Informe Corte Directo

TALLER XII

10/07/2014

2014DETERMINACION DE LA CAPACIDAD PORTANTE PARA LA CONSTRUCCION DEL CENTRO COMERCIAL

INDUSTRIALES HUANCAS

Autores:

ALUMNOS DEL TALLER XII PRUEBAS DE COMPACTACION Y ABRASION LOS

ANGELES

I. ANTECEDENTES:

El 05 de Julio del presente año se realizó la actividad N° 01 Toma de Muestra Inalterada, El 09 de Julio del presente año se realizó la actividad N°02 Ensayo de corte directo con las muestras obtenidas Inalteradas, el día de toma de muestras se encontraba soleado esta exploración se realizó a pozo abierto extrayendo la muestra después de haber excavado 1.20m de profundidad para así sacar una muestra de 0.30 x 0.30 x 0.30m y el 09 de julio se realizó la elaboración de la actividad N° 02 en el laboratorio de suelos de la UPLA.

II. MARCO TEORICO

2.1. ENSAYO DE CORTE DIRECTO

2.1.1. Generalidades:

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:

a. Por deformación elástica de las partículas.b. Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del líquido

existente en los huecos entre las partículas.c. Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran masa

de suelo.El primer caso es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la práctica. El segundo caso corresponde al fenómeno de la consolidación. El tercer caso, corresponde a fallas del tipo catastróficos y para evitarla se debe hacer un análisis de estabilidad, que requiere del conocimiento de la resistencia al corte de suelo. El análisis debe asegurar, que los esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea económicamente factible de llevar a cabo.

Vemos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la estructura y el del suelo.

Por tanto el problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la Mecánica de Suelos. En efecto, una valoración correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de éxito cualquier aplicación de la Mecánica de Suelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles.

El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al más sencillo de los casos que pueden presentarse en la práctica: aquel en que se prueba el material en estado seco.

2.1.2. Corte Directo

El ensayo de 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.

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES-INGENIERIA CIVIL

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2.1.2.1. Principio del ensayo de corte directo:

Los aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro categorías:

Resistencia al corte de un suelo no cohesivo (arenas y gravas) que es prácticamente independiente del tiempo.

Resistencia al corte drenado para suelos cohesivos, en que el desplazamiento debe ser muy lento para permitir el drenaje durante el ensayo.

Resistencia al corte residual, drenado, para suelos tales como arcillas en las que se refieren desplazamientos muy lentos y deformaciones muy grandes.

Resistencia al corte para suelos muy finos bajo condiciones no drenadas en que el corte es aplicado en forma rápida.

Ensayo de resistencia al esfuerzo de corte en suelos

Los tipos de ensayos para determinar la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos en Laboratorio son: Corte Directo, Compresión Triaxial, Compresión Simple.

Durante muchos años, la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante fue prácticamente la única usada para la determinación de la resistencia de los suelos: hoy, aun cuando conserva interés práctico debido a su simplicidad, ha sido sustituida en buena parte por las pruebas de compresión Triaxial.

Aplicaciones de los resultados del ensayo a fallas de terreno

Capacidad de carga en bases y fundaciones para estructuras en arcillas homogéneas saturadas, inmediatamente después de la construcción. El terreno bajo una fundación, es presionado por la falla y asume fallar por corte, en la forma como indica la figura 2a

La presión de tierra en el muro de contención, prevalece inmediatamente después de la construcción. Figura 2b.

Presión de tierra contra la entibación de una excavación temporal. Figura 2c. Prevención contra el levantamiento de fondo de las excavaciones. Figura 2d. Estabilidad de los taludes, inmediatamente después de la excavación. Figura 2e. Estabilidad en diques de tierra, durante períodos cortos de construcción. Figura 5.23f



Fig. 2 Ejemplos simplificados de mecanismos de fallas en terrenos

En los problemas de estabilidad a corto plazo, el valor de la resistencia o cohesión aparente debido al

deslizamiento de tierra, es aplicable en el uso de cálculos. El ángulo de resistencia al corte Φ, es

requerido para obtener los coeficientes de presión o coeficientes de la capacidad de fuerza en

diferentes cálculos. Estos coeficientes son dados en libros y textos de Ingeniería de Fundaciones.

