Resistencia a corte

Cochabamba - Bolivia
UNIVERSIDAD MAYOR
DE SAN SIMÓN
FACULTAD DE CIENCIAS
Y TECNOLOGÍA
LABORATORIO
DE GEOTECNIA
PROGRAMA DE
COOPERACIÓN BELGA VLIR
Editores: C.N.A. Salinas Rodríguez
J.C. Rojas Vidovic
L.M. Salinas Pereira

Manual de ensayos de laboratorio – Resistencia al corte i
Laboratorio de Geotecnia Universidad Mayor de San Simón
Índice
Ensayo de compresión no confinada 2
Juan Carlos Rojas Vidovic
Ensayo de corte directo de suelos en condiciones consolidadas y drenadas 8
Ensayo triaxial consolidado no drenado 17
Ensayo de corte en veleta de laboratorio 36
Alvaro Alejandro Meneses Espinoza
Ensayo de veleta de campo para suelos cohesivos 44
Liliana Araceli Rodríguez Álvarez
El presente documento es una guía de enseñanza elaborada por el Laboratorio de
Geotecnia de la Universidad Mayor de San Simón, basada en métodos estandarizados de
ensayo ASTM, para la cuantificación de propiedades de suelos.

1. OBJETIVO
El ensayo de compresión no-confinada es un método de ensayo de laboratorio de amplio uso debido a su
bajo costo, rapidez, y facilidad de ejecución para la determinación de parámetros de resistencia al corte de
suelos en condiciones no-drenadas, sin embargo su uso está restringido solamente a suelos cohesivos.
El ensayo de compresión no confinada es un tipo especial de ensayo triaxial no-consolidado no-drenado.
En este ensayo, la presión de confinamiento, σ3, es igual a cero. Una carga axial es rápidamente aplicada
al espécimen para causar la falla. En el momento de la falla, el esfuerzo total principal menor es cero y el
esfuerzo total principal mayor es σ1. Debido a que la resistencia al corte no-drenada es independiente de la
presión de confinamiento mientras el suelo esté completamente saturado y el ensayo sea totalmente no-
drenado, el esfuerzo de corte será como se muestra en la Ecuación.
u
u
c
q
===
22
1
f
σ
τ (1)
donde qu es la resistencia a la compresión no-confinada.
La resistencia a la compresión no-confinada de un suelo, qu, está definida como la carga por unidad de
área a la cual una muestra de suelo cilíndrica fallará en un ensayo de compresión simple.
2. MATERIALES Y EQUIPOS
- Dispositivo de compresión (prensa).
- Deformímetros.
- Anillo de carga
- Horno de secado, controlado por termostato, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110
± 5 ºC.
- Balanza de 0,01 g de precisión. Con un capacidad de por lo menos 500 g cuando se utiliza el
picnómetro de 250 ml y 1000 g para el picnómetro de 500 ml.
- Desecador conteniendo sílica gel. Se debe verificar que la sílica gel presente el color adecuado
(i.e. azul).
- Extractor de muestras.
- Equipo de compactación en laboratorio.
3. MUESTRA A ENSAYAR
3.1 Tamaño máximo de partícula
- Utilizar muestras con un diámetro mínimo igual a 30 mm.
- La partícula de suelo más larga contenida en la muestra debe ser más pequeña que 1/10 del
diámetro de la muestra.
- La relación altura-diámetro debe estar entre 2 y 2,5.
3.2 Preparación de la muestra
Ensayo de compresión no confinada (ASTM D2166-00)

