Ensayo de corte directo

1. ENSAYO DE CORTE
DIRECTO
ING. UCHUYPOMA MONTES,
FERNANDO
2015
LIMA, 20 DE NOVIEMBREDEL 2015.

2. UNIVERSIDAD PERUANALOS ANDES – FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA DE SUELOS II ING.UCHUYPOMAMONTES,FERNANDO M.
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UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
“De la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”
“ENSAYO DE CORTE DIRECTO”
DOCENTE:
ING. UCHUYPOMA MONTES, FERNANDO MANUEL
CIP Nº 76510
CURSO:
MECANICA DE SUELOS II
CARRERA:
INGENIERIA CIVIL
INTEGRANTES:
HUAMANI CANCHO, CINDY
CRISTOBAL CRISTOBAL, JOSSELYN

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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. En presente informe de laboratorio realizado por nosotros,
alumnas de la Universidad Peruana Los Andes, de la Escuela Académica Profesional de
Ing. Civil, en donde presentamos uno de los tres ensayos para determinar la
resistencia al esfuerzo cortante de suelo, como es el ensayo de corte directo que es
un ensayo más preciso que el ensayo de compresión simple pero poco menos que el
ensayo de compresión triaxial, pero su estudio es indispensable ya que los resultados
son aproximados y nos pueden dar una idea del comportamiento de suelo al ser
sometido a esfuerzos(cortante y normal), a continuación haremos un ensayo con un
tipo de suelo utilizando este tipo de ensayo y observaremos los resultados.

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ABSTRACT
The assessment of normal and shear resistance of soil effort to quantify parameters
required to solve problems related to the resistance of the ground, which allows us to
analyze problems such as soil stability: the study of slope stability for roads,
determining the ability of support foundations, the lateral pressure on earth
retaining structures. In this lab report done for us, students of the Universidad
Peruana Los Andes, of the Professional Academic School of Civil Eng., Where we
present one of the three tests to determine the shear strength of soil, as is the test
direct fit which is more accurate than the compression test simple but slightly less
than the triaxial compression test trial but their study is essential because the
results are approximate and we can give an idea of the behavior of soil when
subjected to stresses (shear and normal), then we will test one soil using such test
and observe the results.

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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL.
 Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del suelo
en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.
ESPECIFICOS.
 Determinar el ángulo de fricción interna.
 Determinar la cohesión

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MARCO TEORICO.
Esfuerzo cortante en suelos
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.
Ecuación de 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:
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:

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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:
Puesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en el suelo
los análisis deben hacerse en esos términos, involucrando c’ y φ’, cuyos valores se
obtienen del ensayo de corte directo: Aplicando al suelo una fuerza normal, se puede
proceder a cizallarlo con una fuerza cortante. El movimiento vertical de la muestra se
lee colocando un deformímetro en el bastidor superior. El molde no permite control de
drenaje, que en el terreno pueden fallar en condiciones de humedad 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. En arenas, como el drenaje es libre, el ensayo se considera drenado.

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EQUIPOS Y MATERIALES

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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 a la
corte directo en condiciones drenadas.
 Durante el ensayo de corte directo 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 seleccionada s para reflejar las
condiciones específicas del suelo que se está investigando.

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PROCEDIMIENTO.
PARA SUELO NO COHESIVO
1. Se procede a pesar la muestra de arena (seca o mojada) con el contenido de
humedad conocido con exactitud, para lograr realizar 3 ensayos a la misma
densidad.
2. Armar con cuidado la caja de corte, para no tener alguna separación entre la
caja y los tornillos de empalme, fijar la caja en posición. Obtener la sección
transversal de la muestra.
3. Colocar cuidadosamente la arena en la caja de corte hasta cerca de 5 mm.
4. 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). Para ensayos consolidados, registrar en el dial el
desplazamiento vertical y comenzar el ensayo, solo cuando el asentamiento ha
parado. Para suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de
Pv.
5. Separar dos partes de la caja de corte desplazando los tornillos espaciadores
en se encuentran en la parte superior de la caja de corte. El espacio
desplazado debería ser ligeramente superior (al ojo) que el tamaño más grande
de partículas presentes en la muestra. A continuación se debe fijar el bloque
de carga apretando los tornillos de fijación provistos para tal propósito a los
lados de la parte superior de la caja de corte. Inmediatamente después
separar los tornillos espaciadores de manera que se libere la parte inferior de
la caja de corte; en este momento la carga normal, la mitad de la carga de la
caja de corte, y el bloque o pistón de carga se encuentran actuando sobre la
muestra de suelo.
6. Ajustar el deformímetro de carátula (0.01 mm/división) para medir el
desplazamiento en cortante.

