Ensayo de corte directo_UNI-FIC

7/25/2019 Ensayo de corte directo_UNI-FIC

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MECANICA DE SUELOS II

EC513-G

2016-1

ENSAYO DE CORTE DIRECTO 1

Ao de la Consolidacin del mar de Grau

INFORME N02

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Grupo N

CURSO:

MECNICA DE SUELOS II

EC513 I

DOCENTE:

Ing. Daniel J. Basurto Ravichagua

I NTEGRANTES:

TUNCAR QUISPE, Roy Joseph 20132050J

URBINA LIRA, Gerson Smith 20132047I VIDAL TARAZONA, Jovino Jess 20132016F

VILCHEZ OLIVARES, Carlos Olivares 20130064C

YACOLCA RICAPA, Jorge Luis 20121036K

2016 I


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Laboratorio N2TABLA DE CONTENIDO DEL 2DO LABORATORIO

EC-513 G

1. Introduccin

2. Objetivos

3. Norma ASTM y NTP

4. Fundamento terico

5. Descripcin del equipo

6. Descripcin del ensayo

7. Calcule la curva de esfuerzo-deformacin a partir de los

datos adjuntos al presente cuestionario Cul ser el

valor de la cohesin y el ngulo de friccin?8. Cul es la aplicacin de estos resultados?

9. Conclusiones y/o recomendaciones

10. Referencias


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

Facultad de Ingeniera CivilDepartamento Acadmico de Mecnica de Suelos

Ao de la Consolidacin del Mar de Grau

1. INTRODUCCIN

El estudio de la resistencia cortante del suelo es fundamental para entender

cmo se comporta ste al recibir esfuerzos, y de esta manera, poder analizar los

diversos problemas existentes relacionados con su estabilidad; tales como

capacidad de carga, estabilidad de taludes y la presin lateral sobre estructuras

de retencin de tierras. En consecuencia, el determinar correctamente los

parmetros de resistencia del suelo, es decir, la cohesin (c) y el ngulo de

friccin (), es crucial para afrontar los retos ingenieriles por el camino que

garantice los resultados ms ptimos.

Para la obtencin de c y es necesaria la ejecucin de ensayos de laboratorio,

de los cuales se obtienen un conjunto de datos que, al ser procesados y

ploteados en un grfico, muestran una tendencia geomtrica; y es entonces, en

el que el criterio del ingeniero entra a tallar. El trazo de la recta que mejor

relacione el esfuerzo cortante mximo, el esfuerzo normal, la cohesin y el

ngulo de friccin, debe hacerse teniendo en cuenta tanto mltiples aspectos

tericos como la experiencia profesional, que es vital en estos casos.

El presente informe de laboratorio rotulado Ensayo de Corte Directo con Drenaje

y Consolidado trata acerca de todos los aspectos mencionados en los prrafos

anteriores, puesto que no solamente contiene informacin extrada de libros o

que es propia de la experimentacin en el laboratorio, si no que alberga

memorias de clculo, interpretacin de resultados y conclusiones relacionadas a

los valores resultantes de c y . En sntesis, es importante porque nos ayuda a


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desarrollar los criterios que necesitaremos en el futuro cuando ejerzamos

nuestra noble profesin, la Ingeniera Civil.

2. OBJETIVOS

Estudiar, analizar y comprender los fundamentos y el procedimiento del

ensayo de corte directo por medio de la realizacin de este tipo de prueba

en el laboratorio.

Reconocer cada uno de los equipos utilizados en este ensayo, haciendo

hincapi en su modo de uso y por qu son necesarios.

Hallar el valor numrico de la cohesin y del coeficiente de friccin para

diversas muestras de suelo.

Comparar los resultados obtenidos de los mencionados parmetros con

los establecidos en la teora de acuerdo con el tipo de suelo, y as

desarrollar criterios para su determinacin grfica.

3. NORMA ASTM y NTP

ASTM Designacin: D3080-72

Mtodo Estndar para el

ENSAYO DE CORTE DIRECTO DE SUELOS BAJO CONDICIONESCONSOLIDADAS DRENADAS

Este mtodo describe procedimientos para determinar la resistencia al corteconsolidado drenado de un suelo en corte directo

La prueba de corte directo es adecuada para un ensayo consolidado drenado porque

las trayectorias de drenaje a travs del espcimen de ensayo son cortas, permitiendopor esto que los excesos de las presiones de poro sean disipados bastante rpidamente.

Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidacin

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 tambin es til

para determinar la resistencia al corte a lo largo de planos dbiles reconocibles dentro

del material de suelo.