Muestras inalteradas
- Obtener en campo mediante tubos de pared delgada (e.g. tubos Shelby).
- Cubrir los extremos del tubo con un plástico para prevenir cambios de humedad.
- Extraer las muestras de los tubos de pared delgada y cuidar que las caras extremas de las muestras
estén planas.
- Manejar las muestras con cuidado para prevenir alguna alteración, cambios en su sección, o
pérdida de humedad.
- Las muestras deben tener una sección circular uniforme con sus caras extremas perpendicular el
eje longitudinal del espécimen.
- Cuando se está esculpiendo o arreglando la muestra, remover las pequeñas piedras que se
encuentren y llenar luego el vacío con restos del mismo suelo.
- Obtener una pequeña muestra de los residuos del proceso de tallado para determinar el contenido
de humedad.
Muestras remoldeadas
- Las muestras remoldeadas pueden ser preparadas a partir de muestras no disturbadas ya llevadas a
falla ó de muestras disturbadas de campo.
- En el caso de muestra falladas, envolver el material en una delgada membrana de goma y trabajar
el material enteramente con los dedos para asegurar el completo remoldeo. Evitar que burbujas de
aire sean atrapadas dentro la muestra. Asegurar obtener una densidad uniforme, remoldear al
mismo índice de vacíos de la muestra no disturbada, preservar el contenido de humedad natural
del suelo.
- En el caso de material disturbado, formar éste en un molde las dimensiones adecuadas.
- Una vez preparada la muestra, obtener una pequeña muestra de los residuos del proceso de tallado
para determinar el contenido de humedad.
Muestras compactadas
- Algunas veces, la resistencia no drenada al corte es requerida para valores de peso unitario
diferentes al de campo. En tales casos, la muestra suelta debe ser compactada según las
recomendaciones del ensayo mismo de compactación.
- Luego de realizar la compactación de la muestra, esta deberá ser retirada del molde y deberá ser
tallada como si se tratase de una muestra no disturbada.
- Obtener una pequeña muestra de los residuos del proceso de tallado para determinar el contenido
de humedad.
4. PROCEDIMIENTO
1. Tomar los datos iniciales de la muestra, diámetro, altura.
Figura 1. Determinación del diámetro de la muestra
2. Determinar la masa húmeda de la muestra.

Figura 2. Determinación de la masa húmeda
3. Colocar la muestra separada durante el proceso de preparación de la muestra en un recipiente
limpio y seco previamente pesado, y determinar el contenido de humedad de ésta.
4. Colocar la muestra cilíndrica en el centro de la base del equipo de compresión. Ajustar
cuidadosamente el pistón de manera que la tapa haga apenas contacto con la muestra.
Pistón
Suelo
Piedras
porosas
Tapa
Base
Figura 3. Disposición de la muestra
5. Colocar un deformímetro en la base de la muestra y ajustarlo a cero antes de iniciar el ensayo, de
igual manera, ajustar a cero el deformímetro del anillo de carga.
Figura 3. Disposición del deformímetro
6. Para una prueba a deformación constante, aplicar una velocidad de deformación axial a la muestra
entre ½ % a 2 % / min respecto a la altura de la muestra.
7. Leer el deformímetro correspondiente al anillo de carga a intervalos regulares de deformación.
8. Continuar el ensayo hasta que los valores de carga disminuyan con el incremento de deformación,
ó hasta que se obtenga una deformación del 15 %, ó hasta que se tenga tres lecturas consecutivas
de carga iguales, ó hasta que la muestra presente fisuras, lo que se de primero.
Metálica
Metálica

