Informe de corte directo n.t.p 339.171

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO.

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVÍL.

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS

INFORME

EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO

NTP 339.171 (ASTM D3080)

NOMBRE

Yoner Chávez Burgos

CURSO

Mecánica De Suelos y Rocas

REALIZACION DE LA PRÁCTICA

2/11/15

ENTREGA DE INFORME

9/11/2015

GRUPO

3

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN

ENSAYO DE CORTE DIRECTO

USS _ INGENIERIA CIVIL

Mecánica De suelos y Rocas

1

INDICE

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 3

NORMATIVA ..................................................................................................................... 4

OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5

OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................... 5

OBJETIVO ESPECIFICO .................................................................................................. 5

MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 5

Fundamentos para el análisis del ensayo .......................................................................... 5

ALCANCÉ .......................................................................................................................... 9

DESCRIPCION DEL ENSAYO .......................................................................................... 9

MATERIALES Y EQUIPO ................................................................................................ 13

DESCRIPCION DE MATERIALES ................................................................................... 13

PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 15

CALCULO ........................................................................................................................ 17

RESULTADOS ................................................................................................................ 18

Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi .................................................................. 20

CIMENTACION CONTINUA ............................................................................................ 21

CIMENTACION AISLADA ................................................................................................ 21

FACTOR DE SEGURIDAD .............................................................................................. 21

DISCUSIÓN ..................................................................................................................... 24

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 24

CONCLUSIONES ............................................................................................................ 24

RECOMENDACIONES .................................................................................................... 25

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 26

BIBLIOGRÁFIA ............................................................................................................... 26





2

INDICE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta

obtenida se conoce como Envolvente de falla ................................................................................... 6

Ilustración 2: Esquema del ensayo de corte directo........................................................................... 7

Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo ...................................................................... 10

Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb .................................................. 11

Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo Alpañes J. Vol.

1, 1975. .............................................................................................................................................. 12

Ilustración 6: Dispositivo de corte .................................................................................................... 14

Ilustración 7: Caja de cizalladora ...................................................................................................... 14

Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga última

(Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing Capacity of Deep

Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research Board .......................... 20

Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación Rígida continua

(corrida). ............................................................................................................................................ 21





3

INTRODUCCIÓN

En el ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al

esfuerzo cortante de una muestra , valor que , entre otras cosas será muy útil

para el cálculo de la capacidad portante . La resistencia al esfuerzo cortante en el

suelo se debe a dos componentes: la cohesión, aportada por la fracción del suelo

y responsable, a su deformación, del comportamiento plástico de este y el

rozamiento interno entre las partículas granulares o fricción

Para conocer o determinar esa resistencia del suelo, en el laboratorio uno de los

equipos que se usa es el aparato de corte directo. El más típico es una caja de

sección cuadrada o circular dividido horizontalmente en dos mitades ; dentro de

ella se coloca la muestra de suelo con pedradas porosas en ambos extremos ,

se aplica una carga vertical de confinamiento y luego una carga horizontal

creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando

el corte de la muestra

En el presente informe se detallara el ensayo de corte directo posteriormente se

dará a proceder los cálculos correspondientes.





4

EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO

NORMATIVA

Este ensayo de CORTE DIRECTO está basado según la norma técnica peruana

NTP 339.171 y la norma (ASTM D3080)

GENERALIDADES El ensayo busca identificar la relación que se establece entre el esfuerzo y la deformación considerando una carga lateral aplicada de tal forma que se genera un esfuerzo cortante, se presenta un plano de falla horizontal paralelo a la carga aplicada. Existen dos sistemas para la ejecución de este ensayo, el de esfuerzo controlado y el de deformación controlada. En el primero se aumenta gradualmente la carga que induce el esfuerzo hasta que se produzca la falla. Este sistema se usa de preferencia para ensayos de una rata de carga muy baja debido a que con el mismo puede mantenerse más fácilmente una carga constante durante cualquier período de tiempo; además , pueden quitarse más fácil y rápido las cargas. El inconveniente que se presenta es que por el exceso de desplazamiento que se impone después de haber pasado la resistencia máxima no se obtiene la resistencia al esfuerzo cortante final verdadera. 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.





5

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.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

El ensayo permite Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o

capacidad Portante del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte

directo.

OBJETIVO ESPECIFICO

Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación,

para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra.

Determinar el ángulo de fricción interna.

Determinar la cohesión.

Determinar capacidad Portante del suelo

MARCO TEÓRICO

Fundamentos para el análisis del ensayo

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





6

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 (σ n) en suelos, se muestra en la figura 5.21 y puede

representarse por la ecuación siguiente:

t f = c + σ n x tg Φ

ECUACIÓN DE FALLA DE CORTE DE MOHR-COULOMB:

En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro

de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está

retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que

la máxima resistencia al corte, en el plano de falla está dada por:

= c + x tan

Dónde: es el esfuerzo normal total en el plano de falla

Es el ángulo de fricción del suelo

C es la cohesión del suelo

f C + n x tg

Φ

f 1

f 2

f 3

1

2

3

N1/L2 n

C

Ilustración 1.Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla





7

La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños

satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta

que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos.

= ´+ u

Dónde: u = presión intersticial

´= esfuerzo efectivo

Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos

cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado

únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de

contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los

esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más

grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la

resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de

Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:

= c´ + ´x tan ´

En la cual los parámetros c´ y ´ son propiedad del esqueleto de suelo,

denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente.

Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo,

los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos.

Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de

esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros

de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es

decir, los valores de c´, ´; c, . Estos se obtienen, a menudo en ensayos de

laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el

ensayo de corte directo (ASTM D-3080-72)

Ilustración 2.Esquema del ensayo de corte directo.





8

COMPONENTES DE LA RESISTENCIA AL CORTE

De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en

términos generales tiene dos componentes:

a) Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce

entre ellas cuando están sometidas a esfuerzos normales.

b) Cohesión (C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a

las partículas en una masa.

Como en la ecuación” t f = c + σ n * tg Φ” existen dos cantidades desconocidas

(c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y

esfuerzo cortante para obtener una solución.

Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σn tienen el mismo significado

dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de

ecuaciones simultáneas.

Para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes coordenados los valores

de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente con t como ordenada),

dibujar una línea a través del lugar geométrico de los puntos, y establecer la

pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con el eje t como la

cohesión c.

Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la

ecuación de Coulomb se convierte en:

Tf = σ n * tgΦ

Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal

necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el

coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser

escrita de la forma siguiente:

T = N tgΦ

Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas

con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión

normal y puede ser representada Por la figura





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ALCANCÉ

Este método de prueba es desarrollado para la determinación de la resistencia al

corte de un suelo. Esta prueba es realizada mediante la deformación de un

espécimen en un rango de deformación controlada. Generalmente se realizan un

mínimo de 3 pruebas, cada una bajo una diferente carga normal para determinar

el efecto sobre la resistencia y desplazamiento y las propiedades resistentes

Los esfuerzos de corte 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.

La determinación de las envolventes de falla y el desarrollo de criterios para

interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a criterio del

ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo.

Los resultados de ensayo pueden ser afectados por la presencia de

partículas de suelo o fragmentos de roca, o ambos.

Las condicione de prueba incluyendo el esfuerzo normal y la humedad

ambiental son seleccionadas, las cuales representan las condiciones del

suelo que son investigadas.

DESCRIPCION DEL ENSAYO

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 (s) 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.





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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

existirán en terreno producto de la aplicación de una carga. Para conocer una de

estas resistencias en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más

típico una caja de sección 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 de confinamiento (Pv) y luego una carga

horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja

originando el corte de la muestra

Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo

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

falla actúan dos esfuerzos:

o Un esfuerzo Normal (σ n), aplicado externamente debido a la carga

vertical (Pv).

o Un esfuerzo cortante (τ), debido a la aplicación de la carga

horizontal. Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas

fuerzas por el área (A) de la muestra o de la caja de corte y deberían

satisfacer la ecuación de Coulomb:





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Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb

𝝉 = 𝒄 + 𝝈 𝒏 ∗ 𝑻𝒈 (𝝋)

Dónde:

σ n= Esfuerzo normal total en el plano de falla

φ = Angulo de fricción del suelo

c= Cohesión del suelo

Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y la fricción

interna del suelo (φ).

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

valores es posible graficar la tensión de corte (τ), en función de la deformación (ε)

en el plano de esta tensión de corte. De la gráfica es posible tomar el punto

máximo de tensión de corte como la resistencia al corte del suelo.

Ensayo consolidado no drenado (C U):

En este ensayo se permite que la muestra drene o se consolide durante la

aplicación de la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo

de corte las presiones intersticiales sean nulas, pero no durante la aplicación del

esfuerzo cortante. La tensión de corte es rápida para que la presión de poros no

pueda disiparse en el transcurso del ensayo.

Estos ensayos no se usan en suelos permeables y es necesario medir el

movimiento vertical durante la consolidación (drenaje) para saber cuándo se ha





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producido por completo Por lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma

en:

Ensayo consolidado drenado (CD).

La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo el

ensayo siendo las presiones intersticiales nulas durante la aplicación del esfuerzo

cortante

(µ =0), esto implica que: σ = σ ’, c=c’, φ = φ ’.

Por otro lado, según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos

de corte se pueden clasificar en dos tipos.

Ensayos de tensión controlada.

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

estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente, hasta

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

indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.

Ensayos de deformación controlada.

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

horizontales se van midiendo con un anillo dinamométrico conectado en serie con

la fuerza horizontal (figura 5.).

Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo Alpañes J. Vol. 1, 1975.





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Ensayo no consolidado no drenado (UU):

Es un ensayo rápido, donde el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo

la carga normal (Pv); si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de

presión de poros. Generalmente la recta intrínseca en el diagrama de τ contra σ es

horizontal, donde 𝜏 = 𝐶𝑈. No se permite el drenaje de la muestra en todo el

ensayo.

MATERIALES Y EQUIPO

Dispositivo de corte

Caja de corte

Piedras porosas

Dispositivos de cargas

Dispositivo de aplicación y medición de la fuerza normal

Dispositivo para el corte del espécimen

Dispositivo para medir la fuerza de corte

Base de la caja de corte

Cuarto de alta humedad controlada

Anillo de corte o de tallado

Balanzas

Indicadores de deformación

Dispositivo para la determinación del contenido de agua

Equipos para remodelar o compactar especímenes

Equipos misceláneos

DESCRIPCION DE MATERIALES

Dispositivo de Corte : su funcionamiento se basa en sujetar el espécimen

firmemente entre dos piedras porosas, de modo tal que no se pueda aplicar un

torque al espécimen. El dispositivo de corte deberá suministrar medios para





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aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, para medir cambio en el

espesor del espécimen, para permitir el drenaje de agua a través de piedras

porosas, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz

de aplicar una fuerza tangencial para cortar el espécimen a lo largo de un plano de

corte predeterminado (corte simple) o planos de corte (corte doble) paralelos a las

caras del espécimen. Los pórticos que sujetan al espécimen deberán ser lo

suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el corte. Las diferentes

partes del dispositivo de corte deberán ser hechas de un material no sujeto a

corrosión por sustancias dentro del suelo o la humedad del suelo

Ilustración 6: Dispositivo de corte

Caja de cizalladora: Una caja de cizalladora, circular o cuadrada, hecha de acero

inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte

superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano

horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de

alineación. La caja de cizalladora está provista con tornillos de separación, que

controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior. Normalmente son

cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o bien cilíndricas de 6, 10 ó 16 cm. de diámetro,

con sus respectivas piedras porosas.

Ilustración 7: Caja de cizalladora





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Piedras Porosas; Las piedras porosas deberán consistir de carburo de silicio,

óxido de aluminio o un metal que no sea susceptible a la corrosión por las

sustancias del suelo o la humedad del suelo

PROCEDIMIENTO

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

Para la realización de este ensayo de corte directo se tomó una muestra

inalterada de suelo, la cual fue una arena seca que fue suministrada por los

alumnos.

Si se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para

proveer un mínimo de tres muestras idénticas.

La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la pérdida

de humedad sea insignificante.

Para muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse extremo

cuidado al labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura

natural.

Se determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del

contenido inicial de humedad de acuerdo con la norma.

Si se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe

hacerse con las condiciones de humedad y peso unitario deseados. Se

puede efectuar directamente en el dispositivo de corte, en un molde de

dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un molde mayor

para recortarlas.

Para minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de

las muestras obtenidas de tubos saca muestras debe ser, por lo menos, 5

mm (1/5") menor que el diámetro del tubo.

El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de 12 mm

(½ "), pero no menor de un sexto el tamaño máximo de las partículas del

suelo.





16

Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad conocida) suficiente

para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de corte,

se obtiene la sección (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto

al pistón de carga y la piedra porosa.

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 de la carga vertical). En

ensayos consolidados se comienza cuando el asentamiento se ha detenido;

en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de la

carga vertical.

Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el

deformímetros para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados

se debe saturar la muestra el tiempo necesario)

Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los

deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento

cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas

lecturas a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades.

La tasa de deformación unitaria debe ser del orden de 0, 5 a no más de 2

mm/min. y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite

el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de

carga vertical (se sugiere doblar la carga).

La relación mínima diámetro/espesor o ancho/espesor, según la muestra,

debe ser 2:1.





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CALCULO

ESFUERZO DE CORTE NOMINAL

𝜏 =𝐹

𝐴

𝜏 = Esfuerzo de corte nominal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 ∗ 𝐾𝑃𝑎 )

𝐹 =Fuerza cortante (lbf, n)

𝐴 = Área inicial del espécimen (𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2, 𝑚𝑚2)

ESFUERZO NORMAL

𝜎𝑛 =𝑁

𝐴

𝜎𝑛 = Esfuerzo de corte normal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 ∗ 𝐾𝑃𝑎 )

𝑁 =Fuerza normal vertical aplicada que actúa sobre el espécimen (Lbf, N)

VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN

𝑑𝑟 =𝑑ℎ

𝑇𝑒

𝑑𝑟= Velocidad de desplazamiento (𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠/ 𝑚𝑖𝑛, 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛 ))

𝑑ℎ=Desplazamiento lateral relativo (pulgadas/ min)

𝑇𝑒=𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 (𝑚𝑖𝑛)

ESFUERZO DE CORTE

𝐸 =𝐾 ∗ 𝐿𝑑

𝐴

𝐸 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒

𝐾 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 0.315 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙

𝐿𝑑 = 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

𝐴 = Área del molde

DEFORMCACION TANGENCIAL

Def = LecDef *0.001 Def = Deformación tangencial (cm)

LecDef= Lectura del dial de deformación tangencial





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RESULTADOS

Asignatura : Mecanica de suelos y rocas

Docente : PEDRO R. PATAZCA ROJAS

Alumno (a) : YONER CHAVEZ BURGOS FECHA CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015

Calicata: C-3 Muestra: CD-3 Profundidad: 1.50 m Estado: INALTERADA Velocidad: : 0.25 mm/min

1 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2

2 2 1 3

3 g. g. g.

4 cm cm cm

5 cm cm cm

6 cm2 cm2 cm2

7 cm3 cm3 cm3

8 g. g. g.

9 11 25 4

10 g. g. g.

11 g. g. g.

12 g. g.

13 g/cm3 g/cm3 g/cm3

14

15 % % %

16 % % %

17 % % %



Ao A1 Fuerza Cortante = (Dial de corte x Ao) + A1

Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo

Corte cortante Deforma. cortante Deforma. Corte cortante Deforma. cortante Horiz. Corte cortante Deforma. cortante

mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2

0.0 0.0 0.00 0.000 0.00 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.0 0 0.00 0.000

