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UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN
FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO.
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVÍL.
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
INFORME
EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO
NTP 339.171 (ASTM D3080)
NOMBRE
Yoner Chávez Burgos
CURSO
Mecánica De Suelos y Rocas
REALIZACION DE LA PRÁCTICA
2/11/15
ENTREGA DE INFORME
9/11/2015
GRUPO
3
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
USS _ INGENIERIA CIVIL
Mecánica De suelos y Rocas
1
INDICE
INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 3
NORMATIVA ..................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5
OBJETIVO GENERAL....................................................................................................... 5
OBJETIVO ESPECIFICO .................................................................................................. 5
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 5
Fundamentos para el análisis del ensayo .......................................................................... 5
ALCANCÉ.......................................................................................................................... 9
DESCRIPCION DEL ENSAYO .......................................................................................... 9
MATERIALES Y EQUIPO................................................................................................ 13
DESCRIPCION DE MATERIALES................................................................................... 13
PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 15
CALCULO........................................................................................................................ 17
RESULTADOS ................................................................................................................ 18
Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi .................................................................. 20
CIMENTACION CONTINUA ............................................................................................ 21
CIMENTACION AISLADA................................................................................................ 21
FACTOR DE SEGURIDAD.............................................................................................. 21
DISCUSIÓN..................................................................................................................... 24
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 24
CONCLUSIONES............................................................................................................ 24
RECOMENDACIONES.................................................................................................... 25
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................ 26
BIBLIOGRÁFIA............................................................................................................... 26
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2
INDICE ILUSTRACIONES
Ilustración 1: Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta
obtenida se conoce como Envolvente de falla ................................................................................... 6
Ilustración 2: Esquema del ensayo de corte directo........................................................................... 7
Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo ...................................................................... 10
Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb .................................................. 11
Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo Alpañes J. Vol.
1, 1975............................................................................................................................................... 12
Ilustración 6: Dispositivo de corte .................................................................................................... 14
Ilustración 7: Caja de cizalladora ...................................................................................................... 14
Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga última
(Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing Capacity of Deep
Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research Board.......................... 20
Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación Rígida continua
(corrida)............................................................................................................................................. 21
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3
INTRODUCCIÓN
En el ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al
esfuerzo cortante de una muestra , valor que , entre otras cosas será muy útil
para el cálculo de la capacidad portante . La resistencia al esfuerzo cortante en el
suelo se debe a dos componentes: la cohesión, aportada por la fracción del suelo
y responsable, a su deformación, del comportamiento plástico de este y el
rozamiento interno entre las partículas granulares o fricción
Para conocer o determinar esa resistencia del suelo, en el laboratorio uno de los
equipos que se usa es el aparato de corte directo. El más típico es una caja de
sección cuadrada o circular dividido horizontalmente en dos mitades ; dentro de
ella se coloca la muestra de suelo con pedradas porosas en ambos extremos ,
se aplica una carga vertical de confinamiento y luego una carga horizontal
creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando
el corte de la muestra
En el presente informe se detallara el ensayo de corte directo posteriormente se
dará a proceder los cálculos correspondientes.
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4
EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO
NORMATIVA
Este ensayo de CORTE DIRECTO está basado según la norma técnica peruana
NTP 339.171 y la norma (ASTM D3080)
GENERALIDADES
El ensayo busca identificar la relación que se establece entre el esfuerzo y la
deformación considerando una carga lateral aplicada de tal forma que se genera
un esfuerzo cortante, se presenta un plano de falla horizontal paralelo a la carga
aplicada. Existen dos sistemas para la ejecución de este ensayo, el de esfuerzo
controlado y el de deformación controlada. En el primero se aumenta
gradualmente la carga que induce el esfuerzo hasta que se produzca la falla. Este
sistema se usa de preferencia para ensayos de una rata de carga muy baja debido
a que con el mismo puede mantenerse más fácilmente una carga constante
durante cualquier período de tiempo; además , pueden quitarse más fácil y rápido
las cargas. El inconveniente que se presenta es que por el exceso de
desplazamiento que se impone después de haber pasado la resistencia máxima
no se obtiene la resistencia al esfuerzo cortante final verdadera.
Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de
fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden
ocurrir de tres maneras:
a. Por deformación elástica de las partículas.
b. Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del
líquido existente en los huecos entre las partículas.
c. Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al deslizamiento de
una gran masa de suelo.
El primer caso es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de
esfuerzo que ocurren en la práctica. El segundo caso corresponde al fenómeno de
la consolidación. El tercer caso, corresponde a fallas del tipo catastróficos y
para evitarla se debe hacer un análisis de estabilidad, que requiere del
conocimiento de la resistencia al corte de suelo. El análisis debe asegurar, que los
esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un
margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea económicamente
factible de llevar a cabo.
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5
Vemos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la
estructura y el del suelo.
Por tanto el problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de
los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda
la Mecánica de Suelos. En efecto, una valoración correcta de este concepto
constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de éxito
cualquier aplicación de la Mecánica de Suelos al análisis de la estabilidad de las
obras civiles.
El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo
cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al más sencillo
de los casos que pueden presentarse en la práctica: aquel en que se prueba el
material en estado seco.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 El ensayo permite Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o
capacidad Portante del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte
directo.
OBJETIVO ESPECIFICO
 Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación,
para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra.
 Determinar el ángulo de fricción interna.
 Determinar la cohesión.
 Determinar capacidad Portante del suelo
MARCO TEÓRICO
Fundamentos para el análisis del ensayo
El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del
ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de
localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos):
un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un
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esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos
esfuerzos se calculan simplemente como:
σ n = Pv /A t f = Ph /A
Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no
se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento
lateral de la muestra (Ph). La relación entre los esfuerzos de corte de falla (t f) y
los esfuerzos normales (σ n) en suelos, se muestra en la figura 5.21 y puede
representarse por la ecuación siguiente:
t f = c + σ n x tg Φ
ECUACIÓN DE FALLA DE CORTE DE MOHR-COULOMB:
En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro
de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está
retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que
la máxima resistencia al corte,  en el plano de falla está dada por:
 = c +  x tan 
Dónde:  es el esfuerzo normal total en el plano de falla
 Es el ángulo de fricción del suelo
C es la cohesión del suelo
f C + n x tg 
Φ
f 1
f 2
f 3
1
2
3
N1/L2
n
C
Ilustración 1.Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta
obtenida se conoce como Envolvente de falla
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La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños
satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta
que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos.
 = ´+ u
Dónde: u = presión intersticial
´= esfuerzo efectivo
Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos
cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado
únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de
contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los
esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más
grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la
resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de
Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:
 = c´ + ´x tan ´
En la cual los parámetros c´ y ´ son propiedad del esqueleto de suelo,
denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente.
Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo,
los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos.
Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de
esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros
de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es
decir, los valores de c´, ´; c, . Estos se obtienen, a menudo en ensayos de
laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el
ensayo de corte directo (ASTM D-3080-72)
Ilustración 2.Esquema del ensayo de corte directo.
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COMPONENTES DE LA RESISTENCIA AL CORTE
De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en
términos generales tiene dos componentes:
a) Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce
entre ellas cuando están sometidas a esfuerzos normales.
b) Cohesión (C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a
las partículas en una masa.
Como en la ecuación” t f = c + σ n * tg Φ” existen dos cantidades desconocidas
(c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y
esfuerzo cortante para obtener una solución.
Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σn tienen el mismo significado
dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de
ecuaciones simultáneas.
Para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes coordenados los valores
de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente con t como ordenada),
dibujar una línea a través del lugar geométrico de los puntos, y establecer la
pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con el eje t como la
cohesión c.
Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la
ecuación de Coulomb se convierte en:
Tf = σ n * tgΦ
Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal
necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el
coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser
escrita de la forma siguiente:
T = N tgΦ
Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas
con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión
normal y puede ser representada Por la figura
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ALCANCÉ
Este método de prueba es desarrollado para la determinación de la resistencia al
corte de un suelo. Esta prueba es realizada mediante la deformación de un
espécimen en un rango de deformación controlada. Generalmente se realizan un
mínimo de 3 pruebas, cada una bajo una diferente carga normal para determinar
el efecto sobre la resistencia y desplazamiento y las propiedades resistentes
 Los esfuerzos de corte y los desplazamientos no se distribuyen
uniformemente dentro de la muestra y no se puede definir una altura
apropiada para el cálculo de las deformaciones.
 La determinación de las envolventes de falla y el desarrollo de criterios para
interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a criterio del
ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo.
 Los resultados de ensayo pueden ser afectados por la presencia de
partículas de suelo o fragmentos de roca, o ambos.
 Las condicione de prueba incluyendo el esfuerzo normal y la humedad
ambiental son seleccionadas, las cuales representan las condiciones del
suelo que son investigadas.
DESCRIPCION DEL ENSAYO
Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección
cuadrada y 2.5 cm. de espesor, confinada lateralmente, dentro de una caja
metálica, a una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (τ), los cuales se
aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido
por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil
y se desliza respecto a la otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte). En el
ensayo se determina cargas y deformaciones.
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO
La finalidad de los ensayos 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. Para conocer una de
estas resistencias en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más
típico una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos
mitades.
Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos
extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una carga
horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja
originando el corte de la muestra
Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo
El ensayo induce la falla a través de un plano determinado. Sobre este plano de
falla actúan dos esfuerzos:
o Un esfuerzo Normal (σ n), aplicado externamente debido a la carga
vertical (Pv).
o Un esfuerzo cortante (τ), debido a la aplicación de la carga
horizontal. Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas
fuerzas por el área (A) de la muestra o de la caja de corte y deberían
satisfacer la ecuación de Coulomb:
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Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb
𝝉 = 𝒄 + 𝝈 𝒏 ∗ 𝑻𝒈 (𝝋)
Dónde:
σ n= Esfuerzo normal total en el plano de falla
φ = Angulo de fricción del suelo
c= Cohesión del suelo
Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y la fricción
interna del suelo (φ).
Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos
valores es posible graficar la tensión de corte (τ), en función de la deformación (ε)
en el plano de esta tensión de corte. De la gráfica es posible tomar el punto
máximo de tensión de corte como la resistencia al corte del suelo.
Ensayo consolidado no drenado (C U):
En este ensayo se permite que la muestra drene o se consolide durante la
aplicación de la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo
de corte las presiones intersticiales sean nulas, pero no durante la aplicación del
esfuerzo cortante. La tensión de corte es rápida para que la presión de poros no
pueda disiparse en el transcurso del ensayo.
Estos ensayos no se usan en suelos permeables y es necesario medir el
movimiento vertical durante la consolidación (drenaje) para saber cuándo se ha
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producido por completo Por lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma
en:
Ensayo consolidado drenado (CD).
La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo el
ensayo siendo las presiones intersticiales nulas durante la aplicación del esfuerzo
cortante
(µ =0), esto implica que: σ = σ ’, c=c’, φ = φ ’.
Por otro lado, según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos
de corte se pueden clasificar en dos tipos.
Ensayos de tensión controlada.
Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta llegar hasta la
estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente, hasta
que llega el momento en que las deformaciones no se estabilizan n, lo que nos
indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.
Ensayos 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 (figura 5.).
Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo
Alpañes J. Vol. 1, 1975.
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Ensayo no consolidado no drenado (UU):
Es un ensayo rápido, donde el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo
la carga normal (Pv); si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de
presión de poros. Generalmente la recta intrínseca en el diagrama de τ contra σ es
horizontal, donde 𝜏 = 𝐶𝑈. No se permite el drenaje de la muestra en todo el
ensayo.
MATERIALES Y EQUIPO
 Dispositivo de corte
 Caja de corte
 Piedras porosas
 Dispositivos de cargas
 Dispositivo de aplicación y medición de la fuerza normal
 Dispositivo para el corte del espécimen
 Dispositivo para medir la fuerza de corte
 Base de la caja de corte
 Cuarto de alta humedad controlada
 Anillo de corte o de tallado
 Balanzas
 Indicadores de deformación
 Dispositivo para la determinación del contenido de agua
 Equipos para remodelar o compactar especímenes
 Equipos misceláneos
DESCRIPCION DE MATERIALES
Dispositivo de Corte : su funcionamiento se basa en sujetar el espécimen
firmemente entre dos piedras porosas, de modo tal que no se pueda aplicar un
torque al espécimen. El dispositivo de corte deberá suministrar medios para
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aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, para medir cambio en el
espesor del espécimen, para permitir el drenaje de agua a través de piedras
porosas, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz
de aplicar una fuerza tangencial para cortar el espécimen a lo largo de un plano de
corte predeterminado (corte simple) o planos de corte (corte doble) paralelos a las
caras del espécimen. Los pórticos que sujetan al espécimen deberán ser lo
suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el corte. Las diferentes
partes del dispositivo de corte deberán ser hechas de un material no sujeto a
corrosión por sustancias dentro del suelo o la humedad del suelo
Ilustración 6: Dispositivo de corte
Caja de cizalladora: Una caja de cizalladora, circular o cuadrada, hecha de acero
inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte
superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano
horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de
alineación. La caja de cizalladora está provista con tornillos de separación, que
controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior. Normalmente son
cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o bien cilíndricas de 6, 10 ó 16 cm. de diámetro,
con sus respectivas piedras porosas.
Ilustración 7: Caja de cizalladora
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Piedras Porosas; Las piedras porosas deberán consistir de carburo de silicio,
óxido de aluminio o un metal que no sea susceptible a la corrosión por las
sustancias del suelo o la humedad del suelo
PROCEDIMIENTO
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Para la realización de este ensayo de corte directo se tomó una muestra
inalterada de suelo, la cual fue una arena seca que fue suministrada por los
alumnos.
 Si se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para
proveer un mínimo de tres muestras idénticas.
 La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la pérdida
de humedad sea insignificante.
 Para muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse extremo
cuidado al labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura
natural.
 Se determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del
contenido inicial de humedad de acuerdo con la norma.
 Si se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe
hacerse con las condiciones de humedad y peso unitario deseados. Se
puede efectuar directamente en el dispositivo de corte, en un molde de
dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un molde mayor
para recortarlas.
 Para minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de
las muestras obtenidas de tubos saca muestras debe ser, por lo menos, 5
mm (1/5") menor que el diámetro del tubo.
 El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de 12 mm
(½ "), pero no menor de un sexto el tamaño máximo de las partículas del
suelo.
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 Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad conocida) suficiente
para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de corte,
se obtiene la sección (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto
al pistón de carga y la piedra porosa.
 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 de la carga vertical). En
ensayos consolidados se comienza cuando el asentamiento se ha detenido;
en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de la
carga vertical.
 Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el
deformímetros para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados
se debe saturar la muestra el tiempo necesario)
 Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los
deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento
cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas
lecturas 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 más de 2
mm/min. y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite
el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de
carga vertical (se sugiere doblar la carga).
 La relación mínima diámetro/espesor o ancho/espesor, según la muestra,
debe ser 2:1.
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CALCULO
ESFUERZO DE CORTE NOMINAL
𝜏 =
𝐹
𝐴
𝜏 = Esfuerzo de corte nominal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2
∗ 𝐾𝑃𝑎 )
𝐹 =Fuerza cortante (lbf, n)
𝐴 = Área inicial del espécimen ( 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2
, 𝑚𝑚2
)
ESFUERZO NORMAL
𝜎 𝑛 =
𝑁
𝐴
𝜎 𝑛 = Esfuerzo de corte normal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2
∗ 𝐾𝑃𝑎 )
𝑁 =Fuerza normal vertical aplicada que actúa sobre el espécimen (Lbf, N)
VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN
𝑑 𝑟 =
𝑑ℎ
𝑇𝑒
𝑑 𝑟= Velocidad de desplazamiento ( 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠/ 𝑚𝑖𝑛, 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛))
𝑑ℎ=Desplazamiento lateral relativo (pulgadas/ min)
𝑇𝑒= 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 (𝑚𝑖𝑛)
ESFUERZO DE CORTE
𝐸 =
𝐾 ∗ 𝐿𝑑
𝐴
𝐸 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒
𝐾 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 0.315 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙
𝐿𝑑 = 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝐴 = Área del molde
DEFORMCACION TANGENCIAL
Def = LecDef *0.001
Def = Deformación tangencial (cm)
LecDef= Lectura del dial de deformación tangencial
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RESULTADOS
Asignatura : Mecanica de suelos y rocas
Docente : PEDRO R. PATAZCA ROJAS
Alumno (a) : YONER CHAVEZ BURGOS FECHA CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015
Calicata: C-3 Muestra: CD-3 Profundidad: 1.50 m Estado: INALTERADA Velocidad: : 0.25 mm/min
1 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
2 2 1 3
3 g. g. g.
4 cm cm cm
5 cm cm cm
6 cm2 cm2 cm2
7 cm3 cm3 cm3
8 g. g. g.
9 11 25 4
10 g. g. g.
11 g. g. g.
12 g. g.
13 g/cm3 g/cm3 g/cm3
14
15 % % %
16 % % %
17 % % %
18 g/cm3 g/cm3 g/cm3
19 g/cm3 g/cm3 g/cm3
Ao A1 Fuerza Cortante = (Dial de corte x Ao) + A1
Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo
Corte cortante Deforma. cortante Deforma. Corte cortante Deforma. cortante Horiz. Corte cortante Deforma. cortante
mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2
0.0 0.0 0.00 0.000 0.00 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.0 0 0.00 0.000
0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 3.0 1.36 0.10 0.070
1.2 0.8 0.20 0.040 0.10 1.8 1.0 0.20 0.050 0.10 4.8 1.94 0.20 0.100
1.8 1.0 0.35 0.050 0.17 3.0 1.4 0.35 0.070 0.17 7.9 2.94 0.35 0.151
2.4 1.2 0.50 0.060 0.25 4.8 1.9 0.50 0.100 0.25 10.9 3.90 0.50 0.200
4.2 1.8 0.75 0.089 0.37 7.9 2.9 0.75 0.151 0.37 13.9 4.87 0.75 0.250
6.7 2.6 1.00 0.131 0.50 9.1 3.3 1.00 0.171 0.50 16.9 5.83 1.00 0.299
7.9 2.9 1.25 0.150 0.62 10.9 3.9 1.25 0.200 0.62 20.0 6.83 1.25 0.351
9.1 3.3 1.50 0.170 0.75 13.3 4.7 1.50 0.240 0.75 21.2 7.21 1.50 0.370
10.9 3.9 1.75 0.200 0.87 14.5 5.1 1.75 0.260 0.87 24.2 8.18 1.75 0.420
11.5 4.1 2.00 0.209 1.00 16.9 5.8 2.00 0.299 1.00 26.0 8.76 2.00 0.450
13.4 4.7 2.50 0.241 1.25 18.8 6.4 2.50 0.331 1.25 29.1 9.75 2.50 0.501
14.6 5.1 3.00 0.260 1.49 21.2 7.2 3.00 0.370 1.49 32.1 10.72 3.00 0.550
14.6 5.1 3.50 0.260 1.74 23.0 7.8 3.50 0.400 1.74 35.1 11.68 3.50 0.600
14.6 5.1 4.00 0.260 1.99 24.8 8.4 4.00 0.430 1.99 38.2 12.68 4.00 0.651
14.6 5.1 4.50 0.260 2.24 25.4 8.6 4.50 0.440 2.24 39.4 13.07 4.50 0.671
14.6 5.1 5.00 0.260 2.49 26.0 8.8 5.00 0.450 2.49 41.2 13.64 5.00 0.700
14.6 5.1 5.50 0.260 2.74 26.6 9.0 5.50 0.460 2.74 41.8 13.84 5.50 0.710
14.6 5.1 6.00 0.260 2.99 27.2 9.1 6.00 0.469 2.99 42.4 14.03 6.00 0.720
14.6 5.1 6.50 0.260 3.24 27.8 9.3 6.50 0.479 3.24 42.4 14.03 6.50 0.720
14.6 5.1 7.00 0.260 3.49 27.8 9.3 7.00 0.479 3.49 42.4 14.03 7.00 0.720
14.6 5.1 7.50 0.260 3.74 27.8 9.3 7.50 0.479 3.74 42.4 14.03 7.50 0.720
14.6 5.1 8.00 0.260 3.98 27.8 9.3 8.00 0.479 3.98 42.4 14.03 8.00 0.720
14.6 5.1 8.50 0.260 4.23 27.8 9.3 8.50 0.479 4.23 42.4 14.03 8.50 0.720
14.6 5.1 9.00 0.260 4.48 27.8 9.3 9.00 0.479 4.48 42.4 14.03 9.00 0.720
14.6 5.1 9.50 0.260 4.73 27.8 9.3 9.50 0.479 4.73 42.4 14.03 9.50 0.720
14.6 5.1 10.00 0.260 4.98 27.8 9.3 10.00 0.479 4.98 42.4 14.03 10.00 0.720
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Esfuerzo de Corte : 0.260 Esfuerzo de Corte : 0.479 Esfuerzo de Corte: 0.720
Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos
2.59
25.9127.16
2.01
147.00
1.60
101.06
85.12
23.59
1.58
69.14
4.98
1.98
19.48
38.57
2.02
100.00
22.52
2.59
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2.03
1.62
0.50
70.42
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1.98
19.56
38.72
148.17
2.01
19.48
39.15
150.53
101.61
85.53
PRACTICA DE LABORATORIO
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
NTP 339.171 (ASTM - D3080)
2.99
3.24
0.62
0.75
Area del tallador (muestra de ensayo)
5.49
5.99
4.49
4.74
4.99
UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN
ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL
3.74
3.99
4.24
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
2.25
2.50
2.74
0.50
3.49
0.87
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0.00
0.05
0.10
0.17
0.25
0.37
ENSAYO Nº 01 ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03
Dial
Deforma.
mm.
