.2. El principio básico es fácilmente comprensible.

I.1.3. La preparación de la muestra no es complicada.

I.1.4. Puede medirse el ángulo de fricción entre suelo y roca, o

entresuelo y otros materiales.

I.2. Limitaciones del ensayo de corte directo

I.2.1. La muestra está obligada a fallar en un plano predeterminado.

I.2.2. La distribución de esfuerzos en ésta superficie no es uniforme.

I.2.3. No es posible controlar el drenaje de la muestra, sólo se puede variar la

velocidad de desplazamiento.

I.2.4. No puede medirse la presión de poros.

I.2.5. Las deformaciones aplicadas están limitadas por recorrido máximo de la

caja.

I.2.6. No es posible determinar el módulo de elasticidad ni el de la relación de

Poisson.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 43

Figura N° 04 (Esquema del

aparato de corte directo)Figura N° 05 (Ensayo de corte

directo en suelos arenosos)

Page 44: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

I.3. Modalidades del Ensayo

Para determinar los parámetros resistentes, c y f de un suelo, se utiliza un

equipo de corte directo en el que una probeta de suelo de forma cilíndrica o

rectangular que se encuentra restringida lateralmente por una pared rígida, se

corta a lo largo de un plano horizontal mientras se encuentra sometida a una

presión normal a dicho plano. Se pueden efectuar los siguientes ensayos:

I.3.1. Ensayo Consolidado Drenado (CD)Se aplica la presión normal, permitiendo el drenaje del suelo hasta

finalizar la consolidación primaria. De este ensayo se obtienen los

parámetros resistentes efectivos.

I.3.2. Ensayo Consolidado no Drenado (CU)Se aplica la presión normal, permitiendo el drenaje del suelo hasta

finalizar la consolidación primaria. De este ensayo se obtienen los

parámetros resistentes totales.

I.3.3. Ensayo no Consolidado no Drenado (UU)La rotura se inicia nada más aplicar la presión normal

correspondiente y a una velocidad lo suficientemente rápida para que no

se produzca el drenaje. De este ensayo se obtienen los parámetros

resistentes totales.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 44

Page 45: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 45

Figura N° 05 (Detalles del ensayo ya la caja de corte directo)

Page 46: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

V. MATERIALES Y EQUIPOS

Se utiliza el aparato para corte directo (caja partida una fija y la otra se puede

mover horizontalmente con una fuerza horizontal aplicada).

V.1. Máquina de Corte Directo

V.2. Anillos

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 46

Figura N° 06 (máquinade cortedirecto)

Figura N° 07 (Anillo para la muestra)

Page 47: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

V.3. Muestra Inalterada

V.4. Balanza

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 47

Figura N° 08 (Muestra Inalterable)

Imagen N° 09 (balanza electrónica)

Page 48: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

V.5. Vernier

V.6. Micrómetros

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 48

Figura N° 10(vernier para medir las

dimensiones del anillo)

Figura N° 11

Page 49: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VI. PROCEDIMIENTO

El procedimiento depende del tipo de suelo y de las condiciones en que

será ensayado; ya que en el ensayo realizado se utilizó muestra inalterada. 

Una vez instalo y calibrado el equipo se procede a:

VI.1. Pesar los anillos utilizados para la muestra; así como también

obtener la respectiva altura y diámetro para extraer su volumen.

VI.2. Preparar la muestra a ensayar en una bandeja, con la ayuda de una

espátula.

VI.3. Colocar la muestra en cada anillo formando tres capas, cada una

distribuida y compactada con la ayuda de un pisón mediante golpes,

para así reconstruir el suelo.

VI.4. Tallarlos anillos con la muestra, posteriormente se pesaron,

obteniendo el peso del anillo más muestra natural; ya que así

podemos obtener el peso de la muestra restando el peso del anillo

obtenido anteriormente.

VI.5. Se colocó la respectiva muestra para así poder realizar el ensayo.

VI.6. Aplicar la carga normal σ y deseada (0.5; 1 y 1.5) y colocar el dial

para determinar el desplazamiento vertical (con precisión de 0,01 mm

por división).

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 49

Figura N° 12

Page 50: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VI.7. 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

del anillo.

VI.8. Ajustar el micrómetro de (0.01 mm/división) para medir el

desplazamiento en cortante.

VI.9. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del

micrómetro de carga, del micrómetro de desplazamiento cortante, y

del micrómetro vertical (cambio de volumen).

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 50

Figura N° 13

Page 51: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VI.10. Las lecturas deberán realizarse en un tiempo de 2 minutos como

mínimo.

VI.11. Luego se extraerá la muestra para ser llevada a la estufa y poder

encontrar el contenido de humedad y podamos realizar nuestros

cálculos.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 51

Figura N° 14

Figura N° 15 Figura N° 16

Page 52: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VII. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

VII.1. Cálculo de Esfuerzos Normales (σ )

σ=σ y . A…………(1)

Dónde:

σ y = Carga aplicada normal

A = Área de la muestra.

