Suelo Chesivo Corte Directo

8/17/2019 Suelo Chesivo Corte Directo

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UNSAMecánica de suelos I

INTRODUCCION

La evaluación de la resistencia al esfuerzo normal y cortante del suelo,

permite cuantificar parámetros necesarios para solucionar problemas

relacionados con la resistencia del terreno, que nos permite analizar

problemas de la estabilidad de suelos tales como: el estudio de estabilidad

de taludes para carreteras, la determinación de la capacidad de soporte en

cimentaciones, la presión lateral sobre estructuras de retención de tierras.

OBJETIVOS

GENERAL.

Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del

suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.

ESPECIICOS.

Determinar el ángulo de fricción interna: “Φ

Determinar la co!esión: “c

In!enie"#a ci$il




MARCO TEORICO

ESFUERZO CORTANTE EN SUELOS

Resistencia al corte de un suelo

"sta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, la

capacidad de carga admisible para una cimentación y el empu#e de un suelo

contra un muro de contención.

Ecuación de falla de Coulomb $%&&'(

)oulomb observó que si el empu#e de un suelo contra un muro produce undesplazamiento en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto de

deslizamiento. *l postuló que la má+ima resistencia al corte, τf , en el plano de

falla, está dada por:

τf =c+σ tgφ−−−−−−−(1)

Donde:

σ = Es el esfuerzo normal total en el plano de falla.

φ= Es el ángulode friccióndel suelo( p∨ejemplo,arena)

c= Es la cohesióndel suelo( por ejemplo , arcilla).

"sta es una relación emprica y se basa en la Ley de -ricción de monton

para el

deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un t/rmino de

co!esión c para incluir la 0tiction propia del suelo arcilloso. "n los materiales

granulares, c 1 2 y por lo tanto:

In!enie"#a ci$il




τf =σ tgφ Suelo granular−−−−−−−−−−(2)

)ontrariamente, en suelos puramente co!esivos, φ=0 , luego:

τf =c Suelocohesivo puro−−−−−−−−−−(3)

3ero la ecuación $%( no condu#o siempre a resultados satisfactorios, !asta que

4erzagui publica su e+presión σ =σ ’+ con el principio de los esfuerzos

efectivos $el agua no tiene cortante(. "ntonces:

τf =c !+σ ’tg φ’−−−−−−−−−−−−−−(4 )

Aparato de corte directo

3uesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en el

suelo los análisis deben !acerse en esos t/rminos, involucrando c5 y 65, cuyos

valores se obtienen del ensayo de corte directo: plicando al suelo una fuerza

normal, se puede proceder a cizallarlo con una fuerza cortante. "l movimiento

vertical de la muestra se lee colocando un deformmetro en el bastidor superior. "l

In!enie"#a ci$il




molde no permite control de drena#e, que en el terreno pueden fallar en

condiciones de !umedad diversas $condición saturada no drenada, parcialmente

drenadas o totalmente drenadas(, para reproducir las condiciones de campo se

programa la velocidad de aplicación de las cargas. "n arenas, como el drena#e es

libre, el ensayo se considera drenado.

Valores característicos del n!ulo de fricción de al!unos suelos"

A#licaciones de los $alores obtenidos en el ensa%o de corte directo"

"l ensayo de cizalladura directa es adecuado para la determinación

relativamente rápida de las propiedades de resistencia de materiales

drenados y consolidados. Debido a que las rayectorias de drena#e a trav/sde la muestra son cortas, se permite que el e+ceso de presión en los poros

sea disipado más rápidamente que con otros ensayos drenados. "l

ensayo puede ser !ec!o 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 !a tenido lugar una completa

consolidación ba#o los esfuerzos normales actuales. La ruptura ocurre

lentamente ba#o condiciones drenadas, de tal manera que los e+cesos de

presión en los poros quedan disipados. Los resultados de varios ensayos

pueden ser utilizados para e+presar la relación entre los esfuerzos de

consolidación y la resistencia a la cizalladura en condiciones drenadas. Durante el ensayo de cizalladura !ay rotación de los esfuerzos principales,

lo que puede o no corresponder a las condiciones de campo. un más, la

In!enie"#a ci$il




ruptura puede no ocurrir en un plano de debilidad, puesto que ella tiene

que ocurrir cerca a un plano !orizontal en la parte media del especimen.

La localización fi#a del plano de ruptura en el ensayo puede ser una venta#a

en la determinación de la resistencia al corte a lo largo de planos

reconocidamente d/biles dentro del material del suelo y para analizar las

interfases entre materiales diferentes. "l intervalo de los esfuerzos normales, la velocidad de deformación y las

condiciones generales del ensayo deben ser seleccionada s para refle#ar

las condiciones especificas del suelos que se está investigando.