Contenido de humedad Natural
Contenido de humedad Saturado 27.16 25.91 25.38
Relación de Vacios 0.703 0.671 0.657
Grado de Saturación 100.00
Peso de tara + muestra humedad
Peso de tara + muestra seca
Peso de la tara
Gravedad de solidos
22.17
2.59
83.75
100.00
100.38
ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03
Esfuerzo Normal
Número del tallador
Peso del tallador
Lado o Diametro del tallador
1.50
70.88
4.98
1.00
Peso volumétrico humedo
0.321454545 0.400000
19
Peso volumétrico seco
NUMERO DE ENSAYO ENSAYO Nº 01
Altura del tallador (muestra de ensayo)
Volumen del tallador
Peso del tallador + muestra hum. Natural
Número de Tara
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO
USS _ INGENIERIA CIVIL
Mecánica De suelos y Rocas
19
: YONER CHAVEZ BURGOS
: VIVIENDA MULTIFAMIILLAR
: call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo
: CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015
: C-3 ESTADO : INALTERADA
PROFUNDIDAD : 1.50 m SUCS : C L
Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos
UNIVERSIDA SEÑOR DE SIPAN
FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CALICATA
LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS
SOLICITANTE
PROYECTO
UBICACIÓN
FECHA
ENSAYO DE CORTE DIRECTO
NTP 339.171 (ASTM - D3080)
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00
Deformación tangencial (%)
1.00Kg/cm2
0.50 Kg/cm2
0.00
0.50
1.00
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
Resultados
C = 0.0268 Kg/cm2
Ø = 24.69°
ESFUERZO DE CORTE MÁXIMO VS ESFUERZO NORMAL
Esfuerzo Normal (Kg/cm2)
Esfuerzodecore(kg/cm2)
Ø
C
Esfuerzodecorte(Kg/Cm2)
1.50 Kg/cm2
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Mecánica De suelos y Rocas
20
Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi
Terzaghi (1943) fue el primero en presentar una teoría completa para evaluar la
capacidad de carga Última de cimentaciones aproximadamente superficiales. De
acuerdo con su teoría, una cimentación Es superficial si su profundidad, Df (figura
3.5), es menor que o igual a su ancho. Sin embargo, Investigadores posteriores
sugirieron que las cimentaciones con Df igual a tres o cuatro veces su Ancho se
podían definir como cimentaciones superficiales. Terzaghi sugirió que para una
cimentación continua o corrida (es decir, cuando su relación Ancho a longitud
tiende a cero), la superficie de falla en el suelo ante carga última se puede
suponer Similar a la que se muestra en la figura 3.5. (Observe que este es el caso
de falla general Por corte según se define en la figura 3.1a). El efecto del suelo
arriba del fondo de la cimentación También se puede suponer que se reemplaza
por una sobrecarga equivalente, q 5 g, Df (donde g es el peso específico del
suelo). La zona de falla bajo la cimentación se puede separar en tres partes
(Consulte la figura 3.5):
Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga
última (Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing
Capacity of Deep Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research
Board
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Mecánica De suelos y Rocas
21
Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación
Rígida continua (corrida).
CIMENTACION CONTINUA
Dónde:
qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2
C = Cohesión del suelo en Tm/m2
Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3
Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros
B = Ancho de la zapata, en metros
N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico
CIMENTACION AISLADA
Dónde:
qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2
C = Cohesión del suelo en Tm/m2
Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3
Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros
B = Ancho de la zapata, en metros
N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico
FACTOR DE SEGURIDAD
El cálculo de la capacidad de carga permisible bruta de cimentaciones
superficiales requiere
qd =(2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y
qd =1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y
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22
Aplicar un factor de seguridad (FS) a la capacidad de carga última bruta, o
𝒒 𝒑𝒆𝒓𝒎 =
𝒒 𝒖
𝑭𝑺
Sin embargo, algunos ingenieros prefieren emplear un factor de seguridad tal que
Incremento neto del esfuerzo en el suelo =
capacidad de carga última neta
𝐹𝑆
Yoner Chavez Burgos
Estd: ingenieria civil
Cod: 2131819924
SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS
PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR
UBICACIÓN : call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo
FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015
MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m
Donde:
qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2
C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2
Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3
Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros
B = Ancho de la zapata, en metros
Factores de carga obtenidas del gràfico
DATOS:
Ø = 24.69 qd = 21.878 Tm/m2
C = 0.027
Y = 2.020 qd = 2.188 kg/cm2
Df = 1.500
B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3)
Nc = 14.602
Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE
Ny = 2.646
qa = 0.729 kg/cm2
#975211713
CIMENTACION CONTINUA
CAPACIDAD PORTANTE
(FALLA LOCAL )
Cburgosyoner@gmail.com
Pimentel-Chiclayo-lambayeque
N'c N'q, N'y =
qd =(2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y
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Mecánica De suelos y Rocas
23
Yoner Chavez Burgos
Estd: ingenieria civil
Cod: 2131819924
SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS
PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR
FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015
MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m
Donde:
qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2
C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2
Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3
Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros
B = Ancho de la zapata, en metros
Factores de carga obtenidas del gràfico
DATOS:
Ø = 24.69 qd = 22.126 Tm/m2
C = 0.027
Y = 2.020 qd = 2.213 kg/cm2
Df = 1.500
B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3)
Nc = 14.602
Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE
Ny = 2.646
qa = 0.738 kg/cm2
(FALLA LOCAL )
qd =1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y
N'c N'q, N'y =
#975211713
Cburgosyoner@gmail.com
Pimentel-Chiclayo-lambayeque
CIMENTACION AISLADA
CAPACIDAD PORTANTE
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24
DISCUSIÓN
El presente ensayo ha pretendido logar una evaluación de un procedimiento de
laboratorio en la característica de suelos, por lo tanto, para los fines de este
proyecto no se limita a un sitio de estudio en particular , si no , para cubrir una
gama de suelos que se pueden presentar en la práctica , arcilla , arena , limo.
Esta investigación se refiere a una técnica de ensayo de corte directo
convencional. Por esta razón no se realizado ningún otro tipo de ensayo con
los cuales se puedan determinar los mismos parámetros estudiados como por
ejemplo los ensayos traxiales convencionales y múltiples
Sin embargo, no se debe olvidar que la prueba de traxiales es el ensayo que
mejor produce las condiciones del suelo en el laboratorio , por ende , brinda
resultados que la prueba de corte directo
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES
 Se obtuvo La gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación
Imagen. Grafica obtenida del ensayo de corte directo
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25
 Se encontró La cohesión y el Angulo de fricción
𝜗 = Angulo es 24.69°
C= Cohesión es 0.0268 kg/ 𝒄𝒎 𝟐
 De determino La resistencia de la capacidad portante del terreno es para CIMENTACION
CONTINUA 𝒒 𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟐𝟗 𝑲𝒈/𝒄𝒎 𝟐
y para una CIMENTACION AISLADA es de
𝒒 𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟑𝟖 𝑲𝒈/𝒄𝒎 𝟐
RECOMENDACIONES
 Se recomienda Esta utilizar zapatas conectadas con vigas de cimentación
a una profundidad de 1:50 m
 Debe prepararse, igualmente, un gráfico que incluya los valores para las
tres ensayos de las Fuerzas normales contra la resistencia al corte y
determinar, a partir del mismo, los valores Efectivos del ángulo de fricción Ø
y de la cohesión, c.
 Una recomendación muy importante es que la muestra inalterada a
ensayar debe estar completamente cubierta con parafina para que no
pierda su estado natural y no debe guardarse por mucho tiempo como
máximo tres días para el ensayo de lo contrario desechar la muestra.
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26
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BIBLIOGRÁFIA
 Juárez Badillo, E. (1975). Mecanica de Suelos I. Mexico: Limus.
 villalaz, I. C. ( 1989). Mecanica de suelos y cimientos . mexico : edlimusa.