Para el análisis a largo plazo en estabilidad de taludes, muros de contención, diques de tierra, los

parámetros c y Φ son requeridos para determinar la resistencia al deslizamiento. La estabilidad de

taludes en una arcilla preconsolidada, está basada en los parámetros cr y σr de resistencia residual.

2.1.3. Ventajas del ensayo de corte directo

El ensayo es relativamente rápido y fácil de llevar a cabo. 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. El ensayo Triaxial es, relativamente, mucho más difícil de ejecutar e interpretar,

especialmente si se toman medidas de presión de poros. 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.

Se ha introducido cajas con muestra cuadrada de forma que la reducción de área durante el ensayo pueda fácilmente tenerse en cuenta si se desea. El uso de cajas cuadradas es



relativamente reciente, y la mayoría de las máquinas antiguas todavía en servicio, utilizan cajas circulares.

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.

Se ha encontrado que los parámetros de suelo t y c obtenidos por el método de corte directo son casi tan confiable como los valores triaxiales (probablemente esto se debe más a problemas del operador que al hecho de que los equipos tengan igual capacidad de comportamiento). Lo anterior no quiere indicar que el ensayo Triaxial sea indeseable; sino que, si se desean únicamente los parámetros de suelo, los valores que brinda el ensayo de corte directo se han encontrado usualmente bastante aceptables.

2.1.4. Limitaciones del ensayo de corte directo

La 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.

No es posible determinar el módulo de elasticidad ni el de la relación de Poisson

2.1.5. Ensayo

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.

2.1.5.1. Aparatos

Máquina de corte Directo. Caja de corte directo.



Fig. 3 Placas de la caja de corte

2.1.5.2. Preparación de la muestra

El procedimiento depende del tipo de suelo y de las condiciones en que será ensayado. El tamaño máximo de las partículas para la caja de 10 cm de lado es de 3,35 mm.

Arena Seca

Se ensaya generalmente a una densidad predeterminada, la muestra se prepara colocando el material en la caja de corte y compactándola en ella, el peso de la muestra se calcula por diferencia entre el peso de la caja con muestra y el peso de la caja vacía. El nivel a que se coloca es del orden de 5 mm por debajo del nivel superior.Coloque la placa ranurada, en la superficie de la muestra con las ranuras en dirección perpendicular al movimiento. Mida la distancia entre el borde superior de la caja y la



superficie de la placa, en las cuatro esquinas o en el centro de los cuatro lados, el promedio de estos valores lo llamaremos X.

Arena seca densa

Se recomienda vibrar la muestra al interior de la caja.

Arena seca sueltaDejar caer la muestra desde una pequeña altura en el interior de la caja. Evite golpear la caja al instalarla, puesto que la arena suelta es muy sensible a los golpes.

Arena saturada

En estas condiciones agregue agua a la muestra y colóquela en la caja. No se debe obtener densidades bajas, sólo densidades medias o altas.

Fig. 5. Gráficos típicos para un ensayo de corte





3. UBICACIÓN DEL PROYECTO

Para la Actividad N° 01 – Toma de Muestras Inalteradas:

SE REALIZO EN LA OBRA DONDE SE VIENE CONSTRUYENDO EL CENTRO COMERCIAL INDUSTRIALES HUANCAS

Lugar : Jr. Ica nº 137

Distrito : Huancayo

Provincia : Huancayo

Departamento : Junín

Para la Actividad N° 02 – Ensayo de corte Directo

Lugar : Laboratorio de Mecánica de Suelos de la UPLA

Urbanización Gonzales

Distrito : El Tambo

Provincia : Huancayo

Departamento : Junín

4. DESCRIPCION DE LA ACTIVIDAD

4.1 MATERIALES Y EQUIPOS

Actividad N° 01 – Toma de Muestras Inalteradas.