9. Determinar el contenido de humedad utilizando la muestra entera, a no ser que se obtenga de
cortes representativos.
10. Realizar un dibujo o tomar una foto de la muestra en el momento de la falla, mostrando el ángulo
de inclinación de la superficie de falla.
5. CÁLCULOS
Los datos registrados antes de la etapa de corte son los siguientes:
- Diámetro de la muestra, d, mm.
- Altura de la muestra, Lo, mm.
- Masa húmeda de la muestra, Mh, g.
- Contenido de humedad de la muestra, w%.
Por otro lado, los datos tomados durante la realización misma de la etapa de corte corresponden a lecturas
del deformímetro del anillo de carga para lecturas de deformación predeterminadas.
Para cada lectura del anillo de carga se debe realizar el siguiente cálculo:
1. Calcular la deformación unitaria, ε, es decir:
oL
L∆
=ε (2)
donde: ∆L es el cambio en la longitud de la muestra respecto a la longitud inicial, mm
2. Calcular el área actual de la muestra, A.
ε−
=
1
oA
A (3)
donde: A: área de la muestra, m2
Ao : área inicial de la muestra, m2
ε: deformación unitaria de la muestra
3. Calcular la carga actual sobre la muestra, σ
A
P
=σ
donde: σ : esfuerzo sobre la muestra, kPa
P : carga sobre la muestra, kN
De los valores de esfuerzo calculados, el valor máximo de esfuerzo ó el valor de esfuerzo correspondiente
a un 15 % de deformación debe ser seleccionado, qu, dependiendo del modo de falla. Finalmente, el valor
de resistencia al corte en estado no drenado, cu, puede ser calculado como:
2
u
u
q
c =
Adicionalmente, si son realizadas pruebas en muestras no disturbadas y remoldeadas correspondientes al
mismo suelo, el valor de sensitividad puede ser calculado como:
( )
( )remoldeadamuestraq
disturbadanomuestraq
S
u
u
t =

6. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS
Dentro el reporte del ensayo se deberá presentar: la resistencia al corte no drenada del suelo, la relación
altura-diámetro de la misma, la velocidad de deformación, así como la deformación en la falla de la
muestra. Adicionalmente un gráfico o una fotografía del modo de falla debe ser también presentado. Por
último, datos adicionales como el peso unitario, el grado de saturación, la caracterización de la muestra
pueden ser presentados.
REFERENCIAS
American Society for Testing and Materials (2003). ASTM D2166-00 Standard Test Method for
Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil 2003 annual book of ASTM standards. Volume
04.08 Soil and Rock (I): D420 – D4914. ASTM.

Ensayo de Corte Directo 8
1. RESUMEN EJECUTIVO
En el presente informe se describe el procedimiento para la determinación de los parámetros de resistencia
del suelo en condiciones consolidadas y drenadas en el aparato de corte directo mediante una serie de
mediciones y procedimientos estandarizados por la norma ASTM D 3080-98. El ensayo se desarrolla
deformando la muestra a una velocidad de deformación controlada en un plano determinado. Se ensayan
tres o más muestras, cada una a diferentes cargas normales para determinar los efectos de la resistencia a
corte y desplazamientos, y las propiedades de esfuerzos representadas por la envolvente de Mohr.
2. PROPÓSITOS Y ALCANCE
El ensayo está diseñado para determinar rápidamente las propiedades de resistencia consolidadas y
drenadas del suelo. La resistencia drenada consolidada de un suelo se expresa según la Ecuación 1.
φστ ′′+′=′ tanc (1)
donde τ′ = esfuerzo efectivo de corte, c′ = cohesión, σ′ = esfuerzo efectivo normal y φ′ = ángulo
de fricción interna.
El ensayo de corte directo tiene por finalidad obtener 3 puntos de la recta presentada en la
Ecuación 1. Los parámetros de resistencia resultan de la intersección de la recta con el eje del
esfuerzo de corte (i.e. cohesión) y el ángulo respecto la horizontal de la recta (i.e. ángulo de
fricción interna) que son obtenidos mediante un ajuste estadístico.
En el ensayo de corte directo la falla no ocurre en el plano más débil, debido a que la falla es
forzada a presentarse en o cerca del plano horizontal en al mitad de la muestra. El tener un plano
fijo de corte puede ser una ventaja para determinar la resistencia a corte a lo largo de planos
débiles reconocidos de antemano, o planos entre interfases de suelos.
3.1 Aparato de corte, aparato para sujetar el espécimen entre 2 piedras porosas. El aparato provee
los medios para aplicar la carga normal a las caras del espécimen, permite medir el cambio en el
espesor, permite el drenaje del agua por medio de piedras porosas y además permite sumergir el
espécimen en agua. El aparato es adecuado para aplicar la fuerza de corte en un plano
predeterminado. El marco que sujeta el espécimen es lo suficientemente rígido para no
distorsionarse durante la aplicación de la fuerza de corte (Fig. 1). El material de las partes que
estarán en contacto con la muestra y el agua no debe ser corrosivo, para evitar una acción
galvánica, que no es permitida.
Ensayo de corte directo de suelos en condiciones consolidadas y drenadas
(ASTM D3080-98)