 T.W. Lambe y R.V. Whitman - Mecánica de suelos. Mexico, 1997

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  • 1. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERIA ARQUITECTURA Y URBANISMO. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVÍL. LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS INFORME EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO NTP 339.171 (ASTM D3080) NOMBRE Yoner Chávez Burgos CURSO Mecánica De Suelos y Rocas REALIZACION DE LA PRÁCTICA 2/11/15 ENTREGA DE INFORME 9/11/2015 GRUPO 3
  • 2. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 1 INDICE INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 3 NORMATIVA ..................................................................................................................... 4 OBJETIVOS ...................................................................................................................... 5 OBJETIVO GENERAL....................................................................................................... 5 OBJETIVO ESPECIFICO .................................................................................................. 5 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 5 Fundamentos para el análisis del ensayo .......................................................................... 5 ALCANCÉ.......................................................................................................................... 9 DESCRIPCION DEL ENSAYO .......................................................................................... 9 MATERIALES Y EQUIPO................................................................................................ 13 DESCRIPCION DE MATERIALES................................................................................... 13 PROCEDIMIENTO .......................................................................................................... 15 CALCULO........................................................................................................................ 17 RESULTADOS ................................................................................................................ 18 Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi .................................................................. 20 CIMENTACION CONTINUA ............................................................................................ 21 CIMENTACION AISLADA................................................................................................ 21 FACTOR DE SEGURIDAD.............................................................................................. 21 DISCUSIÓN..................................................................................................................... 24 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ 24 CONCLUSIONES............................................................................................................ 24 RECOMENDACIONES.................................................................................................... 25 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................................ 26 BIBLIOGRÁFIA............................................................................................................... 26
  • 3. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 2 INDICE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla ................................................................................... 6 Ilustración 2: Esquema del ensayo de corte directo........................................................................... 7 Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo ...................................................................... 10 Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb .................................................. 11 Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo Alpañes J. Vol. 1, 1975............................................................................................................................................... 12 Ilustración 6: Dispositivo de corte .................................................................................................... 14 Ilustración 7: Caja de cizalladora ...................................................................................................... 14 Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga última (Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing Capacity of Deep Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research Board.......................... 20 Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación Rígida continua (corrida)............................................................................................................................................. 21
  • 4. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 3 INTRODUCCIÓN En el ensayo de corte directo tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante de una muestra , valor que , entre otras cosas será muy útil para el cálculo de la capacidad portante . La resistencia al esfuerzo cortante en el suelo se debe a dos componentes: la cohesión, aportada por la fracción del suelo y responsable, a su deformación, del comportamiento plástico de este y el rozamiento interno entre las partículas granulares o fricción Para conocer o determinar esa resistencia del suelo, en el laboratorio uno de los equipos que se usa es el aparato de corte directo. El más típico es una caja de sección cuadrada o circular dividido horizontalmente en dos mitades ; dentro de ella se coloca la muestra de suelo con pedradas porosas en ambos extremos , se aplica una carga vertical de confinamiento y luego una carga horizontal creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra En el presente informe se detallara el ensayo de corte directo posteriormente se dará a proceder los cálculos correspondientes.
  • 5. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 4 EMS – ENSAYO DE CORTE DIRECTO NORMATIVA Este ensayo de CORTE DIRECTO está basado según la norma técnica peruana NTP 339.171 y la norma (ASTM D3080) GENERALIDADES El ensayo busca identificar la relación que se establece entre el esfuerzo y la deformación considerando una carga lateral aplicada de tal forma que se genera un esfuerzo cortante, se presenta un plano de falla horizontal paralelo a la carga aplicada. Existen dos sistemas para la ejecución de este ensayo, el de esfuerzo controlado y el de deformación controlada. En el primero se aumenta gradualmente la carga que induce el esfuerzo hasta que se produzca la falla. Este sistema se usa de preferencia para ensayos de una rata de carga muy baja debido a que con el mismo puede mantenerse más fácilmente una carga constante durante cualquier período de tiempo; además , pueden quitarse más fácil y rápido las cargas. El inconveniente que se presenta es que por el exceso de desplazamiento que se impone después de haber pasado la resistencia máxima no se obtiene la resistencia al esfuerzo cortante final verdadera. Cuando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras: a. Por deformación elástica de las partículas. b. Por cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del líquido existente en los huecos entre las partículas. c. Por deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran masa de suelo. El primer caso es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la práctica. El segundo caso corresponde al fenómeno de la consolidación. El tercer caso, corresponde a fallas del tipo catastróficos y para evitarla se debe hacer un análisis de estabilidad, que requiere del conocimiento de la resistencia al corte de suelo. El análisis debe asegurar, que los esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea económicamente factible de llevar a cabo.
  • 6. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 5 Vemos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la estructura y el del suelo. Por tanto el problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la Mecánica de Suelos. En efecto, una valoración correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de éxito cualquier aplicación de la Mecánica de Suelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles. El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al más sencillo de los casos que pueden presentarse en la práctica: aquel en que se prueba el material en estado seco. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  El ensayo permite Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad Portante del suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo. OBJETIVO ESPECIFICO  Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra.  Determinar el ángulo de fricción interna.  Determinar la cohesión.  Determinar capacidad Portante del suelo MARCO TEÓRICO Fundamentos para el análisis del ensayo El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical (Pv) aplicada externamente y un
  • 7. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 6 esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal (Ph). Estos esfuerzos se calculan simplemente como: σ n = Pv /A t f = Ph /A Donde A es el área nominal de la muestra (o de la caja de corte) y usualmente no se corrige para tener en cuenta el cambio de área causada por el desplazamiento lateral de la muestra (Ph). La relación entre los esfuerzos de corte de falla (t f) y los esfuerzos normales (σ n) en suelos, se muestra en la figura 5.21 y puede representarse por la ecuación siguiente: t f = c + σ n x tg Φ ECUACIÓN DE FALLA DE CORTE DE MOHR-COULOMB: En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que la máxima resistencia al corte,  en el plano de falla está dada por:  = c +  x tan  Dónde:  es el esfuerzo normal total en el plano de falla  Es el ángulo de fricción del suelo C es la cohesión del suelo f C + n x tg  Φ f 1 f 2 f 3 1 2 3 N1/L2 n C Ilustración 1.Relación entre los esfuerzos de corte máximo y los esfuerzos normales. La línea recta obtenida se conoce como Envolvente de falla
  • 8. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 7 La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos.  = ´+ u Dónde: u = presión intersticial ´= esfuerzo efectivo Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene:  = c´ + ´x tan ´ En la cual los parámetros c´ y ´ son propiedad del esqueleto de suelo, denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente. Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo, los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos. Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es decir, los valores de c´, ´; c, . Estos se obtienen, a menudo en ensayos de laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el ensayo de corte directo (ASTM D-3080-72) Ilustración 2.Esquema del ensayo de corte directo.
  • 9. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 8 COMPONENTES DE LA RESISTENCIA AL CORTE De la ley de Coulomb se desprende que la resistencia al corte de suelos en términos generales tiene dos componentes: a) Fricción (tg Φ) que se debe a la trabazón entre partículas y al roce entre ellas cuando están sometidas a esfuerzos normales. b) Cohesión (C) que se debe a fuerzas internas que mantienen unidas a las partículas en una masa. Como en la ecuación” t f = c + σ n * tg Φ” existen dos cantidades desconocidas (c y Φ), se requiere obtener dos valores, como mínimo de esfuerzo normal y esfuerzo cortante para obtener una solución. Como el esfuerzo cortante t y el esfuerzo normal σn tienen el mismo significado dado en la construcción del círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie de ecuaciones simultáneas. Para c y para tg Φ, es posible dibujar en un plano de ejes coordenados los valores de t contra σn para los diferentes ensayos (generalmente con t como ordenada), dibujar una línea a través del lugar geométrico de los puntos, y establecer la pendiente de la línea como el ángulo y la intersección con el eje t como la cohesión c. Para materiales no cohesivos, la cohesión debería ser cero por definición y la ecuación de Coulomb se convierte en: Tf = σ n * tgΦ Siendo N la fuerza vertical que actúa sobre el cuerpo, la fuerza horizontal necesaria (T) para hacer deslizar el cuerpo, debe ser superior a N, siendo el coeficiente de roce entre los dos materiales. Esta relación también puede ser escrita de la forma siguiente: T = N tgΦ Siendo Φ, el ángulo de roce o ángulo formado por la resultante de las dos fuerzas con la fuerza normal. La resistencia al deslizamiento es proporcional a la presión normal y puede ser representada Por la figura
  • 10. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 9 ALCANCÉ Este método de prueba es desarrollado para la determinación de la resistencia al corte de un suelo. Esta prueba es realizada mediante la deformación de un espécimen en un rango de deformación controlada. Generalmente se realizan un mínimo de 3 pruebas, cada una bajo una diferente carga normal para determinar el efecto sobre la resistencia y desplazamiento y las propiedades resistentes  Los esfuerzos de corte y los desplazamientos no se distribuyen uniformemente dentro de la muestra y no se puede definir una altura apropiada para el cálculo de las deformaciones.  La determinación de las envolventes de falla y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a criterio del ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo.  Los resultados de ensayo pueden ser afectados por la presencia de partículas de suelo o fragmentos de roca, o ambos.  Las condicione de prueba incluyendo el esfuerzo normal y la humedad ambiental son seleccionadas, las cuales representan las condiciones del suelo que son investigadas. DESCRIPCION DEL ENSAYO Este ensayo consiste básicamente en someter una muestra de suelo de sección cuadrada y 2.5 cm. de espesor, confinada lateralmente, dentro de una caja metálica, a una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (τ), los cuales se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos secciones, una de las cuales es móvil y se desliza respecto a la otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte). En el ensayo se determina cargas y deformaciones.
  • 11. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 10 ENSAYO DE CORTE DIRECTO La finalidad de los ensayos 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. Para conocer una de estas resistencias en laboratorio se usa el aparato de corte directo, siendo el más típico una caja de sección cuadrada o circular dividida horizontalmente en dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas en ambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una carga horizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad móvil de la caja originando el corte de la muestra Ilustración 3: Esquema del aparato del corte directo El ensayo induce la falla a través de un plano determinado. Sobre este plano de falla actúan dos esfuerzos: o Un esfuerzo Normal (σ n), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv). o Un esfuerzo cortante (τ), debido a la aplicación de la carga horizontal. Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el área (A) de la muestra o de la caja de corte y deberían satisfacer la ecuación de Coulomb:
  • 12. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 11 Ilustración 4: Representación gráfica de la ecuación de coulomb 𝝉 = 𝒄 + 𝝈 𝒏 ∗ 𝑻𝒈 (𝝋) Dónde: σ n= Esfuerzo normal total en el plano de falla φ = Angulo de fricción del suelo c= Cohesión del suelo Según esta ecuación la resistencia al corte depende de la cohesión (c) y la fricción interna del suelo (φ). Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos valores es posible graficar la tensión de corte (τ), en función de la deformación (ε) en el plano de esta tensión de corte. De la gráfica es posible tomar el punto máximo de tensión de corte como la resistencia al corte del suelo. Ensayo consolidado no drenado (C U): En este ensayo se permite que la muestra drene o se consolide durante la aplicación de la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo de corte las presiones intersticiales sean nulas, pero no durante la aplicación del esfuerzo cortante. La tensión de corte es rápida para que la presión de poros no pueda disiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelos permeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidación (drenaje) para saber cuándo se ha
  • 13. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 12 producido por completo Por lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma en: Ensayo consolidado drenado (CD). La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo el ensayo siendo las presiones intersticiales nulas durante la aplicación del esfuerzo cortante (µ =0), esto implica que: σ = σ ’, c=c’, φ = φ ’. Por otro lado, según la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos de corte se pueden clasificar en dos tipos. Ensayos de tensión controlada. Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden las deformaciones hasta llegar hasta la estabilización, luego se aumenta la fuerza horizontal y así sucesivamente, hasta que llega el momento en que las deformaciones no se estabilizan n, lo que nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura. Ensayos 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 (figura 5.). Ilustración 5: Corte directo de Deformación controlada – Fuente: Salas J. y De Justo Alpañes J. Vol. 1, 1975.
  • 14. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 13 Ensayo no consolidado no drenado (UU): Es un ensayo rápido, donde el corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal (Pv); si el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollará exceso de presión de poros. Generalmente la recta intrínseca en el diagrama de τ contra σ es horizontal, donde 𝜏 = 𝐶𝑈. No se permite el drenaje de la muestra en todo el ensayo. MATERIALES Y EQUIPO  Dispositivo de corte  Caja de corte  Piedras porosas  Dispositivos de cargas  Dispositivo de aplicación y medición de la fuerza normal  Dispositivo para el corte del espécimen  Dispositivo para medir la fuerza de corte  Base de la caja de corte  Cuarto de alta humedad controlada  Anillo de corte o de tallado  Balanzas  Indicadores de deformación  Dispositivo para la determinación del contenido de agua  Equipos para remodelar o compactar especímenes  Equipos misceláneos DESCRIPCION DE MATERIALES Dispositivo de Corte : su funcionamiento se basa en sujetar el espécimen firmemente entre dos piedras porosas, de modo tal que no se pueda aplicar un torque al espécimen. El dispositivo de corte deberá suministrar medios para
  • 15. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 14 aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, para medir cambio en el espesor del espécimen, para permitir el drenaje de agua a través de piedras porosas, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz de aplicar una fuerza tangencial para cortar el espécimen a lo largo de un plano de corte predeterminado (corte simple) o planos de corte (corte doble) paralelos a las caras del espécimen. Los pórticos que sujetan al espécimen deberán ser lo suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el corte. Las diferentes partes del dispositivo de corte deberán ser hechas de un material no sujeto a corrosión por sustancias dentro del suelo o la humedad del suelo Ilustración 6: Dispositivo de corte Caja de cizalladora: Una caja de cizalladora, circular o cuadrada, hecha de acero inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de alineación. La caja de cizalladora está provista con tornillos de separación, que controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior. Normalmente son cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o bien cilíndricas de 6, 10 ó 16 cm. de diámetro, con sus respectivas piedras porosas. Ilustración 7: Caja de cizalladora
  • 16. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 15 Piedras Porosas; Las piedras porosas deberán consistir de carburo de silicio, óxido de aluminio o un metal que no sea susceptible a la corrosión por las sustancias del suelo o la humedad del suelo PROCEDIMIENTO PREPARACIÓN DE LA MUESTRA Para la realización de este ensayo de corte directo se tomó una muestra inalterada de suelo, la cual fue una arena seca que fue suministrada por los alumnos.  Si se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para proveer un mínimo de tres muestras idénticas.  La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera que la pérdida de humedad sea insignificante.  Para muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse extremo cuidado al labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura natural.  Se determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del contenido inicial de humedad de acuerdo con la norma.  Si se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe hacerse con las condiciones de humedad y peso unitario deseados. Se puede efectuar directamente en el dispositivo de corte, en un molde de dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un molde mayor para recortarlas.  Para minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de las muestras obtenidas de tubos saca muestras debe ser, por lo menos, 5 mm (1/5") menor que el diámetro del tubo.  El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de 12 mm (½ "), pero no menor de un sexto el tamaño máximo de las partículas del suelo.
  • 17. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 16  Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad conocida) suficiente para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de corte, se obtiene la sección (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto al pistón de carga y la piedra porosa.  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 de la carga vertical). En ensayos consolidados se comienza cuando el asentamiento se ha detenido; en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de la carga vertical.  Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el deformímetros para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados se debe saturar la muestra el tiempo necesario)  Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas lecturas 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 más de 2 mm/min. y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de carga vertical (se sugiere doblar la carga).  La relación mínima diámetro/espesor o ancho/espesor, según la muestra, debe ser 2:1.
  • 18. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 17 CALCULO ESFUERZO DE CORTE NOMINAL 𝜏 = 𝐹 𝐴 𝜏 = Esfuerzo de corte nominal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 ∗ 𝐾𝑃𝑎 ) 𝐹 =Fuerza cortante (lbf, n) 𝐴 = Área inicial del espécimen ( 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 , 𝑚𝑚2 ) ESFUERZO NORMAL 𝜎 𝑛 = 𝑁 𝐴 𝜎 𝑛 = Esfuerzo de corte normal (lbf / 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠2 ∗ 𝐾𝑃𝑎 ) 𝑁 =Fuerza normal vertical aplicada que actúa sobre el espécimen (Lbf, N) VELOCIDAD DE DEFORMACIÓN 𝑑 𝑟 = 𝑑ℎ 𝑇𝑒 𝑑 𝑟= Velocidad de desplazamiento ( 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎𝑠/ 𝑚𝑖𝑛, 𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛)) 𝑑ℎ=Desplazamiento lateral relativo (pulgadas/ min) 𝑇𝑒= 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑐𝑢𝑟𝑟𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑦𝑜 (𝑚𝑖𝑛) ESFUERZO DE CORTE 𝐸 = 𝐾 ∗ 𝐿𝑑 𝐴 𝐸 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝐾 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 0.315 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 𝐿𝑑 = 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑑𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝐴 = Área del molde DEFORMCACION TANGENCIAL Def = LecDef *0.001 Def = Deformación tangencial (cm) LecDef= Lectura del dial de deformación tangencial
  • 19. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 18 RESULTADOS Asignatura : Mecanica de suelos y rocas Docente : PEDRO R. PATAZCA ROJAS Alumno (a) : YONER CHAVEZ BURGOS FECHA CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015 Calicata: C-3 Muestra: CD-3 Profundidad: 1.50 m Estado: INALTERADA Velocidad: : 0.25 mm/min 1 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 2 2 1 3 3 g. g. g. 4 cm cm cm 5 cm cm cm 6 cm2 cm2 cm2 7 cm3 cm3 cm3 8 g. g. g. 9 11 25 4 10 g. g. g. 11 g. g. g. 12 g. g. 13 g/cm3 g/cm3 g/cm3 14 15 % % % 16 % % % 17 % % % 18 g/cm3 g/cm3 g/cm3 19 g/cm3 g/cm3 g/cm3 Ao A1 Fuerza Cortante = (Dial de corte x Ao) + A1 Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo Dial Dial Fuerza % Esfuerzo Corte cortante Deforma. cortante Deforma. Corte cortante Deforma. cortante Horiz. Corte cortante Deforma. cortante mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2 mm. mm. Kg. mm. Kg/cm2 0.0 0.0 0.00 0.000 0.00 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 0.6 0.6 0.10 0.030 0.05 3.0 1.36 0.10 0.070 1.2 0.8 0.20 0.040 0.10 1.8 1.0 0.20 0.050 0.10 4.8 1.94 0.20 0.100 1.8 1.0 0.35 0.050 0.17 3.0 1.4 0.35 0.070 0.17 7.9 2.94 0.35 0.151 2.4 1.2 0.50 0.060 0.25 4.8 1.9 0.50 0.100 0.25 10.9 3.90 0.50 0.200 4.2 1.8 0.75 0.089 0.37 7.9 2.9 0.75 0.151 0.37 13.9 4.87 0.75 0.250 6.7 2.6 1.00 0.131 0.50 9.1 3.3 1.00 0.171 0.50 16.9 5.83 1.00 0.299 7.9 2.9 1.25 0.150 0.62 10.9 3.9 1.25 0.200 0.62 20.0 6.83 1.25 0.351 9.1 3.3 1.50 0.170 0.75 13.3 4.7 1.50 0.240 0.75 21.2 7.21 1.50 0.370 10.9 3.9 1.75 0.200 0.87 14.5 5.1 1.75 0.260 0.87 24.2 8.18 1.75 0.420 11.5 4.1 2.00 0.209 1.00 16.9 5.8 2.00 0.299 1.00 26.0 8.76 2.00 0.450 13.4 4.7 2.50 0.241 1.25 18.8 6.4 2.50 0.331 1.25 29.1 9.75 2.50 0.501 14.6 5.1 3.00 0.260 1.49 21.2 7.2 3.00 0.370 1.49 32.1 10.72 3.00 0.550 14.6 5.1 3.50 0.260 1.74 23.0 7.8 3.50 0.400 1.74 35.1 11.68 3.50 0.600 14.6 5.1 4.00 0.260 1.99 24.8 8.4 4.00 0.430 1.99 38.2 12.68 4.00 0.651 14.6 5.1 4.50 0.260 2.24 25.4 8.6 4.50 0.440 2.24 39.4 13.07 4.50 0.671 14.6 5.1 5.00 0.260 2.49 26.0 8.8 5.00 0.450 2.49 41.2 13.64 5.00 0.700 14.6 5.1 5.50 0.260 2.74 26.6 9.0 5.50 0.460 2.74 41.8 13.84 5.50 0.710 14.6 5.1 6.00 0.260 2.99 27.2 9.1 6.00 0.469 2.99 42.4 14.03 6.00 0.720 14.6 5.1 6.50 0.260 3.24 27.8 9.3 6.50 0.479 3.24 42.4 14.03 6.50 0.720 14.6 5.1 7.00 0.260 3.49 27.8 9.3 7.00 0.479 3.49 42.4 14.03 7.00 0.720 14.6 5.1 7.50 0.260 3.74 27.8 9.3 7.50 0.479 3.74 42.4 14.03 7.50 0.720 14.6 5.1 8.00 0.260 3.98 27.8 9.3 8.00 0.479 3.98 42.4 14.03 8.00 0.720 14.6 5.1 8.50 0.260 4.23 27.8 9.3 8.50 0.479 4.23 42.4 14.03 8.50 0.720 14.6 5.1 9.00 0.260 4.48 27.8 9.3 9.00 0.479 4.48 42.4 14.03 9.00 0.720 14.6 5.1 9.50 0.260 4.73 27.8 9.3 9.50 0.479 4.73 42.4 14.03 9.50 0.720 14.6 5.1 10.00 0.260 4.98 27.8 9.3 10.00 0.479 4.98 42.4 14.03 10.00 0.720 14.6 5.1 11.00 0.260 5.48 27.8 9.3 11.00 0.479 5.48 42.4 14.03 11.00 0.720 14.6 5.1 12.00 0.260 5.98 27.8 9.3 12.00 0.479 5.98 42.4 14.03 12.00 0.720 Esfuerzo de Corte : 0.260 Esfuerzo de Corte : 0.479 Esfuerzo de Corte: 0.720 Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos 2.59 25.9127.16 2.01 147.00 1.60 101.06 85.12 23.59 1.58 69.14 4.98 1.98 19.48 38.57 2.02 100.00 22.52 2.59 25.38 2.03 1.62 0.50 70.42 4.99 1.98 19.56 38.72 148.17 2.01 19.48 39.15 150.53 101.61 85.53 PRACTICA DE LABORATORIO ENSAYO DE CORTE DIRECTO NTP 339.171 (ASTM - D3080) 2.99 3.24 0.62 0.75 Area del tallador (muestra de ensayo) 5.49 5.99 4.49 4.74 4.99 UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPÁN ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL 3.74 3.99 4.24 LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS 2.25 2.50 2.74 0.50 3.49 0.87 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 0.00 0.05 0.10 0.17 0.25 0.37 ENSAYO Nº 01 ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03 Dial Deforma. mm. Contenido de humedad Natural Contenido de humedad Saturado 27.16 25.91 25.38 Relación de Vacios 0.703 0.671 0.657 Grado de Saturación 100.00 Peso de tara + muestra humedad Peso de tara + muestra seca Peso de la tara Gravedad de solidos 22.17 2.59 83.75 100.00 100.38 ENSAYO Nº 02 ENSAYO Nº 03 Esfuerzo Normal Número del tallador Peso del tallador Lado o Diametro del tallador 1.50 70.88 4.98 1.00 Peso volumétrico humedo 0.321454545 0.400000 19 Peso volumétrico seco NUMERO DE ENSAYO ENSAYO Nº 01 Altura del tallador (muestra de ensayo) Volumen del tallador Peso del tallador + muestra hum. Natural Número de Tara
  • 20. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 19 : YONER CHAVEZ BURGOS : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR : call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015 : C-3 ESTADO : INALTERADA PROFUNDIDAD : 1.50 m SUCS : C L Hecho por: Stud. Yoner Chavez Burgos UNIVERSIDA SEÑOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CALICATA LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS SOLICITANTE PROYECTO UBICACIÓN FECHA ENSAYO DE CORTE DIRECTO NTP 339.171 (ASTM - D3080) 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 Deformación tangencial (%) 1.00Kg/cm2 0.50 Kg/cm2 0.00 0.50 1.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Resultados C = 0.0268 Kg/cm2 Ø = 24.69° ESFUERZO DE CORTE MÁXIMO VS ESFUERZO NORMAL Esfuerzo Normal (Kg/cm2) Esfuerzodecore(kg/cm2) Ø C Esfuerzodecorte(Kg/Cm2) 1.50 Kg/cm2