E%UIPOS & MATERIALES

"quipo de )orte )a#a de )orte

"spátula 7artillo y 7olde

de )ompactación

PROCEDIMIENTO

PARA SUELO CO'ESIVO

In!enie"#a ci$il




3reparación de los especmenes: 8 0i se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para

proveer un mnimo de tres muestras id/nticas. 8 La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la

p/rdida de !umedad sea insignificante.8 La muestra se talla sobre medida para las dimensiones del dispositivo de

corte directo.

8 3ara muestras inalteradas

de suelos sensibles, debe

tenerse e+tremo cuidado al

labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura natural. 8 0e determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del

contenido inicial de !umedad de acuerdo con la norma.8 0i se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe

!acerse con las condiciones de !umedad y peso unitario deseados. 0e

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.8 "l diámetro mnimo de las muestras circulares debe ser alrededor de 92

mm $;(.8 3ara minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de

las muestras obtenidas de tubos sacamuestras debe ser, por lo menos, 9

mm $%<9;( menor que el diámetro del tubo. 8 "l espesor mnimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de %

mm $= ;(, pero no menor de un se+to el tama>o má+imo de las partculas

del suelo.

In!enie"#a ci$il




7oldear cuidadosamente tres muestras de mismo tama>o y en lo

posible de la misma densidad, tomadas de una muestra de bloque

grande, o de una muestra de tubo. ?tilizar un anillo cortante de manera

que el tama>o pueda ser controlado. )ualquier muestra con un peso

apreciablemente diferente de las otras muestras debe descartarse y en

su lugar moldear otra muestra. @etroceder la separación y el agarre de los tornillos gua en la parte

superior de la ca#a de corte y ensamblar las dos partes. segurarse de

que las piedras porosas están saturadas a menos que se vaya a

ensayar un suelo seco. 7edir las dimensiones de la ca#a de corte para

calcular el área de la muestra.

)olocar cuidadosamente la muestra dentro de la ca#a de corte. La

muestra debe a#ustar perfectamente en la ca#a y llenarla !asta cerca de

9 mm de la parte superior de la ca#a de corte. )olocar el bloque o pistón

de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal 3 y a#ustar eldeformmetro de carátula vertical. 3ara un ensayo consolidado es

necesario controlar el deformmetro vertical igual que para el ensayo de

consolidación para determinar cuando la consolidación !aya terminado.

In!enie"#a ci$il




0eparar cuidadosamente las mitades de la ca#a de corte de#ando una

peque>a separación apenas mayor que el tama>o de la partcula más

grande que presente el suelo, retroceder los tornillos de separación y

empalmar la cabeza de carga en un sitio utilizando los tornillos.

segurarse de que la carga normal refle#e la fuerza normal más el peso

del bloque de carga y la mitad superior de la ca#a de corte. 4ener

cuidado al separar la ca#a de corte cuando se ensaya arcillas blandas

porque parte del material puede salir de la ca#a por la zona de

separación, utilizar en estos casos cargas verticales peque>as. )olocar el deformmetro de deformación cortante, fi#ar en cero ambos

deformmetros. 3ara ensayos saturados en necesario llenar la ca#a decorte con agua y esperar un tiempo !asta que se produzca la saturación

de la muestra. )omenzar la carga !orizontal $cortante( y tomar lecturas del

deformmetro de carga, desplazamiento de corte y desplazamientos

verticales $de cambio de volumen(. 0i el ensayo se !ace a deformación

unitaria controlada tomar estas lecturas al desplazamientos !orizontales

de 9, %2 y cada %2 ó 2 unidades del deformmetro de desplazamiento

!orizontal. ?tilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 2.9A

mm<min. @emover el suelo y tomar una muestra para contenido de !umedad.

@epetir los pasos del al ' para dos muestras adicionales.

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CALCULOS

PASTILLA1 CARGA:

SINCARGA

VELOCIDAD 0.5 ALTURAS: 0.905

ALTURAS DE LACAJA: 2

0.86 2.7

Defor!"#o$ %&er'! 0.92 2.7

20 2 0.89 2.8

(0 8.5

60 1( PESO DEL PISTON (8).(5

80 20.5PESO DE LAPASTILLA 109.5)

100 25

120 )0

1(0 )( *+!,!*+!,!-/

*+!,!-

160 )6 TG2 26.81 76.25

180 )8 AA1 27.(9 86.6

In!enie"#a ci$il




200 (0

220 (1

2(0 (2

260 ()

280 ((

)00 ((.5

)20 (5

)(0 (5

)60 (5

)80 (5

(00 (5

(20 (5

((0 (5

(60 ((.5

PASTILLA2 CARGA: 1G


ALTURAS DE LACAJA: 2.8

0.99 2.78

Defor!"#o$ %&er'! 0.98 2.79

20 0 0.99 2.81

(0 0

60 1 PESO DEL PISTON (8).(5

80 1PESO DE LAPASTILLA 108.57

100 2

120 (

1(0 8 *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

160 12 T9 27.09 75.6)

180 15 T11 28.2( 72.5

In!enie"#a ci$il




200 17

220 19.5

2(0 21

260 21

280 21

)00 21.5

)20 20.5

)(0 20.5

)60 20.5

)80 20.5

(00 20.5

PASTILLA) CARGA: 2G



0.6 2.78

Defor!"