Figura 1. Aparato de corte directo
Figura 2. Accesorios de la máquina de corte
3.2 Piedras porosas, permiten el drenaje encima y por debajo del espécimen. Las piedras porosas
están elaboradas de metal que no es propenso a la corrosión. La permeabilidad de las piedras
porosas es substancialmente mayor a la del suelo, pero con la textura necesaria para prevenir la
intrusión de partículas de suelo (Fig. 2). La superficie debe ser lo suficientemente lisa para evitar
concentraciones de esfuerzos sustanciales en el suelo. Las dimensiones de las piedras deben ser
0.2 a 0.5 mm menor de la de la caja de corte.
3.3 Aparatos de carga.
− Aparato para medir y aplicar la fuerza normal, la fuerza normal es aplicada mediante una
palanca de carga acoplada que es activada por cargas muertas. El aparato es capaz de
mantener la fuerza normal en un rango de ±1% de la fuerza sin excederla.
− Aparato para cortar el espécimen, es capaz de cortar el espécimen a una tasa de
desplazamiento constante, con menos de ±5% de desviación y permite ajustar la tasa de
desplazamiento de 0,0025 a 1,0 mm/min.
− Aparato de medición de la fuerza de corte, se emplea un anillo de carga de 3 kN.
3.4 Recipiente de la caja de corte, recipiente metálico que soporta la caja de corte y provee la
reacción a la mitad de la caja de corte que está confinada (Fig. 1).
3.5 Muestreador metálico, para obtener muestras inalteradas con las dimensiones de la caja de corte
(Fig. 2).
3.6 Balanza de 0,01 g de precisión para muestras menores a 200 g, debe estar acorde con el método
de ensayo ASTM D2216.

3.7 Deformímetros, con la capacidad de medir el cambio en el espesor del espécimen con una
sensibilidad de por lo menos 0,0025 mm y 0,025 mm para el desplazamiento horizontal (Fig. 1).
3.8 Equipo para determinar el contenido de humedad según el método ASTM D2216.
3.9 Equipo de compactación, aplicable para muestras recompactadas.
4.1 La muestra deberá tener al menos la cantidad necesaria para obtener 3 especimenes
(aproximadamente 500 g de suelo) (Fig. 3). La forma del espécimen es un prisma recto de
sección cuadrada de 60 x 60 x 20 mm (7,2·E-5 m3
) obtenida con el muestreador metálico.
Preparar los especimenes controlando la temperatura y la humedad del ambiente. Se debe tener
cuidado extremo en la preparación de especimenes inalterados de suelos sensitivos para prevenir
la alteración de su estructura natural.
Figura 3. Preparación de la muestra
4.2 El lado de los especimenes es de 60 mm y no deberá representar menos de 10 veces el tamaño
máximo de partícula (Fig. 4).
Figura 4. Muestra a ensayar
4.3 El espesor de los especimenes es de 20 mm y no deberá representar menos de 6 veces el tamaño
máximo de partícula (Fig. 4).
4.4 Preparación de la muestra:
− Especimenes inalterados, preparar los especimenes para el ensayo de muestras inalteradas.
Las muestras deberán ser preservadas y transportadas con el cuidado de no alterar sus
propiedades. Manipular los especimenes cuidadosamente para minimizar las alteraciones,
cambios en las dimensiones o pérdidas de humedad.
− Especimenes compactados, los especimenes deberán ser preparados usando métodos de
compactación (i.e. ASTM D698 o ASTM D1557) alcanzando la humedad y peso específico
asignados al ensayo. Los especimenes para el corte deberán ser obtenidos de la misma

