El documento proporciona información sobre el ensayo de corte directo, el cual se utiliza para determinar el ángulo de fricción residual en rocas fracturadas. Explica que el ensayo somete muestras de roca a una carga normal y cortante para simular las fuerzas que actúan sobre las discontinuidades. También describe los equipos, materiales, procedimiento y aplicaciones del ensayo de corte directo.

2. Introducción
El ensayo de corte directo tiene como finalidad encontrar el valor del ángulo de fricción residual en testigos
de roca que han sido previamentefracturados.
Esaplicable para rocas duras o blandas y en testigos de roca que contengan planos de falla o discontinuidades
tanto naturales comoartificiales.
La determinación del esfuerzo cortante de un testigo de roca esimportante en el diseño de estructuras.
Estabasaeste ensayo en la norma ASTMD5607

3. Objetivos Conocer el alcance del ensayo de corte directo
Aprender el procedimiento del ensayo de corte
directo.
Conocer los materiales usados para el ensayo de corte
directo.
Describir los equipos utilizados en el ensayo de
corte directo.

4. Marco Teórico
Debemos distinguir en este ensayo lo siguiente:
El ángulo de fricción interna actúa mientras la roca no ha fallado.
El ángulo de fricción residual actúa cuando se ha producido la falla.
Si se tiene un roca que tiene discontinuidad, esta será:
Absolutamente planar.
Sin ondulaciones.
Sin rigurosidades.
Essometida aun esfuerzo normal, aplicado perpendicularmenteasu
superficie y aun esfuerzo cortante suficiente para causar un
desplazamiento.

5. Parapequeños desplazamientos, el testigo tiene atener un
comportamiento elástico y el esfuerzo cortante se incrementa
linealmente con eldesplazamiento.
A medida que las fuerzas que resisten al movimiento van cediendo, la
curva se va volviendo no lineal y entonces el esfuerzo cortante alcanza un
pico que es elvalor máximo.
Después de el procedimiento anterior el esfuerzo cortante requerido para
causar el desplazamiento cortante cae de manera acelerada y entonces el
valor del esfuerzo cortante se mantiene constante. A este valor constante
se le dará el nombre de “esfuerzo cortante residual”
Marco Teórico

6. PSeobserva que la relación esfuerzo de pico con el esfuerzo normal es
prácticamente lineal.
La pendiente de dicha línea será igual ala tangente del llamado Angulo de
fricción de pico(Φp) y el intercepto en el eje del esfuerzo de corte es el
esfuerzo cohesivo del material cementante que pudiera tener
discontinuidad analizada, conocida mascomúnmente como la
cohesión(c).
Donde el esfuerzo de corte de pico se puede definir con la ecuación de
Mohr- Coulomb elcual es:
τ=c+σxtg(Φp)
Marco Teórico

7. •Φr es el ángulo de fricción residual.
•La ecuación pasa por el origen porque se considera que todo el esfuerzo cohesivo del
material cementante se haperdido.
•El ángulo de fricción residual es generalmente menor que el ángulo de fricción de pico.
τ=c+σxtg(Φr)
En la ecuación:
Donde:
Marco Teórico

8. Equipo utilizado en
laboratorio decorte
directo:
Ventajas:
Posibilitan la medida dedesplazamientos
verticales.
Posibilitan ensayar muestras masgrandes.
Posibilitan controlara cargas yvelocidades
de corte através de sistemascontrolados.
Desventaja:
Para su desarrollo se necesita ungran
inversión.

9. Equipo portatil decorte
directo:
La ventaja de este tipo de equipos es que
al ser pequeños, pueden ser
transportados al lugar de estudio,
ahorrándonos tiempo en trasporte de
muestra, medidas de preservación de las
muestras y menos empleo depersonal.
Equipo portátil de corte directo tipo Hoek

10. PARTESDE LA MÁQUINA DEENSAYO
DE CORTE DIRECTO

11. DIFERENTESMARIALES DE MOLDE EMPLEADOS PARA LA
PREPARACIÓN DE MUESTRASDECORTE DIRECTO

12. Medidor deDesplazamientos
Un aditamento para medir el
desplazamiento horizontal (dirección
de aplicación de la fuerza cortante)
con escala graduada en 0.01mm conun
círculo de graduación de 100 unidades
con capacidad de medirhasta 25mm.