- 01 Barreta - 01 Pico- 01 Lampa- 01 Flexómetro- 02Costales- 02 Barras de Parafina- 01 mechero- 01 recipiente de metal- 01 caja de fósforos- 01 cuchillo- 01 brocha- Cámara fotográfica.

Actividad N° 02 – Ensayo de Corte Directo

- Tamiz Nº 4- Tara - Horno- Dispositivo de Corte - Dispositivo de Carga- Dispositivo para medir La fuerza de corte- Indicadores de deformación- Balanza ( con sensibilidad de 0.01gr)- Equipo para moldear o compactar el espécimen - Equipo para determinar el contenido de humedad.

5. CONDICIONES CLIMATICAS

Actividad N° 01 - Muestras Inalteradas

- Fecha: Viernes 04 de Julio del 2014.- Clima: Soleado- Temperatura: 22°C

Actividad N° 02 – Ensayo de Corte Directo (laboratorio)

- Fecha: Miércoles 09 de Julio del 2014- Clima: Soleado- Temperatura: 20°C

6. PROCEDIMIENTOS

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS:

El ensayo se puede realizar sobre muestras inalteradas a fin de obtener resultados que se aproximen a las características que tiene el suelo en su estado natural.



También es posible realizarlo sobre muestras alteradas, previamente preparadas en el laboratorio, a fin de obtener características similares de compacidad y contenido de humedad a los que tendrá el material puesto en obra.

Además se puede ensayar la muestra tal como viene del campo, o como haya sido preparada en el laboratorio, utilizando el molde respectivo o tallando 4 probetas cuadradas con las siguientes dimensiones: 5x5x1.8 cm.

Seguidamente se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la muestra correspondiente.

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO:

Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con la ayuda de los seguros. En seguida colocamos la placa con los resaltos sobre la muestra. Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella, el yugo de aplicación

de la carga vertical. Bajar dicho yugo, con la ayuda del tornillo de seguridad de la palanca de carga.

Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un deflectómetro para medir las deformaciones verticales de la caja. Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar una presión vertical prevista. Leer el asiento registrado en el deflectómetro vertical.

Mover el volante del aparato hasta que el pistón toque la caja. Encerar el deflectómetro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga. Quitar los seguros de la caja. Comenzar el corte con una velocidad constante, equivalente a 1 división del anillo por

segundo (0.002 mm/s). Tomar lecturas del deflectómetro de deformaciones horizontales, verticales y del anillo de

carga cada 30 divisiones (30 s). El corte se continúa hasta alcanzar una estabilización de las lecturas del deflectómetro del

anillo de carga o hasta separar las dos unidades de la caja de 6 mm. Después de descargar el aparato accionando el volante en sentido contrario.

Quitar el deflectómetro de corrimiento vertical. Quitar la caja de yugo y desmontar la caja de corte. Las cargas en el plano de corte pueden conocerse mediante el ábaco respectivo. Estas operaciones se repiten tres veces, diferenciándose los ensayos en la presión vertical

aplicada.

DATOS OBTENIDOS EN EL ENSAYO:

V H V H V H0 0.000 0 0.000 0 0.000 03 0.000 4 0.000 5 0.000 86 0.000 5 0.000 7 0.000 10

12 0.000 5 0.002 8 0.000 1118 0.004 6 0.002 8 0.000 1230 0.010 7 0.010 9 0.030 1645 0.016 7.5 0.010 10 0.056 19.560 0.022 8 0.020 11 0.073 2275 0.028 8.5 0.024 12 0.088 25



90 0.064 9 0.030 13.5 0.162 28105 0.040 9.5 0.034 14 0.180 24120 0.044 10 0.038 15 0.200 32150 0.050 10 0.044 16.5 0.276 36180 0.058 11 0.048 18 0.298 40.5210 0.066 11.5 0.055 21 0.318 44240 0.072 12 0.058 21 0.336 47270 0.072 12 0.062 22 0.355 50300 0.076 12.5 0.066 23 0.370 52360 0.083 13.5 0.074 25 0.393 56.5420 0.093 14 0.080 26 0.414 59480 0.108 14 0.087 27 0.430 61540 0.114 15 0.092 28 0.466 61.5600 0.122 15.5 0.098 28.5 0.486 61.5660 0.132 16 0.102 30 0.506 60.5720 0.142 16 0.194 30.5 0.520 60