forma que en las muestras inalteradas, determinando el peso del suelo húmedo, dentro el
muestreador, requerido para alcanzar el peso específico deseado.
5. PROCEDIMIENTO
5.1 Determinar el contenido de humedad inicial de la muestra, w1.
5.2 Determinar la masa del muestreador, M1 (Fig. 5).
Figura 5. Determinación de la masa del muestreador.
5.3 Determinar la masa del muestreador más la muestra húmeda, M2 (Fig. 6).
Figura 6. Determinación de la masa del muestreador más muestra.
5.4 Si la muestra es compactada, verificar el peso específico requerido antes de instalar la muestra
en la caja de corte.
5.5 Ensamblar la caja de corte, colocar 2 piedras porosas (Fig. 7), luego colocar el espécimen de
suelo (Fig. 8 y 9). Colocar la caja de corte ensamblada en el recipiente de la caja de corte y
asegurarla.
Figura 7. Instalación de la piedra porosa inferior. Figura 8. Instalación de la muestra en la caja de corte

Figura 9. Muestra dentro la caja de corte.
5.6 Conectar y ajustar el sistema de carga de corte de tal manera que no se registre ninguna
deformación en el anillo.
5.7 Colocar y ajustar el deformímetro horizontal (de desplazamiento de corte) y obtener la lectura
inicial.
5.8 Colocar la piedra porosa y la placa de transferencia de carga encima del espécimen dentro de la
caja de corte (Fig. 10).
Figura 10. Placa de transferencia de carga
5.9 Colocar la palanca de carga de la fuerza normal en posición y ajustarla.
5.10 Colocar el deformímetro de desplazamiento vertical. Obtener la lectura inicial del mismo.
5.11 Llenar el recipiente de la caja de corte con agua (Fig. 11) y mantenerlo lleno de agua durante la
realización del ensayo. En esta etapa, el aparato de corte se encuentra totalmente instalado (Fig.
12).
Figura 11. Llenado con agua de la caja de corte. Figura 12. Instalación completada de la caja de corte.
5.12 Calcular las cargas normales necesarias para obtener los esfuerzos normales deseados. El rango
de esfuerzos normales deben representar las condiciones naturales que se están investigando.

5.13 Aplicar la carga normal (Fig. 13) y registrar la deformación vertical en función del tiempo.
Verificar la total consolidación primaria del espécimen, para ello graficar el desplazamiento
vertical (en el eje de ordenadas) en función del logaritmo del tiempo o en función de la raíz
cuadrada del tiempo (en el eje de abscisas). Las unidades de tiempo en minutos.
Figura 13. Instalación de la carga normal
5.14 Calcular la velocidad de corte mediante la curva de consolidación.
5.15 Una vez concluida la consolidación primaria, establecer en el tablero electrónico del aparato la
velocidad de corte calculada y remover los tornillos alineadores.
5.16 Cortar el espécimen.
− Iniciar el corte activando el botón RUN del aparato y registrar el tiempo de inicio.
− Obtener lecturas del desplazamiento vertical y del anillo de carga para desplazamientos
horizontales predeterminados. Los desplazamientos horizontales predeterminados deben
tener un intervalo menor o igual al 2 % el lado de la muestra (para 60 mm será de por lo
menos 1,2 mm).
− Luego de alcanzar la falla, detener el aparato. Se considera falla cuando se alcanza un
desplazamiento horizontal relativo del 10 al 20 % de la longitud inicial del espécimen.
Dependiendo del comportamiento del suelo y la aplicación que se le darán a los resultados,
otros criterios de determinar la rotura pueden ser definidos.
− Remover las cargas normales del espécimen.
5.17 Remover la caja de corte, describir y fotografiar el plano de corte, si se presenta claro. Para ver
el plano de falla deslizar las dos mitades a través del plano de falla, no separar las dos mitades
perpendicularmente al plano de falla.
5.18 Determinar el contenido de humedad final del espécimen, w2.
6. CÁLCULOS
Los datos obtenidos de la conducción del procedimiento del ensayo, son los siguientes:
− Masa del muestreador, M1.
− Masa del muestreador más suelo húmedo, M2.
− Longitud del lado del espécimen, L.
− Espesor del espécimen, E.
− Contenido de humedad antes del ensayo, w1.
− Registros del desplazamiento vertical, horizontal y del anillo de carga.