  • 21. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 20 Teoría de la capacidad de carga de Terzaghi Terzaghi (1943) fue el primero en presentar una teoría completa para evaluar la capacidad de carga Última de cimentaciones aproximadamente superficiales. De acuerdo con su teoría, una cimentación Es superficial si su profundidad, Df (figura 3.5), es menor que o igual a su ancho. Sin embargo, Investigadores posteriores sugirieron que las cimentaciones con Df igual a tres o cuatro veces su Ancho se podían definir como cimentaciones superficiales. Terzaghi sugirió que para una cimentación continua o corrida (es decir, cuando su relación Ancho a longitud tiende a cero), la superficie de falla en el suelo ante carga última se puede suponer Similar a la que se muestra en la figura 3.5. (Observe que este es el caso de falla general Por corte según se define en la figura 3.1a). El efecto del suelo arriba del fondo de la cimentación También se puede suponer que se reemplaza por una sobrecarga equivalente, q 5 g, Df (donde g es el peso específico del suelo). La zona de falla bajo la cimentación se puede separar en tres partes (Consulte la figura 3.5): Ilustración 8: Intervalo del asentamiento de placas circulares y rectangulares ante Carga última (Df/B = 0) en arena (modificada según Vesic, 1963). (De Vesic, A. B., Bearing Capacity of Deep Foundations in Sand. En Highway Research Record 39, Highway Research Board
  • 22. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 21 Ilustración 9: Falla por capacidad de carga en un suelo bajo una cimentación Rígida continua (corrida). CIMENTACION CONTINUA Dónde: qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2 C = Cohesión del suelo en Tm/m2 Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3 Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros B = Ancho de la zapata, en metros N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico CIMENTACION AISLADA Dónde: qd = Capacidad de Carga límite en Tm/m2 C = Cohesión del suelo en Tm/m2 Y = Peso volumétrico del suelo en Tm/m3 Df = Profundidad de desplante de la cimentación en metros B = Ancho de la zapata, en metros N'c N'q, N'y= Factores de carga obtenidas del gráfico FACTOR DE SEGURIDAD El cálculo de la capacidad de carga permisible bruta de cimentaciones superficiales requiere qd =(2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y qd =1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y
  • 23. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 22 Aplicar un factor de seguridad (FS) a la capacidad de carga última bruta, o 𝒒 𝒑𝒆𝒓𝒎 = 𝒒 𝒖 𝑭𝑺 Sin embargo, algunos ingenieros prefieren emplear un factor de seguridad tal que Incremento neto del esfuerzo en el suelo = capacidad de carga última neta 𝐹𝑆 Yoner Chavez Burgos Estd: ingenieria civil Cod: 2131819924 SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR UBICACIÓN : call.san martin . MZ. V1 .LT N° :2 Urrunaga dist: J.L.o _ Chiclayo FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015 MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m Donde: qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2 C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2 Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3 Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros B = Ancho de la zapata, en metros Factores de carga obtenidas del gràfico DATOS: Ø = 24.69 qd = 21.878 Tm/m2 C = 0.027 Y = 2.020 qd = 2.188 kg/cm2 Df = 1.500 B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3) Nc = 14.602 Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE Ny = 2.646 qa = 0.729 kg/cm2 #975211713 CIMENTACION CONTINUA CAPACIDAD PORTANTE (FALLA LOCAL ) Cburgosyoner@gmail.com Pimentel-Chiclayo-lambayeque N'c N'q, N'y = qd =(2/3)C . N'c + Y . Df . N'q + 0.5 Y . B. N'y
  • 24. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 23 Yoner Chavez Burgos Estd: ingenieria civil Cod: 2131819924 SOLICITANTE : YONER CHAVEZ BURGOS PROYECTO : VIVIENDA MULTIFAMIILLAR FECHA : CHILCAYO 09 DE JUNIO DEL 2015 MUESTRA : C-1, Prof: 1.50 m Donde: qd = Capacidad de Carga lìmite en Tm/m2 C = Cohesiòn del suelo en Tm/m2 Y = Peso volumètrico del suelo en Tm/m3 Df = Profundidad de desplante de la cimentaciòn en metros B = Ancho de la zapata, en metros Factores de carga obtenidas del gràfico DATOS: Ø = 24.69 qd = 22.126 Tm/m2 C = 0.027 Y = 2.020 qd = 2.213 kg/cm2 Df = 1.500 B = 1.000 * Factor de seguridad (FS=3) Nc = 14.602 Nq = 5.476 PRESION ADMISIBLE Ny = 2.646 qa = 0.738 kg/cm2 (FALLA LOCAL ) qd =1.3(2/3)C . N'c + Y . Z . N'q + 0.4 Y . B. N'y N'c N'q, N'y = #975211713 Cburgosyoner@gmail.com Pimentel-Chiclayo-lambayeque CIMENTACION AISLADA CAPACIDAD PORTANTE
  • 25. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 24 DISCUSIÓN El presente ensayo ha pretendido logar una evaluación de un procedimiento de laboratorio en la característica de suelos, por lo tanto, para los fines de este proyecto no se limita a un sitio de estudio en particular , si no , para cubrir una gama de suelos que se pueden presentar en la práctica , arcilla , arena , limo. Esta investigación se refiere a una técnica de ensayo de corte directo convencional. Por esta razón no se realizado ningún otro tipo de ensayo con los cuales se puedan determinar los mismos parámetros estudiados como por ejemplo los ensayos traxiales convencionales y múltiples Sin embargo, no se debe olvidar que la prueba de traxiales es el ensayo que mejor produce las condiciones del suelo en el laboratorio , por ende , brinda resultados que la prueba de corte directo CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES  Se obtuvo La gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación Imagen. Grafica obtenida del ensayo de corte directo
  • 26. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 25  Se encontró La cohesión y el Angulo de fricción 𝜗 = Angulo es 24.69° C= Cohesión es 0.0268 kg/ 𝒄𝒎 𝟐  De determino La resistencia de la capacidad portante del terreno es para CIMENTACION CONTINUA 𝒒 𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟐𝟗 𝑲𝒈/𝒄𝒎 𝟐 y para una CIMENTACION AISLADA es de 𝒒 𝒂 = 𝟎. 𝟕𝟑𝟖 𝑲𝒈/𝒄𝒎 𝟐 RECOMENDACIONES  Se recomienda Esta utilizar zapatas conectadas con vigas de cimentación a una profundidad de 1:50 m  Debe prepararse, igualmente, un gráfico que incluya los valores para las tres ensayos de las Fuerzas normales contra la resistencia al corte y determinar, a partir del mismo, los valores Efectivos del ángulo de fricción Ø y de la cohesión, c.  Una recomendación muy importante es que la muestra inalterada a ensayar debe estar completamente cubierta con parafina para que no pierda su estado natural y no debe guardarse por mucho tiempo como máximo tres días para el ensayo de lo contrario desechar la muestra.
  • 27. UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN ENSAYO DE CORTE DIRECTO USS _ INGENIERIA CIVIL Mecánica De suelos y Rocas 26 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFIA  Juárez Badillo, E. (1975). Mecanica de Suelos I. Mexico: Limus.  villalaz, I. C. ( 1989). Mecanica de suelos y cimientos . mexico : edlimusa.  T.W. Lambe y R.V. Whitman - Mecánica de suelos. Mexico, 1997