CÁLCULOS:

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Especimen 1

Especimen 2

Especimen 3

Desplazamiento lateral (mm)

Esfu

erzo

de

cort

e (k

g/cm

2)



0 1 2 3 4 5 6 7 8

-0.70

-0.60

-0.50

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

Especimen 1

Especimen 2

Especimen 3

Desplazamiento lateral (mm)

Des

plaz

amie

nto

Vert

ical

(mm

)

- 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 -

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

f(x) = 0.396996261525049 x + 0.105

Esfuerzo Normal (kg/cm2)

Esfu

erzo

de

cort

e (k

g/cm

2)

ENSAYO DE CORTE DIRECTOASTM D3080

PROYECTO : CENTRO COMERCIAL INDUSTRIALES HUANCASSOLICITANTE : 0UBICACIÓN : Jr. Ica nº 137

FECHA : 10-07-2014

Sondaje : C-1 01 Estrato Profundidad : 1.2 m.

Muestra : M-1 Estado :DISTURBADO



Resultados:Cohesión (c): 0.11 kg/cm2

Ang. Fricción (Ø): 21 °*

HALLANDO LA CAPACIDAD PORTANTE POR TERZAGHI

Consideraciones para que sus edificaciones no se asienten, inclinen o colapsen.

ECUACION GENERAL

DONDE:

qu : Capacidad de carga (ton/m2, Kg/m2)ScS& : Factores de Forma Nc Nq N& : Factores de Carga (Trazo continuo)Nc Nq N& : Factores de Carga (Trazo discontinuo)qo : Presión de sobre carga (qo= &1 Df)Df : Profundidad de cimentación en metrosB : Ancho de cimentación

PARA CIMENTACION CUADRADA

Datos:Cohesión : 0.11kg/cm2 = 1.1 Tn/m2

Peso específico : 2.5 Tn/m3

Angulo de fricción : 21°

Nc: 18.92

Nq: 8.26

Nγ: 4.31

Profundidad de desplante : 2.2 m

Zapata : 5m*5m


qu=CNcSc+qNq+0.5γ2NγSγ

qu =1.3CNc+qNq+0.4γBNγ

q=γDf


Factor d seguridad : 3

Reemplazando datos en ecuación:

qu=1.3 (1.1 ) (18.92 )+(2.2∗2.5 ) ( 8.26 )+0.4 (2.5)(5)(4.31)

qu=94.0356Tn/m2

qadm=94.0356

3=31.35Tn/m2

Luego la carga que soporta P seria:

P=24.28∗52=783.75Tn

PANEL FOTOGRAFICO Actividad N° 01 - Muestras Inalteradas


Se procedió a calentar parafina

Se marcó con yeso las dimensiones de 1.50x1.20


Actividad N° 02 – Ensayo de Corte Directo



Se extrajo y barnizo la muestra de 0.30x0.30



Se extrajo de la muestra en una tara para llevar al horno y hallar el contenido de humedad natural de la muestra.

Se pesó el material por la malla Nº 4, para homogenizar el material.

Se tallo o moldeo el material utilizando el recipiente de corte.

Se pesó el espécimen moldeado más el recipiente



Se colocó el espécimen en la caja de corte

Equipo de corte directo

7. CONCLUSIONES

Al realizar los ensayos se determinó que la muestra de obtenida de la construcción del

centro comercial Industriales Huancas es una arena limosa sin plasticidad (SM).

Al realizar los cálculos, con los datos obtenidos del ensayo de corte directo obtuvimos los

siguientes resultados.

Cohesión (C) : 0.11 kg/cm2

Angulo de fricción : 21°

Por TERZAGHI, obtuvimos los siguientes resultados:

Carga admisible : qadm=31.35Tn/m2

Carga que soporta : P=783.75Tn

8. ANEXOS



Se colocó pesa de 20 kilos para el primer ensayo



Documents

Informe Corte Directo