13. MUESTRASY
TESTIGOS
SELECCIÓN DEMUESTRAS
El objetivo principal de la selección es que se pueda obtener un rango representativo de valores de
esfuerzo de corte y represente por lo menos acada contacto de roca con diferente litología.
por lo cual , el muestreo debe ser precedido por un mapeo de la superficie y una evaluación estructural .
El muestreo demanda una cuidadosa orientación , por lo que el ensayo debe ser siguiendo la dirección del
movimiento potencial de lamasarocosa.
DIMENSIÓN
El espécimen debe tener como mínimo 10cm.(4pulg.) y de 2-3 cm. De roca intacta acada lado
de la discontinuidad,
Así asegurar un adecuado moldeado. La superficie de la discontinuidad deben ser
cuidadosamente unidas y
Envueltas con cintaadhesiva.

14. MUESTRASY
TESTIGOS
Documentación de lasmuestras
Extraída la muestra , la dirección del movimiento potencial debe ser indicado , con una flecha
en el tope de la mitad Superior del espécimen junto con su número de identificación y
marcas laterales que crucen la discontinuidad para Indicar cómo debe ser encajada.
Además se deben registrar los siguientesdatos:
Número de especímenes
Tipo de rocas
Tipo dediscontinuidad
Relleno
Rugosidad de la discontinuidad
Ubicación y fecha del recojo de muestra

15. MUESTRASY
TESTIGOS
Molde
El testigo es encapsulado en una mezcla de concreto de secado
rápido , por un molde que consta de dos partes Iguales que encajan en
el equipo perfectamente.
Mezcla
Seprepara una mezcla de arena , cemento y aguade secado rápido y
resistencia media. La relación en volumen De arena y cemento es de 3
a2 , empleándose 700 ml. de agua para la preparación de un molde.

16. MUESTRASY
TESTIGOS
Preparación
Llegado el espécimen al laboratorio debe ser inspeccionado
Se engrasa el molde , que estará en contacto con el material , se usará para
prevenir elderrame de la mezcla
Asegurarse de que el tamaño del espécimen moldeado esté dentro de los límites
admisibles por lamáquina
Los especímenes son colocados individualmente en la mitad inferior del molde
Sujetar dentro del molde para evitar que se hunda dentro de la mezcla , de tal
manera que la superficie
de discontinuidad aensayar esté 0.3-.0.7 cm por encima del tope del molde.
Marcar el número delespécimen
Después del vaciado en la mitad inferior del molde , se recomienda reposar por
dos días
Se coloca la otra mitad superior del molde y se invierte el espécimen , dejar
reposar poral menos dos días también.

17. Sedisgrega el material secoy luego cibrar por la malla N°100( suelo homogéneo)
Se determina el peso que se utilizará y se divide en 4 porciones iguales
Se ajusta la caja de corte , tapa superior e inferior deben estar alineadas y
asegurarlas con los tornillos.
Se coloca la tapa inferior(ranuras perpendiculares ala dirección de corte )
La primera porción se introduce en la caja de corte y se distribuye por toda la caja
( capa uniforme)
Con el pisón de 5x5 cm. se compacta la capa. Colocar el pisón en cada una de las
esquinas de la cajay pisar sin volar el material , efectuar 2 veces ( en sentido de
las manecillas del reloj)
Al terminar de dar vueltas , se procede ahacer una última apisonada con el de
9.5x9.5 cm
Compactada se escarifica con 7 líneas verticales y 7 horizontales (8mm) , al
terminar se repite el procedimiento con cadaporción
Al obtener las 4 capas compactadas y escarificadas , se coloca la tapa superior
observando que las ranuras sean perpendiculares al movimiento de corte.
MUESTRASY
TESTIGOS
Preparación