− Contenido de humedad después del ensayo, w2.
− Gravedad especifica, Gs, puede asumirse como 2,6.
− Gravedad, g, igual a 9,81 m/s2
.
Luego de realizar el ensayo se procede a graficar el esfuerzo de corte (en eje de ordenadas) en función del
desplazamiento horizontal relativo (en eje de abscisas), y el desplazamiento vertical (en eje de ordenadas)
en función del desplazamiento horizontal relativo (en eje de abscisas). Para ello es necesario determinar
los esfuerzos normales y de corte que actúan en la muestra de la siguiente manera:
− El esfuerzo de corte que actúa en el espécimen es:
A
F
=τ (5)
donde τ = esfuerzo de corte nominal, F = fuerza de corte y A = área inicial de la sección
transversal del espécimen.
A
N
=σ (6)
donde σ = esfuerzo normal y N = fuerza normal vertical.
− Determinar el índice de vacíos inicial, peso unitario seco y el contenido de humedad. El
volumen del espécimen se determina por las dimensiones de la caja de corte.
g
EL
MM
2
12 −
=γ (7)
11 w
d
+
=
γ
γ (8)
1−=
d
wsG
e
γ
γ
(9)
7. VALIDEZ DEL RESULTADO
No se ha establecido hasta el momento un valor de referencia para determinar la validez del ensayo.
El reporte del ensayo deberá contener la siguiente información:
− Nombre del proyecto, fecha, número, ubicación y profundidad de la muestra.
− Descripción del tipo de aparato de corte usado durante el ensayo.
− Análisis granulométrico, límites de consistencia, clasificación, tamaño máximo de
partículas.
− Descripción de la estructura, si la muestra es inalterada, remoldeada, compactada, etc.
− Contenido de humedad inicial y final.
− Peso unitario húmedo inicial y final.
− Peso unitario seco inicial y final.
− Esfuerzo normal, tasa de deformación, desplazamiento horizontal, el esfuerzo de corte y los
cambios en el espesor de la muestra.

− Gráfica del logaritmo del tiempo o la raíz del tiempo en función de la deformación en las
cargas donde el t50 fue determinado.
− Gráfica del esfuerzo de corte en función del desplazamiento horizontal relativo.
REFERENCIAS
ASTM, American Society for Testing and Materials (2003) “D3080-98 Standard test method for direct
shear test of soils under consolidated drained conditions”. 2003 annual book of ASTM standards.
Volume 04.08 Soil and Rock (I): D420 – D4912. ASTM.
Das, B.M. (1997) “Direct Shear Test on Sand”. Soil Mechanics Laboratory Manual. Engineering Press.
Texas.
Head K.H. (1982) “Manual of Soil Laboratory Testing”. Volume 2: Permeability, Shear Strength and
Compressibility Tests. Pentech Press. London.