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Imagen N1 mquina de corte directo

Tabla N1


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NORMA TCNICA PERUANA NTP

Manejo de muestras y ensayo de campo

NTP 339.136 Suelos. Smbolos, unidades, terminologa y definiciones

NTP 339.150 Suelos. Descripcin e identificacin de suelos. Procedimiento

visualmanual

NTP 339.252 Suelos. Gua estndar para muestreo de suelos de la zona vados

( zona no saturada por encima del nivel fretico )

NTP 400.010 Agregados. Extraccin y preparacin de las muestras

NTP 339.151 Suelos. Practicas normalizadas para la preservacin y transporte

de suelos

NTP 339.161 Suelos. Practica para la investigacin y muestreo de suelos por

perforaciones con barrena

NTP 339.126 Suelos. Mtodos para la reduccin de las muestras de campo a

tamaos de muestras de ensayo

NTP 339.169 Suelos. Muestreo geotcnico de suelos con tubo de pared

delgada

NTP 339.162 Suelos. Gua normalizada para caracterizacin de campo

confines de diseo de ingeniera y construccin

NTP 339.133 Suelos. Mtodo de ensayo de penetracin estndar SPT

NTP 339.159 Suelos. Mtodo de ensayo normalizado para la auscultacin con

penetrmetro dinmico ligero de punta cnica DPL

NTP 339.153 Suelos. Mtodo de ensayo normalizado para la capacidad

portante del suelo por carga esttica y para cimientos aislados

4. FUNDAMENTO TERICO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Este ensayo consiste en colocar el espcimen del ensayo en una caja de corte

directa, aplicar un esfuerzo normal determinado, humedecer o drenar el

espcimen de ensayo, o ambas cosas, consolidar el espcimen bajo el esfuerzo

normal, soltar los marcos que contienen la muestra y desplazar un marco

horizontalmente respecto al otro a una velocidad constante de deformacin y

medir la fuerza de corte y los desplazamientos horizontales a medida que la

muestra es cizallada.


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Fig. N1: Equipo para la prueba de corte directo

El ensayo de corte directa es adecuado para la determinacin relativamente

rpida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados.

Debido a que las trayectorias de drenaje a travs de la muestra son cortas, se

permite que el exceso de presin en los poros sea disipado ms rpidamente

que con otros ensayos drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de

suelos inalterados, remoldeados o compactados. Hay sin embargo una limitacin

en el tamao mximo de las partculas presentes en las muestras.

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

existirn en terreno producto de la aplicacin de una carga.

Para conocer una de estas resistencias en laboratorio se usa el aparato de corte

directo, siendo el ms tpico una caja de seccin 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 deconfinamiento (Pv) y luego una carga horizontal (Ph) creciente que origina el

desplazamiento de la mitad mvil de la caja originando el corte de la muestra.

El ensayo induce la falla a travs de un plano determinado. Sobre este plano de

falla actan dos esfuerzos:

Un esfuerzo normal (sn), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv).


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Un esfuerzo cortante (t), debido a la aplicacin de la carga horizontal.

Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el rea (A) de

la muestra o de la caja de corte y deberan satisfacer la ecuacin de Coulomb:

t = c + sn * Tg (f)

Segn esta ecuacin la resistencia al corte depende de la cohesin (c) y la

friccin interna del suelo (f).

Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos

valores es posible graficar la tensin de corte (t), en funcin de la deformacin

(e) en el plano de esta tensin de corte. De la grfica es posible tomar el punto

mximo de tensin de corte como la resistencia al corte del suelo.

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

obteniendo la recta intrnseca (ver fig.N 2), donde t va como ordenada y sn como

abscisa. El ngulo que forma esta recta con el eje horizontal es el ngulo f y el

intercepto con el eje t, la cohesin c.

Fig.N2: Recta Intrnseca

Dependiendo el equipo, la prueba de corte puede ser controlada por el esfuerzo

o por la deformacin unitaria:


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Pruebas controladas por el esfuerzo

Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta llegar hasta

la estabilizacin, luego se aumenta la fuerza horizontal y as sucesivamente,

hasta que llega el momento en que las deformaciones no se estabilizan, lo que

nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.

Pruebas controladas por la deformacin unitaria

La mitad mvil de la caja se desplaza a una velocidad determinada; los esfuerzos

horizontales se van midiendo con un anillo dinamomtrico conectado en serie

con la fuerza horizontal.

Fig N3: Equipo de corte controlada por la deformacin unitaria


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5. DESCRIPCIN DEL EQUIPO

Fig. N4 equipo de corte controlada del laboratorio de suelos.FIC-UNI

1) Aparato de cizalladura:

Fig. N5 aparato de cizalladura


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2) Caja de cizalladura:

Fig. N6 Caja de cizalladura

3) Bloques permeables:

Fig. N7 Bloque permeable


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4) ANILLO DE CARGA

Fig.N8 Anillo de carga

6. DESCRIPCIN DEL ENSAYO Preparacin de la muestra

Muestra inalterada: se busca que el

tallador se introduzca en su totalidad, se

debe cortar los extremos.

Fig.N9


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Se procede a pesar la cantidad de

muestra de acuerdo al peso especfico

y humedad proporcionado.

Fig N 10

Para muestra remoldada se debe

compactar en tres capas. S e debe

cuidar que el material pesado no

disminuya el nivel correspondiente.

Fig. N11

Instalacin de la muestra

Fig. N 12

Se debe colocar sobre la parte inferior de la celda de corte; en orden:a) La base Ranuradab) Dos piedras Porosasc) Un papel filtro


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Montaje de la muestra

Colocar la parte superior de la

celda, cuidando que los agujeros

del mismo dimetro estn

alineados y atornillar

Inundacin del espcimen.

Cubrir con el pistn alinendose al tallador, papel filtro

y metal poroso. Luego aplicar unos golpes hasta que

la muestra llegue al fondo, sin compactar. Retirar eltallador.

Fig. N14


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Aplicacin de la Carga

Fig. N 15

Este equipo aplica la presinnormal por carga muerta a travsde un brazo de palanca queamplifica la carga de las pesas

Fig. N 17 Celda de corte ya colocada enel equipoFig. N 16 Colocacin de la celda en

el equipo


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7. CLCULOS Y RESULTADOS POR SERIE, ESFUERZOS VSDEFORMACIN

Indicado en cada serie del papel milimetrado.

8. CUL ES LA APLICACIN DE ESTOS RESULTADOS?

Es de vital importancia poder correlacionar parmetros que faciliten el

desenvolvimiento ms eficiente de la ingeniera, y que puedan ser utilizados en

forma confiable en el diseo de obras civiles, y dentro de intervalos previamente

establecidos.

La estabilidad de los suelos depende en gran proporcin a sus propiedades

intrnsecas como lo son; el ngulo de friccin interna (), su cohesin (c), el

ndice de densidad o densidad relativa, y la relacin de vacos que tiene la masa

suelo. Es de gran aporte poder realizar un vnculo entre ellos que d certeza en

la evaluacin lgica de estos parmetros, que generaran un aporte de gran

importancia para el control de capacidad de soporte en los suelos, en el diseo

apropiado de muros de contencin, en la estabilidad de taludes, la resistencia de

una cimentacin o para el clculo del empuje de tierras, represas y terraplenes.

Tabla N 2 ngulo de friccin interna y cohesin


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9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Es recomendable no utilizar tasas de deformacin unitarias demasiado

altas ya que es posible que la carga pico este entre las dos lecturas.

El suelo presenta una cohesin muy baja, se puede esperar que seaarena o arcilla.

Los esfuerzos normales y cortantes son muy bajos. El suelo es muy

blando.

Las grficas de deformacin vs esfuerzos cortantes, podemos observar

una tendencia de converger.

El rea de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa sin que

esto sea demasiado significativo ya que la mayora de deformaciones

fallan a deformaciones bajas.

Asegrese de que las piedras porosas de que se encuentran en la caja

de corte y permitiendo transcurrir tiempo suficiente para que tenga lugar

la saturacin.

Ser extremadamente cuidadoso con arcilla blanda porque parte del

material puede ser extrado fuera de la caja en la zona de separacin.

La cohesin en ensayos sin drenar en una gran medida depende del

contenido de humedad, y el ngulo de friccin interna depender de la

relacin de vacos y de la forma de las partculas

10. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Fundamentos en la ingeniera Geotecnia Braja M das.

http://es.slideshare.net/meleyzha/mecanica-de-suelos-i-10-exploracion-

de-suelos

Bowles, Joseph E. Propiedades geofsicas de los suelos, 1982, McGraw-Hill. Latinoamericana, S.A. Bogot Colombia, 484 p.

Verdugo, R., Gesche, R. y De La Hoz, K. (2003). Metodo loga de

evaluacin de parmetros de resistencia al corte de suelos granulares

gruesos, 12th Pan American Conference on Soil Mechanics &

Geotechnical Engineering, Cambridge, Massachusetts

Mecnica de suelos, Eulalio Jurez Badillo, Editorial Limusa 1996

CD Mecnica de suelos II, Ing. Zenn Aguilar Bardales, UNI-FIC

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