empujes laterales y ensayo de corte directo

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFECIONAL DE ING. CIVIL
“Presiones laterales y
Ensayo de corte directo”
Docente:
❑ ING. Pedro Maquera Cruz
Alumno:
❑ Dávalos Mamani, Aarom

PRESION LATERAL DE SUELOS
 Es aquella presion que ejerce la tierra o el suelo contra una estructura en direccion lateral,
principalmente horizontal.
 El adecuado diseño de estas estructuras require de la presion lateral del suelo que es en function de
varios factores como:
 El tipo y magnitude del movimiento de la estructura de retencion.
 Las caracteristicas del suelo cortante.
 La presion de agua en poros.
 El peso especifico del suelo.
 Las condiciones de drenaje del suelo.
 Para describer la presion que un suelo puede ejercer se usa un coeficiente de presion lateral, K. que
es la relacion que existe entre la presionlateral y horizontal respect a la presion vertical (K=h’/v’)

PRESION ESTATICA
PRESION EN REPOSO
- Es aquella donde el muro no presenta
desplazamiento en ninguna direccion
- Las particulas de suelo no podran
desplazarse, confinadas por el que las
rodea, sometidas todas ellas a un mismo
regimen de compression.
PRESION ACTIVA
- Si el muro de sostenimiento cede
(traslacion o rotacion), el relleno de
tierra se expande en direccion
horizontal.
- En pocas palabras una presion activa es
cuando el suelo en si, ejerce un empuje
sobre el muro.
 Estos empujes estan fuertemente condicionados a la deformabilidad del muro

PRESION FORZADA
a b c
 En este caso el muro empuja en direccion horizontal contra la tiera.
PRESION PASIVA
 El muro empuja en una direccion horizontal contra el relleno de tierra.

Teoria de Rankine(1857)
 Rankine ralizo una serie de investigaciones y propuso una expression mucho mas sencilla que la
de Coulomb. Su teoria se baso en las siguientes hipotesis
 El suelo es una masa homogenea e isotropica.
 No esxiste friccion entre suelo y muro.
 El uro se mueve.
 Los elementos del suelo se expanden.
 El esfuerzo vertical permanence constant, pero el esfuerzo lateral se reduce.
 Se alanza la falla por corte o equilibrio plastico.
COEFICIENTE DE EMPUJE ACTIVO (Ka)

Teoria de Coulomb(1776)
 Propuso una teoria para calcular la presion de tierra sobre un muro de contencion considerando
la friccion entre el muro y el suelo.
 Suelo homogenea e isotropica.
 Material con una Resistencia al esfuerzo cortante dada por la ecuacion de Coulomb-
Terzaghi.
 Superficie plana de falla.
 La cuña falla como cuerpo rigido.
 Se moviliza simultaneamente la Resistencia al corte del suelo a lo largo de la superficie de
falla.
 Se alanza la falla por corte o equilibrio plastico.

Teoria de Rankine
 Empuje es maximo contra el muro cuando se alcanza la falla por corte.
 El deposito se comprime horizontalmente.
 K aumenta hasta el valor critico K=Kp
COEFICIENTE DE EMPUJE PASIVO(Kp)

ENSAYO CORTE DIRECTO
 La finalidad de los ensayo 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.
 Coulomb: τ = c + σ 𝑛 ∗ tan(ɸ)

Al aplicar la fuerza horizontal,
se van midiendo las
deformaciones y con esos
valores es posible graficar la
tensión de corte (τ), en función
de la deformación(Ɛ) en el plano
de esta tensión de corte. De la
grafica es posible tomar un
punto máximo de tensión de
corte como la resistencia al
corte del suelo.
Los valores de τ se llevan a un
grafico en función del esfuerzo
normal( σ 𝑛 ), obteniendo la
recta intrínseca, donde τ va
como ordenada y σ 𝑛 como
abscisa. El ángulo que forma
esta recta con el eje horizontal
es el ángulo de fricción ɸ y el
intercepto con el eje τ , la
cohesion c .