0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 3.0 1.36 0.10 0.070

1.2 0.8 0.20 0.040 0.10 1.8 1.0 0.20 0.050 0.10 4.8 1.94 0.20 0.100

1.8 1.0 0.35 0.050 0.17 3.0 1.4 0.35 0.070 0.17 7.9 2.94 0.35 0.151

2.4 1.2 0.50 0.060 0.25 4.8 1.9 0.50 0.100 0.25 10.9 3.90 0.50 0.200

4.2 1.8 0.75 0.089 0.37 7.9 2.9 0.75 0.151 0.37 13.9 4.87 0.75 0.250

6.7 2.6 1.00 0.131 0.50 9.1 3.3 1.00 0.171 0.50 16.9 5.83 1.00 0.299

7.9 2.9 1.25 0.150 0.62 10.9 3.9 1.25 0.200 0.62 20.0 6.83 1.25 0.351

9.1 3.3 1.50 0.170 0.75 13.3 4.7 1.50 0.240 0.75 21.2 7.21 1.50 0.370

10.9 3.9 1.75 0.200 0.87 14.5 5.1 1.75 0.260 0.87 24.2 8.18 1.75 0.420

11.5 4.1 2.00 0.209 1.00 16.9 5.8 2.00 0.299 1.00 26.0 8.76 2.00 0.450

13.4 4.7 2.50 0.241 1.25 18.8 6.4 2.50 0.331 1.25 29.1 9.75 2.50 0.501

14.6 5.1 3.00 0.260 1.49 21.2 7.2 3.00 0.370 1.49 32.1 10.72 3.00 0.550

14.6 5.1 3.50 0.260 1.74 23.0 7.8 3.50 0.400 1.74 35.1 11.68 3.50 0.600

14.6 5.1 4.00 0.260 1.99 24.8 8.4 4.00 0.430 1.99 38.2 12.68 4.00 0.651

14.6 5.1 4.50 0.260 2.24 25.4 8.6 4.50 0.440 2.24 39.4 13.07 4.50 0.671

14.6 5.1 5.00 0.260 2.49 26.0 8.8 5.00 0.450 2.49 41.2 13.64 5.00 0.700

14.6 5.1 5.50 0.260 2.74 26.6 9.0 5.50 0.460 2.74 41.8 13.84 5.50 0.710

14.6 5.1 6.00 0.260 2.99 27.2 9.1 6.00 0.469 2.99 42.4 14.03 6.00 0.720

14.6 5.1 6.50 0.260 3.24 27.8 9.3 6.50 0.479 3.24 42.4 14.03 6.50 0.720

14.6 5.1 7.00 0.260 3.49 27.8 9.3 7.00 0.479 3.49 42.4 14.03 7.00 0.720

14.6 5.1 7.50 0.260 3.74 27.8 9.3 7.50 0.479 3.74 42.4 14.03 7.50 0.720

14.6 5.1 8.00 0.260 3.98 27.8 9.3 8.00 0.479 3.98 42.4 14.03 8.00 0.720

14.6 5.1 8.50 0.260 4.23 27.8 9.3 8.50 0.479 4.23 42.4 14.03 8.50 0.720

14.6 5.1 9.00 0.260 4.48 27.8 9.3 9.00 0.479 4.48 42.4 14.03 9.00 0.720

14.6 5.1 9.50 0.260 4.73 27.8 9.3 9.50 0.479 4.73 42.4 14.03 9.50 0.720

14.6 5.1 10.00 0.260 4.98 27.8 9.3 10.00 0.479 4.98 42.4 14.03 10.00 0.720

14.6 5.1 11.00 0.260 5.48 27.8 9.3 11.00 0.479 5.48 42.4 14.03 11.00 0.720

14.6 5.1 12.00 0.260 5.98 27.8 9.3 12.00 0.479 5.98 42.4 14.03 12.00 0.720

Esfuerzo de Corte : 0.260 Esfuerzo de Corte : 0.479 Esfuerzo de Corte: 0.720

Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos

2.59

25.9127.16

2.01

147.00

1.60

101.06

85.12

23.59

1.58

69.14

4.98

1.98

19.48

38.57

2.02

100.00

22.52

2.59

25.38

2.03

1.62

0.50

70.42

4.99

1.98

19.56

38.72

148.17

2.01

19.48

39.15

150.53

101.61

85.53

PRACTICA DE LABORATORIO


NTP 339.171 (ASTM - D3080)

2.99

3.24

0.62

0.75

Area del tallador (muestra de ensayo)

5.49

5.99

4.49

4.74

4.99

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁNESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL

3.74

3.99

4.24

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

2.25

2.50

2.74

0.50

3.49

0.87

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00

0.00

0.05

0.10

0.17

0.25

0.37

ENSAYO Nº 01 ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03

Dial

Deforma.

mm.