#o$ %&er'! 0.69 2.7920 0 0.61 2.81

(0 1


80 15PESO DE LAPASTILLA 106.)9

100 21

120 26

In!enie"#a ci$il




1(0 )).5 *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

160 )7 T112 27.(( 77.6

180 (0.5 OEGA) 27.25 76.61

200 ()220 (6

2(0 (8

260 50

280 51

)00 52

)20 5).5

)(0 55

)60 55.5

)80 56

(00 56

(20 56

((0 56.5

(60 56.5

(80 56.5

500 56.5

520 56.5

5(0 56.5

560 56

PASTILLA( CARGA: )G



0.89 2.78

Defor!"#o$ %&er'! 0.88 2.79

20 1 0.9 2.81

(0 7



100 )1

In!enie"#a ci$il




120 (0

1(0 5( *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

160 62 25 27.28 82.15

180 69 1) 2(.12 85.1)200 7(

220 78

2(0 81

260 82

280 8(

)00 86

)20 88

)(0 89

)60 89.5

)80 90

(00 92

(20 92

((0 9)

(60 9)

(80 9)

500 9)

520 96

5(0 97

560 97.5

580 98

600 98620 98

PASTILLA5 CARGA: (G



0.87 2.78

0.82 2.79

Defor!"#o$ %&er'! 0.8) 2.81

20 1

In!enie"#a ci$il




(0 ( PESO DEL PISTON (8).(5


80 (0

100 (9

120 58 *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

1(0 66 P6 27.(8 91.)

160 72 PV1 26.02 7).98

180 75

200 80

220 8)

2(0 8(

260 86

280 87

)00 88

)20 89

)(0 89

)60 89

)80 89

(00 89

PASTILLA6 CARGA: 8G



In!enie"#a ci$il




0.86 2.78

Defor!"#o$ %&er'! 0.85 2.79

20 ( 0.86 2.81

(0 660 12 PESO DEL PISTON (8).(5


100 20

120 ()

1(0 62 *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

160 77 T10) 26.(7 8(.82

180 88 3(7 27.)9 7(.87

200 98

220 10)2(0 107

260 111

280 119

)00 125

)20 129

)(0 1))

)60 1)6.5

)80 1)9

(00 1(1

(20 1()

((0 1((

(60 1(5.5

(80 1(7

500 1(8

520 150

5(0 155

560 155

580 155

PASTILLA7 CARGA: 12G



In!enie"#a ci$il




0.88 2.78

0.86 2.79

Defor!"#o$ %&er'! 0.87 2.81

20 (6(0 122 PESO DEL PISTON (8).5

60 15(PESO DE LAPASTILLA 11).)

80 177

100 19(

120 206 *+!,!*+!,!-/ *+!,!-

1(0 215 D11 27.1) 81.72

160 222.5 32 27.(8 8(.((

180 227

200 2)0220 2)2

2(0 2)(

260 2)5.5

280 2)6

)00 2)6

)20 2)6

)(0 2)6

)60 2)6

)80 2)6

(00 2)6

CARGAS

CARGA ALTURAS ("o) dia)e*" a"eas

In!enie"#a ci$il




S ALT o+ +.,+- +./ +.,0 +., +.,12- /.1- 13.//,3 3.3 +.,, +., +.,, 3.+3- /.1- 13.//,0 +. +. +., +.3 +.0- /.1- 13.//,

1 +. +., +. +., +.2- /.1- 13.//,4 +., +.2 +.0 +.1 +.-0- /.1- 13.//, +. +./ +.- +./ +./0- /.1- 13.//,30 +.- +. +./ +.2 +./- /.1- 13.//,

5(is*on +.414-

DIMENCIONES

AREA PESOSES.NORMAL ES. TAN

13.//,0324 + +.+3- +.40/

13.//,0324 3+ +.113 +.0+4

13.//,0324 0+ +./42 +.-1-

13.//,0324 1+ +.,/1 +.,0

13.//,0324 4+ 3.02 +.41

13.//,0324 + 0.-43 3.4/

13.//,0324 30+ 1.+4 0.01/

In!enie"#a ci$il




Des(la6 + 7+.1 ES. TAN 3 7+.1 ES. TAN

+.00 +./

+.+3,4-4 + +

+

+.4.- 0.--

+.++-3,1 + +

+

+./

34 4.0

+.310/0

+, 3 +.1

+.++,42

0,0+.

0+.- /.3-+.3,43,

4 3 +.1+.++,42

0,0

30- 2.-

+.01/01+1 0 +./

+.+3,4-4

3.01+ ,

+.0432/4 4 3.0

+.+12,3/

3.414 3+.0

+.100+2,10 0.4

+.+2-2112

3./1/ 3+.

+.143+0-3/ 30 1./

+.331/2-+-

3.1 33.4

+.1-,,2

3 3- 4.-

+.340+,

100

4+ 30+.12,3

/- 32 -.3+.3/3+1

,//

0.043 30.1

+.11,22 3,.- -.-

+.34203,/

0.440 30./

+.1,2/0/, 03 /.1

+.3,,1314

0./41 30.,

+.4+211-/3 03 /.1

+.3,,1314

0.44 31.0

+.43/+-1 03 /.1

+.3,,1314

1 44.- 31.1-

+.403-4

4,, 03.- /.4-

+.0+1//

23

1.04- 31.-

+.40/034- 0+.- /.3-

+.3,43,4

1.44- 31.-

+.40/034- 0+.- /.3-

+.3,43,4

1./4- 31.-

+.40/034- 0+.- /.3-

+.3,43,4

1.4- 31.-

+.40/034- 0+.- /.3-

+.3,43,4

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44- 31.-

+.40/034- 0+.- /.3-

+.3,43,4

4.04- 31.-

+.40/034-

4.4 4- 31.- +.40/034-

4./44.- 31.1-

+.403-44,,

4.

-

-.0

-.4

-./

-.

/

/.0

Des(la6 0 7+.1 ES. TAN 1 7+.1 ES. TAN

+.0 + + + 3 +.1 +.++,

+.43

+.1+.++,42

0,0 20.3 +.+//

+./2

0.3+.+//13

+4- 0+/ +.3,

+.3-

4.-+.340+,

10 0,.2 +.02-

303

/.1+.3,,1

314 1-3+.- +.110

3.00/

2.+.04/0,

-,- 4-31.- +.40/

3.411.-

3+.+-+.13214

0/ -43/.0 +.-30

3./ 12 33.3

+.1-+4,

+ /0 3./ +.-2

3.4+.-

30.3-+.11/-

113 /,0+.2 +./-4

041

30.,+.4+211

-/3 2400.0 +.2+3

0.04/

31.+.41-2-

412 201.4 +.21,

0.4 4 34.4 +.4-42+ 3 04.1 +.2/2

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+00

0./-+

3-+.421/4

/+/ 004./ +.222

0.-3

3-.1+.4133

, 40-.0 +.2,/

1-0

3-./+.4,0-,

3, /0-. +.3-

1.0-1.-

3/.+-+.-+/+

30 0/.4 +.14

1.4--

3/.-+.-03+3

+// ,0/.2 +.41

1./--.-

3/./-+.-0-24

231 ,.-0/.- +.4

1.-/

3/.+.-1+4

1-, ,+02 +.-1

4 -/ 3/.

+.-1+4

1-, ,0 02./ +.20

4.0-/

3/.+.-1+4

1-, ,002./ +.20

4.4-/.-

3/.,-+.-1-00

++- ,102., +.3

4./-/.-

3/.,-+.-1-00

++- ,102., +.3

4.-/.-

3/.,-+.-1-00

++- ,102., +.3

--/.-

3/.,-+.-1-00

++- ,102., +.3

-.0 -/.- 3/.,-+.-1-00

++- ,/ 0. +.,+,

-.4-/.-

3/.,-+.-1-00

++- ,20,.3 +.,3,

-./-/

3/.+.-1+4

1-, ,2.-0,.0- +.,04

-. , 0,.4 +.,0

/ , 0,.4 +.,0

/.0 , 0,.4 +.,0

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GRAICAS DE ESUER8O VS

DESPLA8AMIENTO

GRAICA ESUER8O DE CORTE VS

ESUER8O NORMAL

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 ).000 ).500 (.0000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

f4 0.51 - 0.25

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CONCLUCIONES

0e logró determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante

del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.

0e logró determinar el ángulo de fricción interna que es de: 0e logró determinar la co!esión que es de:

BIBLIOGRAIA

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0alvador @icardo 7ontero Euan )arlos, 7anual de "nsayos de 7ecánica

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Suelo Chesivo Corte Directo