Ensayo no
consolidado no
drenado(UU)
• Es un ensayo rápido donde
el corte se inicia antes de
consolidar la muestra bajo
la carga normal, si el suelo
es cohesivo y saturado, se
desarrollara exceso de
presión de poros.
• Generalmente la recta
intrínseca en el diagrama
de τ contra σ es
horizontal, donde τ = 𝑐𝑢.
Ensayo consolidado
no drenado(CU)
• En este ensayo se aplica
la carga normal y se
permite que la muestra
se drene hasta finalizar la
consolidación, la tensión
de corte es rápida de tal
manera que al aplicar la
carga horizontal no se
produzca drenaje. Estos
ensayos no se usan en
suelos permeables y es
necesario medir el
movimiento vertical.
• Coulomb:
• τ = 𝑐 𝑐𝑢 + σ 𝑛 tan ɸ 𝑐𝑢
• τ = 𝑐 𝑐𝑢 + (σ 𝑛
+ µ) ∗ tan ɸ 𝑐𝑢
Ensayo consolidado
drenado(CD)
• La velocidad de corte es
lenta, se permite el
drenaje de la muestra en
todo el ensayo siendo las
presiones intersticiales
nulas durante la aplicación
del esfuerzo
cortante(µ=0), esto
implica que : σ = σ′ , c=c’ ,
ф=ф’.

Ensayos de tensión controlada
 Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta llegar a la
estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente
hasta que llega el momento en que las deformaciones no se estabilizan, lo
que nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.

Ensayo 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

METODOLOGIA DE ENSAYO
 EQUIPO NECESARIO:
❖ Maquina de corte directo
❖ Cajas de corte
❖ Dos balanzas, una de 0.1gr y 0.01gr de precisión
❖ Horno de secado
❖ Cámara húmeda
❖ Herramientas y accesorios: equipo para compactar las probetas re moldeadas,
diales de deformación, agua destilada, espátulas, cuchillas enrasador,
cronometro, regla metálica, recipientes para determinar la humedad.

PROCEDIMIENTO: para suelos no
cohesivos
 Se prepara la muestra
 Se aplica la carga vertical y se coloca el dial para determinar el
desplazamiento vertical.
 Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el
deformimetro para medir el desplazamiento cortante.Luego se comienza a
aplicar la carga horizontal midiendo desde los deformimetros de carga, de
cambio de volumen y de desplazamiento cortante.
 Si el ensayo es de tipo deformación controlada se toman esas lecturas a
desplazamiento horizontales de 5,10 y cada 10 o 20 unidades.
 La tasa de deformación unitaria debe ser del orden de 0.5 a no mas de 2
mm/min y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos.

PROCEDIMIENTO: para suelos cohesivos
 Se moldean 3 o 4 probetas de una muestra de suelo inalterada, utilizando un anillo
cortante para controlar el tamaño.
 Se ensambla la caja de corte, se saturan las piedras porosas y se mide la caja para
calcular el área de la muestra
 Se coloca la muestra en la caja de corte, las piedras porosas y el piston de carga
sobre el suelo, la carga normal y se ajusta el deformimetro vertical.
 Se acopla el deformimetro de la deformación cortente y se fija en cero tanto el
horizontal como el vertical.
 Se aplica la carga de corte tomando lecturas del deformimetro de carga, de
desplazamientos de corte y verticales(cambios de volumen).
 En ensayos de deformación controlada, las lecturas se toman 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 mas de 2 mm/min
y deberá ser tal que la muestra falle entre 5 y 10 minutos.
 Al final se remueve el suelo y se toman muestras para determinar el contenido de
humedad..

OBSERVACIONES
 La velocidad del ensayo debe ser la estipulada, ya que si es muy rápida en
ensayos drenados, la presión de poros no es capaz de disiparse.
 Es fundamental que en ensayos consolidados, esta se realice completamente
 Debe hacerse con especial cuidado las lecturas de los diales y de las fuerzas
tangenciales aplicadas, al igual que el trazado de las curvas.
 Las muestras de los suelos cohesivos, se deben moldear (en lo posible )dentro
de una cámara húmeda.

limitaciones
 Al área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa. Esto no es
demasiado significativo, cuando las muestras fallan a deformaciones muy
bajas.
 Cuando se diseñó la caja de corte, se supuso que la superficie de falla real
sería plana y que el esfuerzo cortante tendría una distribución uniforme a lo
largo de esta, sin embargo, con el tiempo se estableció que estas suposiciones
no siempre son válidas.
 Al emplear en el ensayo una muestra muy pequeña, los errores de
preparación son relativamente importantes.

RESULTADO DEL ENSAYO DE CORTE
DIRECTO (UU)

DIAL DIAL mm
0.00 0.00 0.0000 0.00
5.00 -5.00 -0.0005 0.13
10.00 -12.00 -0.0012 0.16
15.00 -19.00 -0.0019 0.19
20.00 -21.50 -0.0022 0.25
30.00 -21.50 -0.0022 0.33
40.00 -21.50 -0.0022 0.38
50.00 -21.50 -0.0022 0.42
65.00 -18.00 -0.0018 0.44
80.00 -10.00 -0.0010 0.49
100.00 2.00 0.0002 0.51
120.00 12.00 0.0012 0.54
140.00 23.00 0.0023 0.55
160.00 32.00 0.0032 0.56
180.00 40.00 0.0040 0.55
200.00 49.00 0.0049 0.55
220.00 73.00 0.0073 0.54
240.00 82.00 0.0082 0.54
260.00 98.00 0.0098 0.53
280.00 104.00 0.0104 0.52
300.00 104.00 0.0104 0.51
320.00 104.00 0.0104 0.51
340.00 104.00 0.0104 0.50
360.00 104.00 0.0104 0.49
380.00 104.00 0.0104 0.49
400.00 104.00 0.0104 0.48
420.00 104.00 0.0104 0.48
440.00 104.00 0.0104 0.47
460.00 104.00 0.0104 0.46
480.00 104.00 0.0104 0.46
500.00 104.00 0.0104 0.45
ESFUERZO
CORTANTE
(kg/cm2
)
DESPLAZAMIENTO
HORIZONTAL
FUERZA
CORTANTE
(N)
0.000.00
0.05 45.00
58.000.10
0.50
0.20
0.30
0.40
0.15
0.65
3.20
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
4.60
4.80
3.80
4.00
4.20
4.40
179.00
3.40
3.60
2.60
2.80
3.00
0.80
216.00
216.00
215.00
5.00
68.00
90.00
119.00
137.00
152.00
162.00
191.00
202.00
210.00
214.00
215.00
216.00
213.00
213.00
213.00
213.00
213.00
213.00
213.00
213.00
213.00
DEFORMACION
VERTICAL
mm
213.00
213.00
213.00
TESIS
UBICACIÓN : DIST. CIUDAD NUEVA : Nº 01
FECHA : OCTUBRE DEL 2018 : -2.00 mts.
CALICATA : Nº 04
Diametro (cm.) 6.00 Sobre carga (gr.) 503.50
Altura (cm.) 2.00 Peso de Muestra (gr.) 107.28
Densidad Natural (gr/cm3
) 1.49 Carga Adicionada (kg.) 18.00
Area (cm2
) 36.00 Relación de Carga 0.50
Volumen (cm3
) 72.00 Carga Normal Total (kg.) 18.50
Peso (gr.) 107.28 Velocidad de Carga (mm/min) 0.138
Densidad Seca (gr/cm3
) 1.47 Esfuerzo Normal (kg/cm2
) 0.514
P. Suelo Humedo + Tara (gr.) 144.80 Natural
P. Suelo Seco + Taca (gr.) 143.50 Compactado X
P. de Tara (gr.) 41.80 Humedad Natural 1.45%
Contenido de Humedad 1.28% Clacificación (SUCS) SM
MUESTRA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
(ASTM - D3080)
: ANALISIS COMPARATIVO DE RESULTADOS DE LA
RESISTENCIA AL ESFUERZO CORTANTE EN LOS EQUIPO DE
CORTE DIRECTO Y TRIAXIAL UU SECTOR II DEL DISTRITO DE
CIUDAD NUEVA .
CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA DATOS DE CORTE
PROFUNDIDAD
CONTENIDO DE HUMEDAD FINAL TIPO DE MUESTRA
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
“VERITASETVITA”

DIAL DIAL mm
0.00 0.00 0.0000 0.00
5.00 -9.00 -0.0009 0.16
10.00 -9.00 -0.0009 0.23
15.00 -13.00 -0.0013 0.28
20.00 -14.00 -0.0014 0.33
30.00 -15.00 -0.0015 0.43
40.00 -15.50 -0.0016 0.52
50.00 -15.00 -0.0015 0.60
65.00 -15.00 -0.0015 0.70
80.00 -13.00 -0.0013 0.77
100.00 -9.00 -0.0009 0.86
120.00 1.00 0.0001 0.93
140.00 10.00 0.0010 0.98
160.00 22.00 0.0022 1.02
180.00 34.00 0.0034 1.04
200.00 47.00 0.0047 1.05
220.00 63.50 0.0064 1.05
240.00 78.00 0.0078 1.04
260.00 91.00 0.0091 1.03
280.00 103.00 0.0103 1.01
300.00 114.00 0.0114 0.98
320.00 123.00 0.0123 0.93
340.00 123.00 0.0123 0.92
360.00 123.00 0.0123 0.91
380.00 123.00 0.0123 0.90
400.00 123.00 0.0123 0.89
420.00 123.00 0.0123 0.88
440.00 123.00 0.0123 0.87
460.00 123.00 0.0123 0.86
480.00 123.00 0.0123 0.85
500.00 123.00 0.0123 0.83
DEFORMACION
VERTICAL
FUERZA
CORTANTE
(N)
ESFUERZO
CORTANTE
(kg/cm2
)mm
0.05 57.00
0.10 80.00
0.00 0.00
DESPLAZAMIENTO
HORIZONTAL
0.15 100.00
0.20 119.00
0.30 153.00
0.40 187.00
0.50 216.00
0.65 254.00
0.80 285.00
1.00 320.00
1.20 350.00
1.40 372.00
1.60 391.00
1.80 402.00
2.00 411.00
2.20 417.00
2.40 419.00
2.60 419.00
2.80 415.00
3.00 409.00
3.20 393.00
3.40 393.00
3.60 393.00
3.80 393.00
4.00 393.00
4.20 393.00
5.00 393.00
4.40 393.00
4.60 393.00
4.80 393.00
TESIS
CALICATA : Nº 04
Densidad Natural (gr/cm3
Area (cm2
Volumen (cm3
) 1.014
DATOS DE CORTE
CONTENIDO DE HUMEDAD TIPO DE MUESTRA
CIUDAD NUEVA .
(ASTM - D3080)
MUESTRA
PROFUNDIDAD
CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA
“VERITASETVITA”

DIAL DIAL mm
0.00 0.00 0.0000 0.00
5.00 -2.00 -0.0002 0.12
10.00 -5.00 -0.0005 0.21
15.00 -6.50 -0.0007 0.28
20.00 -7.00 -0.0007 0.34
30.00 -9.00 -0.0009 0.45
40.00 -10.50 -0.0011 0.54
50.00 -10.50 -0.0011 0.63
65.00 -10.50 -0.0011 0.74
80.00 -10.50 -0.0011 0.83
100.00 -5.00 -0.0005 0.93
120.00 -1.00 -0.0001 1.01
140.00 6.00 0.0006 1.07
160.00 12.00 0.0012 1.11
180.00 19.50 0.0020 1.14
200.00 24.00 0.0024 1.17
220.00 28.00 0.0028 1.18
240.00 34.50 0.0035 1.18
260.00 43.00 0.0043 1.17
280.00 48.00 0.0048 1.15
300.00 55.00 0.0055 1.13
320.00 58.50 0.0059 1.11
340.00 62.00 0.0062 1.09
360.00 62.00 0.0062 1.08
380.00 62.00 0.0062 1.06
400.00 62.00 0.0062 1.05
420.00 62.00 0.0062 1.04
440.00 62.00 0.0062 1.02
460.00 62.00 0.0062 1.01
480.00 62.00 0.0062 1.00
500.00 62.00 0.0062 0.99
DEFORMACION
VERTICAL
FUERZA
CORTANTE
(N)
ESFUERZO
CORTANTE
(kg/cm2
)mm
0.05 41.00
0.10 74.00
0.00 0.00
DESPLAZAMIENTO
HORIZONTAL
0.15 99.00
0.20 122.00
0.30 162.00
0.40 196.00
0.50 228.00
0.65 270.00
0.80 307.00
1.00 345.00
1.20 379.00
1.40 407.00
1.60 426.00
1.80 443.00
2.00 458.00
2.20 470.00
2.40 475.00
2.60 476.00
2.80 474.00
3.00 470.00
3.20 468.00
3.40 464.00
3.60 464.00
3.80 464.00
4.00 464.00
4.20 464.00
5.00 464.00
4.40 464.00
4.60 464.00
4.80 464.00
TESIS
CALICATA : Nº 04
Densidad Humeda (gr/cm3
Area (cm2
Volumen (cm3
) 1.51
DATOS DE CORTE
CONTENIDO DE HUMEDAD TIPO DE MUESTRA
CIUDAD NUEVA .
(ASTM - D3080)
MUESTRA
PROFUNDIDAD
CARACTERISTICAS DE LA MUESTRA
“VERITASETVITA”

MAXIMO RE S IDUAL
COHE S IÓN ( C ) 0.415 0.294
( f ) 29.79 27.09ANGULO DE
FRICCIÓN
GRAFICO DE CORTE DIRECTO
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0 100 200 300 400 500
EsfuerzoCortante(kg/cm2)
Deformación Horizontal (mm)
DEFORMACION HORIZONTAL
Muestra 01
Muestra 02
Muestra 03
y = 0.627x + 0.2952
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
EsfuersodeCorte(kg/cm2)
Esfuerzo Normal(kg/cm2)
ESFUERZO NORMAL - RESISTENCIA AL
CORTE
y = 0.533x + 0.2169
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
EsfuersodeCorte(kg/cm2)
Esfuerzo Normal(kg/cm2)
ESFUERZO NORMAL - RESISTENCIA AL
CORTE

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