18. Este ensayo consiste básicamente en someter un testigo de sección confinada
lateralmente , dentro deuna caja metálica
A una carga normal y aun esfuerzo tangencial.
Esta caja consta de dos secciones , una de las cuales es móvil y se desliza respecto ala
otra , que esfija.
El ensayo tiene por objetivo determinar la resistencia de la muestra , sometida afatigas
que simulen la queexisten
O existirán en la zona de estudio , producto de la aplicación de una carga.
El ensayo induce la falla através de una plano determinado , sobre este plano de falla
actúan dos esfuerzos:
Un esfuerzo Normal
Un esfuerzoCortante
DESCRIPCIÓN DEL
ENSAYO

19. Preparación de lamuestra
Muestras inalteradas: la muestra tiene que ser lo suficientemente grande para poder obtener al menos 3
probetas. Al prepararla, la pérdida de humedad debe ser mínima y el cilindro se recorta para ajustarse al
diámetro interno del aparato. Es necesario que se registre el peso inicial.
Muestras remoldeadas: en este caso, las muestras deben ser compactadas para alcanzar los valores de
densidad y humedad que requiera el ensayo.
Las características que deben tener las muestras antes del inicio del ensayo en el equipo de corte directo son:
Diámetro mínimode 50 mm.
Espesor mínimo de 12,5mm.
Relación mínima diámetro-espesor de2.
Esquema del aparato utilizado para realizar el ensayo de corte directo.

20. Procedimiento del ensayo
1°Se registran las mediciones de diámetro, altura y peso de la muestra.
2° Se inserta la muestra en la caja de corte y se inicia con la aplicación de la carga normal.
3° La muestra debe permanecer bajo la fuerza normal hasta que se asiente.
4° La caja de corte es llenada con agua hasta que cubra la totalidad de la muestra.
5° Se permite el drenaje y la consolidación.
6° A medida que avanza el proceso de consolidación, previo acada incremento de la fuerza normal, se deben
registrar losdatos de desplazamiento normal.
7° Se deben separar la parte inferior y superior de la caja de corte 0,25 mm con la finalidad de que se pueda cortar
la muestra. Los indicadores de desplazamiento vertical y horizontal deben estar en cero.

21. Procedimiento del ensayo
8° La caja de corte se rellena con agua para ensayos saturados y se aplica la fuerza de corte. El ensayo continúa hasta que
se alcance una deformación de 10% del diámetro original de la muestra o cuando la fuerza de corte se vuelva constante. El
desplazamiento horizontal será del orden de los 0,13 mm/min.
9° En el caso de que el ensayo sea con consolidación y drenaje, la fuerza de corte se debe aplicar muy lentamente para
asegurar que se disipe completamente la presión de los poros. Por esto, el tiempo del ensayo responde ala fórmula:
Tiempo de ensayo =50 t50
Dónde: t50 es el tiempo en que la muestra llega aun 50% de consolidación bajo fuerza normal.
10° Finalizado el ensayo, la muestra es retirada de la caja de corte, se seca en el horno y se pesa para determinar el peso de
sólidos.
11°Este procedimiento se repite para dos o más muestras con diferentes cargas normales.
En el caso del ensayo no consolidado – no drenado solo se llevan acabo los pasos 1,2, 7, 8,10 y 1
1.Por su parte, el
procedimiento para un ensayo consolidado – no drenado consiste en los pasos 1,2, 3, 4, 6, 7, 8,10 y 1
1.

22. Como serealiza un ensayode
laboratorio de cortedirecto

25. Etapa de compresión inicial

26. Comportamiento esfuerzo - deformación

29. GEOTECNIA:
Estabilidad de taludes.
Diseño de taludes.
Cimentación de presas.
Diseño de chimeneas enminas
subterraneas, etc.
APLICACIONES ENLA
INGENIERIA

30. GRACIAS PORSU
ATENCIÓN