 Los esfuerzos normales con los que se trabajó son:

σ N 1=0 ,50 ( kgcm2 )σ N 2=1,00 ( kgcm2 )σ N 3=1.50(kg /cm2)

VII.2. Calculo del Esfuerzo Cortante Último (τ )

τ=TA…………(2)

T= Fuerza rasante dada por el anillo de carga.

VII.3. Construir la Envolvente de Falla (Diagrama envolvente de Mohr)

VII.3.1. Confeccione un gráfico llevando en las ordenadas el esfuerzo de

corte de falla,y en abscisas los esfuerzos normales. Las escalas

vertical y horizontal deben ser las mismas.

VII.3.2. Determine la inclinación de esta recta ( tan∅ ), que indica el ángulo

de fricción interna. Determine la intersección con el eje vertical

que nos indica la cohesión del suelo.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 52

Page 53: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VII.3.3. Dibujar el valor del esfuerzo cortante contra el esfuerzo Normal.

VII.3.4. Trazar una línea recta a través de los puntos dibujados. Si el

suelo es granular y no cohesivo, esta recta debería pasar por el

origen (c=0) que puede considerarse como otro punto del

ensayo. Esta recta es la llamada envolvente de falla o de

Coulomb.

VII.3.5. Obtener el intercepto de cohesión (si existe) con el eje ordenado y

medir la pendiente de la línea para obtener el ángulo de fricción

interno.

VII.4. Deformación Unitaria

VII.4.1. Dibujar una curva de esfuerzo de deformación Unitaria contra esfuerzo

cortante.

VII.4.2. Entregar el dato de deformación máxima en milímetros.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 53

Page 54: Corte Directo Cosnolidacio

ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA

Número de anillo 7

Peso del anillo 81.12 g

Peso del anillo + muestra húmeda natural 319.83 g

Peso de muestra Seca 238.71 g

% Humedad 11.80 %

Diámetro 7.14 cm

Área del Anillo 40.0169 cm2

Altura del Anillo 3.50 cm

Volumen del Anillo 139.8592 cm3

Densidad Seca 1.40 g/cm3

Esfuerzo normal 0.50kg/cm2

K(Constante) 1.6129

Tiempo

(seg)

Dial

Horiz.Desplaz.

Horiz.

Dial de

Carga

Fuerza

Corte

Esfuerzo

de corte

00:00 10.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.000

00:15 9.55 0.45 9.00 14.52 0.35 0.70

00:30 9.10 0.90 11.00 17.74 0.43 0.86

00:45 8.20 1.80 15.00 24.19 0.59 1.17

01:00 7.15 2.85 20.00 32.26 0.78 1.56

01:15 6.20 3.80 20.00 32.26 0.78 1.56

01:30 5.15 4.85 19.00 30.65 0.74 1.48

01:45 4.20 5.80 18.80 30.32 0.73 1.47

02:00 4.30 5.70 18.40 29.68 0.72 1.44

02:15 3.55 6.45 18.80 30.32 0.73 1.47

02:30

02:45

03:00

03:15

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 54

TABLA N° 01

Page 55: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Número de anillo 16

Peso del anillo 82.00g

Peso del anillo + muestra húmeda natural 317.79 g

Peso de muestra Seca 235.79 g

% Humedad 11.42 %

Diámetro 7.15 cm

Área del Anillo 40.0955 cm2

Altura del Anillo 3.50 cm

Volumen del Anillo 140.1337 cm3

Densidad Seca 1.43 g/cm3

Esfuerzo normal 1.00kg/cm2

K(Constante) 1.6129

Tiempo

(seg)

Dial

Horiz.Despla.

Horiz.

Dial de

Carga

Fuerza

Corte

Esfuerz

o de

corte00:00 10.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.00000:15 9.45 0.55 12.80 20.65 0.51 0.51

00:30 8.45 1.55 19.80 31.94 0.78 0.78

00:45 7.70 2.30 22.80 36.77 0.90 0.90

01:00 6.80 3.20 25.40 40.97 1.01 1.01

01:15 5.85 4.15 27.70 44.68 1.10 1.10

01:30 4.80 5.20 27.00 43.55 1.07 1.07

01:45 3.80 6.20 27.00 43.55 1.07 1.07

02:00 3.80 6.20 27.40 44.19 1.09 1.09

02:15 27.40 44.19 1.09 1.09

02:30 28.20 45.48 1.12 1.12

02:45 29.00 46.77 1.15 1.15

03:00 29.00 46.77 1.15 1.15

03:15 29.00 46.77 1.15 1.15

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 55

TABLA N° 02

Page 56: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Número de anillo 17

Peso del anillo 81.74 g

Peso del anillo + muestra húmeda natural 318.35 g

Peso de muestra Seca 236.61 g

% Humedad 9.19 %

Diámetro 7.15 cm

Área del Anillo 40.0955 cm2

Altura del Anillo 3.50 cm

Volumen del Anillo 140.1337 cm3

Densidad Seca 1.44 g/cm3

Esfuerzo normal 1.50kg/cm2

K(Constante) 1.6129

Tiempo

(seg)

Dial

Horiz.Despla.

Horiz.

Dial de

Carga

Fuerza

Corte

Esfuerz

o de

corte00:00 10.00 0.00 0.00 0.000 0.000 0.00000:15 9.70 0.30 15.00 24.19 0.59 0.40

00:30 8.80 1.20 25.00 40.32 0.99 0.66

00:45 7.85 2.15 28.40 45.81 1.13 0.75

01:00 6.86 3.14 32.20 51.94 1.28 0.85

01:15 5.75 4.25 36.80 59.35 1.46 0.97

01:30 4.70 5.30 37.00 59.68 1.47 0.98

01:45 3.70 6.30 37.20 60.00 1.47 0.98

02:00 2.70 7.30 38.00 61.29 1.51 1.00

02:15 2.70 7.30 38.70 62.42 1.53 1.02

02:30 2.70 7.30 39.00 62.90 1.54 1.03

02:45 2.70 7.30 39.00 62.90 1.54 1.03

03:00 2.70 7.30 39.00 62.90 1.54 1.03

03:15 2.70 7.30 39.40 63.55 1.56 1.04

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 56

TABLA N° 03

Page 57: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

ESPÉCIMEN N°

PESO VOLUMEN

SECO (gr/cm3)

ESFUERZONORMAL (kg/cm2)

PROPORCIÓN DE ESFUERZOS

HUMEDAD NATURAL

ESFUERZO DE CORTE

(kg/cm2)

7 1.401 0.50 1.56 11.80 % 0.781

16 1.432 1.00 1.15 11.42 % 1.149

17 1.442 1.50 1.03 9.19 % 1.545

VII.5. Curva de Deformaciones y Envolvente de Mohr

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.000.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

Deformacion Tangencial (mm)

Prop

orci

ón d

e Es

uerz

os (

t / s

)

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 57

TABLA N° 04

Figura N° 17

Page 58: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

0.00 0.50 1.00 1.50 2.000.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

f(x) = 0.763563122096697 x + 0.394827762373241

Esfuerzo Normal (kg/cm2)

Esfu

erzo

Cor

tant

e (k

g/cm

2)

Del gráfico Y=0.355 x+1.210

El ángulo de fricción interna : arct (0.355) 37.364 º

Cohesión C=0.395 kg /cm2

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 58

Figura N° 18

TABLA N° 05

Page 59: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VII.6. Gráfico de los Factores de Capacidad de Carga N ’C , N ' q , N ' δ (Correspondientes a la ecuación de Terzaghi).

VII.7. Calculo De La Capacidad Portante Del Suelo.

ESPECIMEN N°

PESO VOLUMETRICO

HUMEDO g/cm3

PESO UNITARIO

DE LA MUESTRA

g/cm3

PROMEDIO(δ)

FACTORES DE

CAPACIDAD DE CARGA

VALORES OBTENIDOS

SEGÚN EL ANGULO DE FRICCIÓN

COHESIÓN(kg/m2)

7 2,046 2046,26

2071,993

N 'C 19,0

θ=37.364° 395016 2,107 2107,38 N 'q 8,6

17 2,062 2062,34 N 'δ 2,9

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 59

Figura N° 19

TABLA N° 06

Page 60: Corte Directo Cosnolidacio

MECÁNICA DE SUELOS II - ENSAYO DE CORTE DIRECTO

VIII. CONCLUSIONES

VIII.1. El ángulo de fricción interna fue de 37.364 °

VIII.2. La cohesión fue de 0.395 kg /cm2.

VIII.3. En nuestro caso, en el ensayo realizado se trabajó con esfuerzos de

0.50 ,1.00 , y1.00 kg /cm2.

IX. RECOMENDACIONES

IX.1. Es recomendable que se hallen los esfuerzos de falla máximos en

condiciones de saturación, es decir en las peores condiciones, lo cual

permitirá obtener óptimos resultados en el momento de evaluación,

propuesta y ejecución del proyecto, e incluso se pueden realizar en

estados desfavorables para la construcción de la edificación.

X. BIBLIOGRAFIA

X.1. Información entregada por el docente.

X.2. ASTM Standard D3080-90: Method for Direct Shear Test of Soil

Under Consolidated Drained Conditions.

X.3. Ingeniería Geotecnia (Ing. William Rodríguez Serquén).

X.4. www.google.com.pe.

UNPRG – ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 60