Este documento describe el procedimiento para realizar una prueba de corte directo de acuerdo con las normas ASTM D 3080 y AASHTO T 236. Se detallan los equipos requeridos como la caja de corte, dispositivos para aplicar fuerzas normales y de corte, y para medir deformaciones. También se especifica la preparación de la muestra, los pasos del procedimiento que incluyen la consolidación y corte de la muestra, y los cálculos para determinar los esfuerzos de corte y normal.

1. ASTM D 3080 AASHTO T 236 ENSAYO DE CORTE DIRECTO Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

2. ALCANCE Esta norma tiene por objeto establecer el procedimiento para determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidado y drenado empleando el método de corte directo. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

3. EQUIPO Dispositivo para aplicar la fuerza normal : Se aplica mediante una palanca de carga acoplada, activada mediante cargas muertas. Dispositivo para cortar la muestra : Debe tener la capacidad suficiente para cortar la muestra a una velocidad de desplazamiento uniforme (0.0001 a 0.04 in/min). Dispositivo para medir la fuerza de corte : Se puede emplear un anillo de carga o una celda de carga con precisión de 0.5 lb. Indicador de deformación : Puede ser un indicador tipo dial, un transformador diferencia de variable lineal LVDT u otro dispositivo adecuado. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

4. EQUIPO Piedras porosas : Serán de carburo de silicio, oxido de aluminio o un metal no corrosivo, la permeabilidad de las piedras deberá ser mayor que la del suelo . Caja de corte : Debe ser de acero inoxidable, bronce o aluminio con suministros para drenar el agua de arriba hacia abajo. La caja está dividida horizontalmente en dos mitades de igual espesor. Contenedor de la caja de corte : Proporciona una reacción contra una mitad de la caja de corte, la cual es libre de moverse coincidentemente con la fuerza de corte aplicada. Anillo cortante : Adecuado para tallar las muestras de acuerdo con la dimensión interior de la caja de corte con un mínimo de alteración. Otros equipos : Balanza, cuchillo, cronometro, calibrador, agua destilada, etc.

5. MUESTRA DE ENSAYO Si se usa una muestra inalterada, deben ser lo suficientemente grande para proveer un mínimo de tres muestras idénticas. El diámetro mínimo para muestras circulares o el ancho mínimo para muestras cuadradas debe ser alrededor de 50 mm (2 in), ó 10 veces mayor que el diámetro del tamaño máximo de las partículas, cualquiera que sea la mayor. El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de 25 mm (1 in). La relación mínima diámetro/espesor, ó ancho/espesor según la muestra debe ser de 2:1. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

6. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Se utilizan muestras obtenidas de bloques inalterados, o mediante tubos muestreadores. MUESTRAS INALTERADAS Retire la capa de parafina del bloque inalterado. Inserte el anillo cortante y corte tres muestras. Corte de las muestras Retirado de la capa de parafina. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

7. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Enrase las superficies planas de las muestras con un cuchillo y llene los vacios con el material recortado. Extraiga la muestra del anillo cortante y determine la altura inicial y el diámetro. Extracción de la muestra del anillo cortante Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

8. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Pese la masa inicial de cada una de las muestras (M To ) y determine el contenido de humedad inicial , utilizando el material recortado de las muestras, de acuerdo con la norma ASTM D 2216. Peso de la masa inicial de las muestras. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

9. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA MUESTRAS REMOLDEADAS Mezcle el suelo con suficiente agua para obtener el volumen de agua deseada. La muestra deberá estar lista antes que se realice la compactación de acuerdo con la siguiente guía: Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos Tipo de suelo Tiempo mínimo en horas SW, SP M SC, ML, CL MH, CH --- 3 18 36

10. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Ensamble la caja de corte y asegúrela con los tornillos de alineación. Coloque una piedra porosa húmeda y un papel filtro en el fondo de la caja de corte. Compacte cada capa hasta que la masa acumulativa de los suelos puesta en la caja de corte se compacte a un volumen conocido. Escarifique cada capa antes de colocar una capa superior. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

11. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Determine la masa de la muestra, pesando la caja de corte más muestra y restando el peso de la caja de corte. Las muestras remoldeadas también pueden ser preparadas compactando el suelo mediante los procedimientos y el equipo usado para determinar la relación humedad-densidad de los suelos de acuerdo con la norma ASTM D 1557, Compactación con proctor modificado , ó ASTM D 698, Compactación con proctor estándar. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

12. PROCEDIMIENTO Primera etapa.- Consolidación de la muestra. Ensamble la caja de corte colocando las piedras porosas, el papel filtro. Asegure la caja de corte con los tornillos de alineación, centre la placa de transferencia de carga y coloque la caja en el dispositivo de corte. Muestra dentro de la caja de corte Aseguramiento de la caja de corte. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

13. PROCEDIMIENTO Conecte y ajuste el sistema de corte. Coloque los LVDT horizontal y vertical. Llene con agua la caja de corte. Calcule las cargas normales para obtener los esfuerzos normales deseados. Encerado de los LVDT Encerado de los deformímetros Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

14. PROCEDIMIENTO Aplique la carga normal, agregando masa al brazo de palanca ( 0.5, 1, 2 Kg/ cm2). Registre las lecturas vertical en función del tiempo transcurrido. Grafique la curva deformación vertical versus log del tiempo o raíz cuadrada del tiempo en min. Aplicación de la carga normal Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

15. PROCEDIMIENTO Quite los tornillos y levante el anillo móvil a 0.025 in (0.64 mm). Determine el tiempo total para que se produzca la falla (tf), mediante la siguiente ecuación: Donde: t f =Tiempo total estimado para alcanzar la falla, min. 10 min para arenas densas y limpias T 50 =Tiempo requerido por la muestra para lograr el 50% de consolidación. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

16. PROCEDIMIENTO Si t90 se calcula por método de la raíz cuadrada del tiempo, t50 se obtiene con la siguiente ecuación. Donde: T 90 = Tiempo requerido por la muestra para alcanzar el 90% de la consolidación primaria, min. 4.28= Constante relativa Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

17. PROCEDIMIENTO Determine la velocidad de corte, la cual debe ser lo suficientemente lenta: Donde: d r =Velocidad de desplazamiento, en in/min ó mm/min. d f =Desplazamiento horizontal estimado hasta la falla, in ó mm. 0.5 in si el material es de grano fino normal o sobreconsolidado y 0.2 in. Si el suelo es arenoso T f =Tiempo estimado hasta la falla, min. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

18. PROCEDIMIENTO Segunda etapa.- Corte de la muesra Inicie el corte de la muestra aplicando la velocidad calculada. Registre las lecturas de deformación vertical, horizontal y de la celda de carga a intervalos de desplazamiento horizontal igual o menor que el 2% del diámetro de la muestra. Corte de la muestra Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

19. PROCEDIMIENTO Continúe cortando la muestra hasta cuando actué la máxima resistencia al corte Luego de alcanzar la falla desarme el equipo quitando los LVDT, las pesas y luego la caja de corte. Retirado de la caja de corte. Desarmado de la caja de corte. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

20. PROCEDIMIENTO Retire la muestra de la caja de corte, pese su masa y determine el contenido de humedad ASTM D 2216. Proceda a realizar dos ensayos adicionales. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

21. CÁLCULOS Determine el esfuerzo cortante, como sigue: Donde: t =Esfuerzo cortante, lb/in 2 ó kPa. F =Fuerza de corte, lb ó N, que se calcula como sigue: F = Lectura del deformímetro de carga * Constante del anillo de carga. A =Área inicial de la muestra, in 2 ó mm 2 . Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos

22. CÁLCULOS Determine el esfuerzo normal que actúa sobre la muestra, como sigue: Donde:  =Esfuerzo normal, lb/in 2 ó kPa. N=Fuerza vertical que actúa sobre la muestra, lb ó N, se calcula como sigue: N = Carga aplicada * Brazo de palanca Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos