Universidad Nacional del Altiplano Puno Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura Escuela Profesional de Ingeniería Civil
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS INFORME
ENSAYO DE CORTE DIRECTO NTP 339.171 ASTM D-3080
Docente: Ing. Docente: Ing. Samuel Laura Huanca Alumna: Liz Estefani Zárate Juarez Código: 153180 Semestre: IV Grupo: C
Puno- 07 de agosto del 2017
I.
Referencias Normativas:
NTP 339.171 ASTM D 2850 D 4767 AASHTO T 296 T 297
II.
Objetivos:
Realizar el procedimiento de determinación rápida de los parámetros de resistencia cortante φ y c. III. Información Preliminar
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. 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 tanФ,
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. 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.
IV. Marco Teórico
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Resistencia al corte de un suelo. Esta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, la capacidad de carga admisible para una cimentación y el empuje de un suelo contra un muro de contención.
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Ecuación de la falla de Coulomb (1776) Coulomb observó que si el empuje de un suelo contra un muro produce un desplazamiento en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto de deslizamiento. Él postuló que la máxima resistencia al corte, , en el plano de falla, está dada por: = + − − − − − − − (1) : = . = á ó ( , ) = ℎó ( , ).
Esta es una relación empírica y se basa en la Ley de Fricción de Amonton para el deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un término de cohesión c para incluir la Stiction propia del suelo arcilloso. En los materiales granulares, c = 0 y por lo tanto: = − − − − − − − − − −(2)
Contrariamente, en suelos puramente cohesivos, = 0, luego: = ℎ − − − − − − − − − −(3)
Pero la ecuación (1) no condujo siempre a resultados satisfactorios, hasta que Terzagui publica su expresión = ’ + con el principio de los esfuerzos efectivos (el agua no tiene cortante). Entonces: = ‘ + ’ ’ − − − − − − − − − − − − − −(4)
-Valores característicos del ángulo de fricción en algunos suelos.
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Aplicaciones de los valores obtenidos en el ensayo de corte directo:
El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados. Debido a que las trayectorias de drenaje a través de la muestra son cortas, se permite que el exceso de presión en los poros sea disipado más rápidamente que con otros ensayos drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados, remoldeados o compactados. Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al corte en una situación de campo donde ha tenido lugar una completa consolidación bajo los esfuerzos normales actuales. La ruptura ocurre lentamente bajo condiciones drenadas, de tal manera que los excesos de presión en los poros quedan disipados. Los resultados de varios ensayos pueden ser utilizados para expresar la relación entre los esfuerzos de consolidación y la resistencia al corte en condiciones drenadas.
Durante el ensayo de corte hay rotación de los esfuerzos principales, lo que puede o no corresponder a las condiciones de campo. Aún más, la ruptura puede no ocurrir en un plano de debilidad, puesto que ella tiene que ocurrir cerca de un plano horizontal en la parte media del espécimen. La localización fija del plano de ruptura en el ensayo puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo largo de planos reconocidamente débiles dentro del material del suelo y para analizar las interfaces entre materiales diferentes. El intervalo de los esfuerzos normales, la velocidad de deformación y las condiciones generales del ensayo deben ser seleccionados para reflejar las condiciones específicas de los suelos que se está investigando. V.
Equipos y Materiales
1. Dispositivo de corte. Para sujetar el espécimen fuertemente y no se aplique torque a la muestra de suelo. 2. Caja de corte. Cuadrada, con provisión para el drenaje a través de la parte superior e inferior. 3. Base de la caja de corte y anillo de corte o de tallado. 4. Dispositivo para medir la carga de fuerza normal y de corte. 5. Balanza, horno. 6. Muestra de suelo.
VI.
Procedimiento
1. EXTRACCIÓN DE LA MUESTRA: Extrajimos la muestra de dimensiones 30x30cm de una calicata de casi 2m. De profundidad.
2. Para evitar pérdidas de humedad, parafinamos la muestra y la dejamos hasta el día siguiente que empezamos el ensayo. Día en el que empezamos a tallar la muestra.
3. TALLADO DE LA MUESTRA: Este se hace evitando que haya demasiada fricción con el molde ya que esto podría alterar la muestra. Tallamos 6 muestras y las cubrimos con bolsas debido a que el equipo de corte no estaba disponible.
4. Separamos 3 para congelarlos durante un día, y otros tres para someterlos a corte en su estado natural. 5. Pesamos las muestras y las colocamos dentro de la caja de corte.
6. Colocamos el papel filtro y con ayuda del pistón introducimos lentamente al molde para seguidamente colocarlo al equipo de corte.
7. Acoplamos el deformímeto de deformación cortante y fijar en cero tanto el deformímetro horizontal y el vertical.
8. Comenzar la carga horizontal cortante. Tomamos las lecturas del deformímetro de carga, lectura del dial.
9. Observamos la falla que tiene cada una de las muestras del suelo cohesivo sometido a corte.
10. Las lecturas de desplazamiento horizontal pueden ser de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades del deformímetro respectivo. La tasa de deformación unitaria debe ser del orden 0.5 a no más de 2 mm/min, tal que la muestra falle de 5 a 10 min.
11. Guardamos la muestra para colocarlas en taras y meterlas en el horno para seguidamente hallar el contenido de humedad de la muestra.
12. Obtenemos los pesos secos luego de 24 hrs en el horno. Para seguidamente proceder con los cálculos.
VII. Cálculos y resultados. El ensayo fue realizado a tres diferentes cargas:
. Calculo del peso específico y control de humedad
Datos y cálculo de la muestra 1 a carga normal de 0.28 g/cm2
Datos y cálculo de la muestra 2 a carga normal de 0.56 g/cm2
Datos y cálculo de la muestra 3 a carga normal de 1.11 g/cm2
Gráfico de Esfuerzo vs Deformación de las tres muestras.
ESFUERZO vs DEFORMACION
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
Esf. Corte1 (kg/cm2) 0.2
Esf. Corte 2 (kg/cm2)
0.1
Esf. Corte 3 (kg/cm2)
0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
Gráfico de Esfuerzo de corte vs Esfuerzo normal (CRITERIO DE LA FALLA DE MOHR – COULOMB)
Cálculo de límites de consistencia para identificar el suelo
Identificación del suelo.
Con el tipo de suelo que tenemos concluimos que el ángulo de fricción y la cohesión será el ángulo
VIII. Conclusiones.
1. El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales drenados y consolidados. 2. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados, remoldeados o compactos. 3. Los resultados del ensayo son aplicables para estimar la resistencia al corte en una situación de campo
donde ha tenido lugar una completa consolidación bajo los esfuerzos normales actuantes. 4. Nuestros resultados para la fricción interna y la cohesión son respectivamente: 26.29° y 0.1817. IX.
Referencias Bibliográficas
Zapata, Tania, Manual de Laboratorio Mecánica de Suelos, 2009 Huaquisto, Samuel, Guía de Laboratorio de Mecánica de Suelos, 2008 Das Braja, M. Soil Mechanics Laboratory Manual, 1997