Contenido de humedad Natural

Contenido de humedad Saturado 27.16 25.91 25.38

Relación de Vacios 0.703 0.671 0.657

Grado de Saturación 100.00

Peso de tara + muestra humedad

Peso de tara + muestra seca

Peso de la tara

Gravedad de solidos

22.17

2.59

83.75

100.00

100.38

ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03

Esfuerzo Normal

Número del tallador

Peso del tallador

Lado o Diametro del tallador

1.50

70.88

4.98

1.00

Peso volumétrico humedo

0.321454545 0.400000

19

Peso volumétrico seco

NUMERO DE ENSAYO ENSAYO Nº 01

Altura del tallador (muestra de ensayo)

Volumen del tallador

Peso del tallador + muestra hum. Natural

Número de Tara





19

: YONER CHAVEZ BURGOS

: VIVIENDA MULTIFAMIILLAR

: call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo

: CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015

: C-3 ESTADO : INALTERADA

PROFUNDIDAD : 1.50 m SUCS : C L

Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos

UNIVERSIDA SEÑOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CALICATA

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

SOLICITANTE

PROYECTO

UBICACIÓN

FECHA


NTP 339.171 (ASTM - D3080)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00

Deformación tangencial (%)

1.00Kg/cm2

0.50 Kg/cm2

0.00

0.50

1.00

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

ResultadosC = 0.0268 Kg/cm2Ø = 24.69°

ESFUERZO DE CORTE MÁXIMO VS ESFUERZO NORMAL

Esfuerzo Normal (Kg/cm2)

Esfu

erzo

de

core

(kg/

cm2 )

Ø

C

Esfu

erzo

de c

orte

(Kg

/Cm

2)

1.50 Kg/cm2





20

Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi

Terzaghi (1943) fue el primero en presentar una teoría completa para evaluar la capacidad de carga Última de cimentaciones aproximadamente superficiales. De acuerdo con su teoría, una cimentación Es superficial si su profundidad, Df (figura 3.5), es menor que o igual a su ancho. Sin embargo, Investigadores posteriores sugirieron que las cimentaciones con Df igual a tres o cuatro veces su Ancho se podían definir como cimentaciones superficiales. Terzaghi sugirió que para una cimentación continua o corrida (es decir, cuando su relación Ancho a longitud tiende a cero), la superficie de falla en el suelo ante carga última se puede suponer Similar a la que se muestra en la figura 3.5. (Observe que este es el caso de falla general Por corte según se define en la figura 3.1a). El efecto del suelo arriba del fondo de la cimentación También se puede suponer que se reemplaza por una sobrecarga equivalente, q 5 g, Df (donde g es el peso específico del suelo). La zona de falla bajo la cimentación se puede separar en tres partes (Consulte la figura 3.5):

Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga última (Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing Capacity of Deep Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research Board





21

Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación Rígida continua (corrida).

CIMENTACION CONTINUA

Dónde:

qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2

C = Cohesión del suelo en Tm/m2

Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3

Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros

B = Ancho de la zapata, en metros N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico

CIMENTACION AISLADA

Dónde:

qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2

C = Cohesión del suelo en Tm/m2

Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3

Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros

B = Ancho de la zapata, en metros N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico

FACTOR DE SEGURIDAD

El cálculo de la capacidad de carga permisible bruta de cimentaciones superficiales requiere

qd = (2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y

qd = 1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y





22

Aplicar un factor de seguridad (FS) a la capacidad de carga última bruta, o

𝒒𝒑𝒆𝒓𝒎 = 𝒒𝒖

𝑭𝑺

Sin embargo, algunos ingenieros prefieren emplear un factor de seguridad tal que

Incremento neto del esfuerzo en el suelo =capacidad de carga última neta

𝐹𝑆

Yoner Chavez Burgos Estd: ingenieria civil Cod: 2131819924

SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS

PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR

UBICACIÓN : call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo

FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015

MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m

Donde:

qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2

C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2

Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3

Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros

B = Ancho de la zapata, en metros

Factores de carga obtenidas del gràfico

DATOS:

Ø = 24.69 qd = 21.878 Tm/m2

C = 0.027

Y = 2.020 qd = 2.188 kg/cm2

Df = 1.500

B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3)

Nc = 14.602

Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE

Ny = 2.646

qa = 0.729 kg/cm2

#975211713

CIMENTACION CONTINUA

CAPACIDAD PORTANTE

(FALLA LOCAL )

[email protected]

N'c N'q, N'y =

qd = (2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y





23

Yoner Chavez Burgos Estd: ingenieria civil Cod: 2131819924

SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS

PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR

FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015

MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m

Donde:

qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2

C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2

Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3

Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros

B = Ancho de la zapata, en metros

Factores de carga obtenidas del gràfico

DATOS:

Ø = 24.69 qd = 22.126 Tm/m2

C = 0.027

Y = 2.020 qd = 2.213 kg/cm2

Df = 1.500

B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3)

Nc = 14.602

Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE

Ny = 2.646

qa = 0.738 kg/cm2

(FALLA LOCAL )

qd = 1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y

N'c N'q, N'y =

#[email protected]

Pimentel-Chiclayo-lambayeque

CIMENTACION AISLADA

CAPACIDAD PORTANTE





24

DISCUSIÓN

El presente ensayo ha pretendido logar una evaluación de un procedimiento de laboratorio en la característica de suelos, por lo tanto, para los fines de este proyecto no se limita a un sitio de estudio en particular , si no , para cubrir una gama de suelos que se pueden presentar en la práctica , arcilla , arena , limo.

Esta investigación se refiere a una técnica de ensayo de corte directo convencional. Por esta razón no se realizado ningún otro tipo de ensayo con los cuales se puedan determinar los mismos parámetros estudiados como por ejemplo los ensayos traxiales convencionales y múltiples

Sin embargo, no se debe olvidar que la prueba de traxiales es el ensayo que mejor produce las condiciones del suelo en el laboratorio , por ende , brinda resultados que la prueba de corte directo

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Se obtuvo La gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación

Imagen. Grafica obtenida del ensayo de corte directo





25

Se encontró La cohesión y el Angulo de fricción

𝜗 = Angulo es 24.69°

C= Cohesión es 0.0268 kg/ 𝒄𝒎𝟐

De determino La resistencia de la capacidad portante del terreno es para CIMENTACION

CONTINUA 𝒒𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟐𝟗 𝑲𝒈/𝒄𝒎𝟐 y para una CIMENTACION AISLADA es de

𝒒𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟑𝟖 𝑲𝒈/𝒄𝒎𝟐

RECOMENDACIONES

Se recomienda Esta utilizar zapatas conectadas con vigas de cimentación

a una profundidad de 1:50 m

Debe prepararse, igualmente, un gráfico que incluya los valores para las tres ensayos de las Fuerzas normales contra la resistencia al corte y determinar, a partir del mismo, los valores Efectivos del ángulo de fricción Ø y de la cohesión, c.

Una recomendación muy importante es que la muestra inalterada a ensayar debe estar completamente cubierta con parafina para que no pierda su estado natural y no debe guardarse por mucho tiempo como máximo tres días para el ensayo de lo contrario desechar la muestra.





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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BIBLIOGRÁFIA

Juárez Badillo, E. (1975). Mecanica de Suelos I. Mexico: Limus.

villalaz, I. C. ( 1989). Mecanica de suelos y cimientos . mexico : edlimusa.

T.W. Lambe y R.V. Whitman - Mecánica de suelos. Mexico, 1997

Engineering

Informe de corte directo n.t.p 339.171