RESPONSABLE.-- Olano Facundo Tulio

H.

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO

FACULTAD DE INGEIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

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INTRODUCCION 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.

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CORTE DIRECTO

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Corte Directo

Consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento.

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CORTE DIRECTO

PRINCIPIOS DEL ENSAYO

(CD)

DRENADO

COHESIVOS

NO DEDRANO

NO COHESIVO

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Ensayos no consolidados – no drenados. 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.

Ensayo consolidado – no drenado. Se aplica la fuerza normal, se observa el movimiento vertical del deformímetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar la fuerza cortante.

Ensayo consolidado - drenado. 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.

CLASIFICAIÓN DE ENSAYOS DE CORTE DIRECTO

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Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, esté la muestra saturada o no, y por supuesto, si la tasa de aplicación del corte no es demasiado rápida.

Para materiales cohesivos, los parámetros de suelos están marcadamente influidos por el método de ensayo y por el grado de saturación, y por el hecho de que el material esté normalmente consolidado o sobreconsolidado.

Generalmente, se obtienen para suelos sobreconsolidados dos conjuntos de parámetros de resistencia: un conjunto para ensayos hechos con cargas inferiores a la presión de preconsolidación y un segundo juegos para cargas normales mayores que la presión de preconsolidación. Donde se sospeche la presencia de esfuerzo de preconsolidación en un suelo cohesivo sería aconsejable hacer seis o más ensayos para garantizar la obtención de los parámetros adecuados de resistencia al corte.

FUNDAMENTOS PARA EL ANALISIS DEL ENSAYO

(LEY DE COULOMB)El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos esfuerzos se calculan simplemente como: 

σ n = Pv /A t f = Ph /A

Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento lateral de la muestra (Ph).La relación entre los esfuerzos de corte de falla ( t f ) y los esfuerzos normales (σn ) en suelos, puede representarse por la ecuación siguiente:

tf = c + σ n * tg Φ   

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Esfuerzo normal

t f = C + s n * tg f 

Φ

 

 

t f 1

t f 2

t f 3

1

2

3

N1/L2 s n

C

Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla

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COMPONENTES DE LA RECISTENCIA

AL CORTEDe la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en términos generales tiene dos componentes:

•Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce entre ellas cuando están sometidas a esfuerzos normales.

•Cohesión(C) ue se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partículas en una masa.

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El ensayo está normalizado en ASTM 3080. La caja de corte es del tipo cuadrada de 100 * 100 mm.

El “set” de presiones normales aplicadas a la muestra queda a criterio del constructor. Se recomienda usar valores de 50%; 100%; 150% y 200% del valor de terreno. Es decir si la estructura descarga en su fundación una tensión de compresión de 2 (Kg/cm²), 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.

ENSAYO(ASTM 3080)

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EQUIPO A UTILIZAR•Aparato de Corte: instrumento diseñado y construido para contener de manera segura la muestra entre dos bloques porosos de tal modo que no se aplique un torque a la muestra.

•Caja de Corte: una caja de corte, circular o cuadrada, hecha de acero inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte superior e inferior.

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•Bloques permeables (piedras porosas): Los bloques permeables permiten el drenaje de la muestra de suelo a lo largo de los extremos superior e inferior de la muestra. Los bloques permeables tienen también como función transferir los esfuerzos de corte horizontal del bloque a los bordes superior e inferior de la muestra. Los bloques permeables deben consistir de carburo de silicio, oxido de aluminio o un metal que no esté sujeto a la corrosión por sustancias del suelo. El diámetro o anchura del bloque poroso o de la platina superior debe ser de 0.2 mm a 0.5 mm menos que la medida interior de la caja.

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-. Mecanismo para cortar la muestra.-. El peso de la parte superior de la caja de corte debe ser menos de 1% de la fuerza normal aplicada.-. Instrumento de medición de la fuerza de corte.-. Soporte de la caja de corte. -. Equipo misceláneo que incluye un cronometro, con un segundero, agua destilada o desmineralizada, espátulas, cuchillos, enrasadores, sierras de alambre, etc. utilizados para la preparación de la muestra.

MECANISMOS DE CARGAMecanismo para aplicar y medir la fuerza normal: La fuerza normal puede aplicarse con un marco de carga activado por pesas o mediante un mecanismo neumático de carga. El instrumento debe ser capaz de mantener la fuerza normal dentro de una variación de ± 1% de la fuerza, rápidamente y sin excederla.

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DESCRIPCION DE LA MUETSRA1.  Tipo de muestra:

La ejecución del ensayo se puede realizar en muestras inalteradas como remoldeadas en el laboratorio. A partir del cilindro o de la muestra que se disponga para el ensayo, se ubica en el molde de corte cortando con el cuchillo aquellas partes que queden por fuera de este, hasta que la muestra entre poco a poco dentro del molde, una vez sobresalga por la parte superior, se enrasa o pule por la parte inferior y superior si es necesario.

2.  Dimensionamiento de la muestra: El tamaño de la muestra a ensayar dependerá de los dispositivos que se dispongan en el equipo, en todo caso deben cumplir:El diámetro mínimo para muestra circular o el lado mínimo para una muestra rectangular debe ser de 50 mm. El espesor mínimo de la muestra debe ser de 12.5 mm, pero no menos que un sexto del lado mayor o diámetro.La relación mínima entre el diámetro o lado y espesor es de 2:1.

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PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Se Introduce y se Retira la Muestra al Molde.

Se introduce a la Caja de Corte

Se desmonta

y Recupera la Muestra

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El principio básico es fácilmente comprensible.

La preparación de la muestra no es complicada.

El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales que contienen grandes partículas que serían muy caras de ensayar por otros medios.

Puede medirse el ángulo de fricción entre suelo y roca, o entresuelo y otros materiales.

La máquina de corte directo es mucho más adaptable a los equipos electrónicos de medición, de forma que no se requiera la presencia continua de un operario para efectuar ensayos consolidados- drenados, que puedan durar varios días.

El tamaño de las muestras hace que efectuar ensayos consolidados no drenados y consolidados drenados no requiere demasiado tiempo, pues el tiempo de drenaje es bastante corto aún para materiales con bajo coeficiente de permeabilidad, debido a que el camino de drenaje es muy pequeño.

VENTAJAS

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LIMITACIONESLa muestra está obligada a fallar en un plano predeterminado.

La distribución de esfuerzos en ésta superficie no es uniforme.

No es posible controlar el drenaje de la muestra, sólo se puede variar la velocidad de desplazamiento.

No puede medirse la presión de poros.

Las deformaciones aplicadas están limitadas por recorrido máximo de la caja.

El área de contacto entre las dos mitades de la muestra disminuye a medida que se realiza el ensayo. Pero como afecta a t y a σ en la misma proporción, el efecto en la envolvente de Coulomb es despreciable.

El ensayo usa una muestra muy pequeña, con el consiguiente resultado de que los errores de preparación son relativamente importantes.

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CALCULOSa. Densidad de la muestra: Si durante el ensayo ocurren asentamientos

importantes la densidad varía de la siguiente forma:

0ال γ = H xال H – ∆

 .γ : Densidad en función del asentamientoالH : Altura inicial de la muestra∆ : Asentamiento (Deformación vertical)0ال : Densidad inicial

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b. Calculo de Esfuerzos normalesσ = Pv /ADonde:Pv = Carga aplicada normal

A = Area de la muestra (100 cm2) c. Calculo del Esfuerzo Cortante Ultimo

T= Fuerza rasante dada por el anillo de carga

CALCULOS

t =TA

CALCULOS

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GRACIAS