herramienta para estudio de suelos

1. PRUEBA DE CORTE DIRECTO
INTRODUCCION
Existen varias pruebas en laboratorio para determinar los parámetros de la resistencia a cortante
del suelo, dentro de las que se encuentran las pruebas de corte directo y la prueba triaxial. En
este informe se detalla la realización de la prueba de corte directo para una muestra de suelo
seleccionada
OBJETIVO GENERAL
 Determinar los parámetros de la resistencia a cortante, la deformación y el ángulo de
fricción interno, para una muestra de suelo con gran contenido de material orgánico.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para unas
determinadas cargas aplicadas a dicha muestra.
 Encontrar los valores máximos de los esfuerzos cortantes para las diferentes cargas
aplicadas.
 Obtener la grafica de esfuerzo normal contra cortantes máximos.
MARCO TEORICO
El equipo para la prueba de corte directo consiste en una caja de corte metálica en la que se
coloca la muestra, la cual puede ser circular o cuadrada. La caja esta cortada horizontalmente en
dos partes. La fuerza normal sobre la muestra se aplica desde la parte superior de la caja de
corte. La fuerza cortante es aplicada moviendo una mitad de la caja con respecto de la otra para
generar la falla en la muestra de suelo.

2. En el siguiente diagrama se muestra un esquema de las partes que conforma el equipo de la
prueba de corte directo y la caja de corte metálica.
Dependiendo del equipo, la prueba de corte puede ser controlada por el esfuerzo o por la
deformación unitaria. En las pruebas controladas por el esfuerzo, la fuerza cortante es aplicada
en incrementos iguales hasta que el espécimen falla, lo cual tiene lugar a lo largo del plano de
separación de la caja de corte. Después de la aplicación de cada incremento de carga, el
desplazamiento cortante de la mitad superior de la caja se mide por medio de un micrómetro
horizontal. El cambio de la altura del espécimen durante la prueba se obtiene a partir de las
lecturas del micrómetro que mide el movimiento vertical de la placa superior de carga.
En pruebas controladas por la deformación unitaria se aplica una razón de desplazamiento
cortante a una mitad de la caja por medio de un motor que actúa a través de engranes. La tasa
constante de desplazamiento cortante mide con un micrómetro horizontal con una celda de
carga. El cambio de volumen durante la prueba se obtiene de manera similar a las pruebas
controladas por el esfuerzo.
La ventaja de las pruebas por deformación unitaria controlada es que, en el caso de arena densa
se observa y grafica la resistencia cortante pico (es decir, en la falla) así como resistencias
cortantes menores (es decir, en un punto después de la falla llamado resistencia ultima). En las
pruebas por esfuerzo controlado, solo la resistencia cortante pico se observa y grafica. Las
pruebas de esfuerzo controlado probablemente simulan mejor las situaciones reales de campo
que las pruebas controladas por deformación controlada.
OBSERVACIONES DE LA PRUEBA DE CORTE DIRECTO
 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.

3.  Es fundamental que en ensayos consolidados, esta se realice completamente. Deben
hacerse con especial cuidado las lecturas de los comparadores (diales) y de las fuerzas
tangenciales aplicadas, al igual que el trazado de las curvas. La ventaja de este tipo de
ensayos es la simplicidad y velocidad de avance para suelos no cohesivos.
 Es conveniente recordar que el propósito de efectuar ensayos de corte en el laboratorio
es reproducir las situaciones del terreno, pero como las condiciones in situ están en
etapa de investigación, el mejor ensayo de laboratorio será aquel en que mejor se
entiendan y controlen las condiciones de fatiga y deformación tal como ocurre en un
ensayo triaxial.
 Las muestras de suelos cohesivos, se deben moldear (en lo posible) dentro de una
cámara húmeda.
 En arcillas muy blandas, el separar las mitades de la caja de corte se realizará
cuidadosamente porque el material podría ser extruido fuera de la caja por la zona de
separación, en estos casos se deben utilizar cargas verticales pequeñas.
 El ensayo de corte directo tiene las siguientes limitaciones:
El área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa. Esto no es sea
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.
EQUIPO Y MATERIALES PARA LA PRUEBA DE CORTE DIRECTO
Para realizar la prueba de corte directo se necesita:
 Muestra de suelo
 Espátula
 Anillos metálicos (circulares o rectangulares)
 Equipo para la prueba de corte directo
 Juego de pesas para la carga normal
PROCEDENCIA DE LA MUESTRA DEL SUELO
Para la prueba de corte directo se tomo una muestra de suelo del sector de Misicata a 80 cm de
profundidad, el suelo presento contenido orgánico. No se presentaron alteraciones de las
características del suelo debido a que el mismo se traslado directamente de donde se extrajo
hacia el laboratorio el mismo día de la prueba.