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7. Para ensayos Saturados, saturar la muestra llenando la caja de corte y
permitiendo transcurrir suficiente tiempo para que tenga lugar la saturación.
Asegurarse de que las piedras porosas que se encuentran en la caja de corte
estén saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna humedad. 8. Comenzar
la carga horizontal y tomar lecturas del deformímetro de carga, del
deformímetro de desplazamiento cortante, y del deformímetro vertical
(cambio de volumen). Si el ensayo es de tipo deformación unitaria controlada,
se deben tomar esas lecturas ha desplazamientos horizontales de: 5,10 y cada
10 ó 20 unidades de desplazamiento horizontal. Utilizar una tasa de
deformación unitaria del orden de 0. A no más de 2 mm/min. No utilizar tasas
de deformación unitaria más rápidas, pues existe el peligro de que se presente
pico de carga cortante entre dos lecturas. La tasa de deformación unitaria
debería ser tal que la muestra “falle” entre 3 y 5 minutos.
8. Retirar la arena de la caja de corte y repetir los pasos del 1 al 8 sobre por lo
menos dos muestras adicionales y a una densidad dentro de los 5g y no más de
10g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer ensayo. Asegurarse de
que la arena ocupe el mismo volumen utilizando las marcas de referencia del
paso 3. En el paso 4 usar un valor diferente de Pv para cada ensayo (se sugiere
doblar la carga exterior, por ejemplo: 4, 8,16 Kg mas el peso del bloque o pistón
de carga para estos tres ensayos ó 5, 10,20 Kg, etc.)
PARA SUELO COHESIVO
1. Suelos cohesivos (arcillas, y en menor medida los limos): los granos no son
independientes entre sí, sino que están unidos por enlaces químicos, por lo que
el suelo tiene cohesión, siendo su ángulo de rozamiento interno más bajo
(20º). Son terrenos que apenas drenan, son bastante impermeables, y por ello
cuando se les carga, van sufriendo un asiento diferido en el tiempo, a medida
que van expulsando el agua que tienen embebida, proceso que puede durar años.
Es por esto último que son peores suelos de cimentación que los granulares,
menos fiables y predecibles.
2. Moldear cuidadosamente tres muestras de mismo tamaño y en lo posible de la
misma densidad, tomadas de una muestra de bloque grande, o de una muestra
de tubo. Utilizar un anillo cortante de manera que el tamaño pueda ser
controlado. Cualquier muestra con un peso apreciablemente diferente de las
otras muestras debe descartarse y en su lugar moldear otra muestra.

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3. Retroceder la separación y el agarre de los tornillos guía en la parte superior
de la caja de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de que las piedras
porosas están saturadas a menos que se vaya a ensayar un suelo seco. Medir las
dimensiones de la caja de corte para calcular el área de la muestra.
4. Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. La muestra
debe ajustar perfectamente en la caja y llenarla hasta cerca de 5 mm de la
parte superior de la caja de corte. Colocar el bloque o pistón de carga en su
sitio sobre el suelo, la carga normal P y ajustar el deformímetro de carátula
vertical. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformímetro
vertical igual que para el ensayo de consolidación para determinar cuando la
consolidación haya terminado.
5. Separar cuidadosamente las mitades de la caja de corte dejando una pequeña
separación apenas mayor que el tamaño de la partícula más grande que presente
el suelo, retroceder los tornillos de separación y empalmar la cabeza de carga
en un sitio utilizando los tornillos. Asegurarse de que la carga normal refleje la
fuerza normal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de
corte. Tener cuidado al separar la caja de corte cuando se ensaya arcillas
blandas porque parte del material puede salir de la caja por la zona de
separación, utilizar en estos casos cargas verticales pequeñas.
6. Colocar el deformímetro de deformación cortante, fijar en cero ambos
deformímetros. Para ensayos saturados en necesario llenar la caja de corte con
agua y esperar un tiempo hasta que se produzca la saturación de la muestra.
7. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformímetro de
carga, desplazamiento de corte y desplazamientos verticales (de cambio de
volumen). Si el ensayo se hace a deformación unitaria controlada tomar estas
lecturas al desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 ó 20 unidades del
deformímetro de desplazamiento horizontal. Utilizar una tasa de deformación
unitaria del orden de 0.5-2 mm/min.
8. Remover el suelo y tomar una muestra para contenido de humedad. Repetir los
pasos del 2 al 6 para dos muestras adicionales.

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CÁLCULOS:

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INTERPRETACION DE RESULTADOS
El valor que hemos obtenido para el ángulo de fricción es un valor muy
característico para este tipo de suelo, que puede alcanzar hasta 45º y en casos
excepcionales sobrepasarlo
La cohesión obtenida es relativamente baja, pero se encuentra dentro de los
valores característicos para este suelo: 0.25 kg/ cm2 − 1.5 kg./cm2.

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CONCLUCIONES.
 Se logró determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante
del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo.
 Se logró determinar el ángulo de fricción interna que es de 39º.
 Se logró determinar la cohesión que es de 0.5 kg/cm2

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FOTO 1.- MOLDEANDO NUESTRA MUETSRA CON EL MOLDE

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FOTO 3.- MUESTRA PESADA
FOTO 4.- PREPARANDO LA MUESTRA PARA INTRODUCIRLA EN LA MQUINA DE
CORTE.

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FOTO 5.- INTRODUCIENDO LA MUESTRA A LA CAJA DE CORTE
FOTO 6.- COLOCANCO LA MUESTRA A LA MAQUINA DE CORTE

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FOTO 7.- DRENANDO LA MUESTRA
FOTO 8.- A LA ESPERA DE LOS RESULTADOS DEL CORTE.