4. PROCEDIMIENTO
El procedimiento general para la prueba de corte directo es el siguiente:
 Colocamos la muestra en los anillos metálicos, en este caso rectangulares, enrazando en
la parte de superior e inferior.
 Se toma el peso de cada uno de los anillos con el suelo.
 Se procede a colocar la muestra del interior de los anillos en la caja de corte metálica,
para lo cual se retira la caja metálica del equipo de corte directo y se empareja el anillo
con la muestra en la caja metálica y se procede a empujar la muestra hacia la caja
mediante un punzón rectangular que abarca toda el área de la muestra.
 Se coloca la caja metálica de corte con la muestra de suelo en su interior en el equipo de
corte directo, se calibra la parte superior de la caja que corresponde a la carga normal
que se le da a la muestra

5.  Se selecciona la carga normal para la muestra, en este caso se determino las pesas 2, 4 y
8 kg para cada prueba lo que en el equipo se transforman en cargas normales de 20, 40
y 80 kg debido al brazo de palanca.
 Se da inicio a la maquina de corte directo y se toman las medidas de los deformimetros
hasta que la muestra falle
 Una vez que la muestra ha fallado se retira de la caja y se toma una muestra de la misma
para determinar su humedad.

6. DATOS Y CALCULOS DE LA PRUEBA DE CORTE DIRECTO
En el equipo de corte directo se tomaron los siguientes datos:
MUESTRA 1 MUESTRA 2 MUESTRA 3
CARGA NORMAL : 20 Kg CARGA NORMAL : 40 Kg CARGA NORMAL : 80 Kg
LECTURA
DEFORMIMETRO
HORIZONTAL
LECTURA
DIAL DE
CARGA
LECTURA
DEFORMIMETRO
HORIZONTAL
LECTURA
DIAL DE
CARGA
LECTURA
DEFORMIMETRO
HORIZONTAL
LECTURA
DIAL DE
CARGA
10 5 10 4,5 10 6,5
20 7 20 6,5 20 9
30 9 30 9 30 11
40 10,5 40 10 40 13
50 11,5 50 11 50 15,5
60 13 60 13 60 17,5
70 14 70 14,5 70 18,5
80 14,5 80 15 80 19
90 15 90 16 90 20
100 16,5 100 17 100 22
125 18 125 19,2 125 25,5
150 19,5 150 21,2 150 29,75
175 21 175 22,5 175 30,5
200 22 200 24,5 200 31,5
250 24,3 250 26 250 36
300 26 300 27,2 300 32,5
350 27,5 350 29,5 350 35,5
400 29 400 31 400 38
500 30,5 500 32,7 500 40,5
600 31,8 600 34,26 600 42
700 32,2 700 35,25 700 43
800 32,5 800 36,25 800 43,25
900 32,5 900 36,5 900 45
Se determinan las cargas en Kg a partir de los datos tomados y la siguiente ecuación:
0,4135𝑥 + 1,9927 = 𝑦
𝑥 = 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑦 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝐾𝑔
Se procede a determinar el área corregida:
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 =
(𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 − 𝑑𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛)∗ 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜
1002

7. Se determina el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝜏 =
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎
𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 𝜎 =
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 ∗ 9,81/1000
á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎
Se realiza la curva de Esfuerzo Cortante vs Deformación Unitaria, de donde se toman los
mayores valores de los esfuerzos cortantes y los esfuerzos normales correspondientes a los
mismos.
Finalmente se realiza una grafica de esfuerzo cortante vs esfuerzo normal con los tres puntos
obtenidos, con lo cual se determina el ángulo de fricción por medio del ángulo de la pendiente
de la recta que forman los tres puntos y la cohesión que es el punto de corte de la recta con el eje
de esfuerzo cortante.
RESULTADOS DE LA PRUEBA DE CORTEDIRECTO

8. BIBLIOGRAFIA
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Braja M. Das
Manual de Laboratorio de Suelos, Joseph E. Bowles
Manual de Laboratorio de Suelos, Antonio Arango Velez