1. OBJETIVO
El objetivo del ensayo es determinar los parámetros de resistencia drenados del suelo. Los parámetros a
determinarse son la cohesión efectiva, c’, y el ángulo de fricción interna efectivo, φ’.
− Horno de secado, controlado por termostato, capaz de mantener una temperatura uniforme de 110
± 5 ºC.
− Balanza de 0,01 g de precisión para muestras de hasta 200 g de masa o balanza de 0,1 g de
precisión para muestras de más de 200 g de masa.
− Desecador conteniendo sílica gel. Se debe verificar que la sílica gel presente el color adecuado
(i.e. azul).
− Contenedores. Deben ser claramente identificables y se requerirá de un contenedor por cada
determinación de contenido de humedad.
− Cronómetro.
− Calibradores para medir las dimensiones de la muestra con una precisión de por lo menos ± 0,1%
de las dimensiones a medir.
− Prensa de carga axial de 100 kN de capacidad capaz de producir la deformación axial especificada
con escasa vibración.
− Elemento para medir la deformación axial (deformímetro o transductor de deformación) con una
capacidad de por lo menos un 20% de la longitud inicial de la muestra y una precisión de 0,25%
de la longitud inicial de la muestra.
− Elemento para la medida de la carga axial que puede estar constituido por un anillo de carga o por
un transductor de fuerza debidamente calibrados con una precisión mínima del 1% de la carga de
falla.
− Cámara de compresión triaxial capaz de tener una presión de trabajo igual a la suma de la contra-
presión más el esfuerzo de consolidación efectivo, además de disponer de un pistón de carga axial.
− Banco triaxial (Fig. 1) que permita aplicar y controlar las presiones con las siguientes tolerancias ±
2 kPa para presiones inferiores a 200 kPa y dentro del ± 1% para presiones superiores que deberá
ser verificado mediante calibraciones. La medición de las presiones podrá realizarse mediante
manómetros o transductores de presión electrónicos. Si se utiliza diferentes elementos para medir
la presión de confinamiento y la contra-presión, estos se deberán calibrar simultáneamente. En
éste equipo se deberá incluir un elemento para la medición del cambio de volumen constituido por
una bureta conectada a la fuente de la contra-presión con un líquido de viscosidad y color
diferente que permita visualizar este cambio.
− Discos porosos: Dos discos porosos rígidos deben ser colocados a ambos extremos de la muestra.
La conductividad hidráulica de éstos debe ser aproximadamente igual al de una arena fina (k = 1 x
10-4 cm/s). Los discos deben ser limpiados regularmente mediante cepillos o haciéndolos hervir y
se debe verificar que no estén obstruidos.
Ensayo triaxial consolidado no drenado (ASTM D4767-95)
Juan Marcelo Pardo Rojas

Figura 1. Banco triaxial
− Drenes de papel filtro: en el caso de muestras de arcilla o material fino, se deben utilizar drenes de
papel filtro para acelerar el tiempo de consolidación. Estos no deben cubrir más del 50% del área
perimetral de la muestra. También se pueden adoptar discos de papel filtro entre los discos
porosos y la muestra, para evitar la obstrucción de los discos. El coeficiente de permeabilidad del
papel filtro no debe ser inferior a 1 x 10-5 cm/s para una presión normal de 550 kPa.
− Membrana de goma: se utiliza para envolver a la muestra y proteger a esta de fugas o ingreso de
líquido. Estas deben ser inspeccionadas cuidadosamente antes de utilizarlas descartando las que
posean orificios o desgaste. Las membranas deben tener un diámetro entre el 90 y 95% del
correspondiente a la muestra cuando están sueltas para evitar alteración y efectos sobre la muestra.
Su espesor debe ser inferior al 1% del diámetro de la muestra y se deben sellar con anillos de
goma de diámetro igual al 75 a 85% del diámetro de la muestra.
− Agua deaireada.
− Equipo de manipuleo: guantes de asbesto, espátulas y cucharas.
2.1 Cámara de compresión triaxial
La cámara de compresión triaxial o celda triaxial (Fig. 2, 3a y 3b) presenta puertos a partir de los cuales es
posible controlar o medir las presiones actuantes durante el ensayo. Los puertos son los siguientes:
- Válvula A permite el incremento de la presión de celda o presión de confinamiento, σ3.
- Válvula B permite el incremento de la contrapresión en la etapa de saturación y el drenado del
agua de la muestra hacia el exterior en la etapa de consolidación.
- Válvula C permite la lectura de la presión de poros, u.
- Barra de carga, elemento metálico rígido que transmite el esfuerzo desviador al suelo en la etapa
de compresión, ver Figura 2.
Panel principal
Panel de celda
Celda triaxial

Figura 2. Partes principales de la celda triaxial
Tubo flexible conectado
a la parte superior
Medición de la presión de poros
Sistema de flujo
Aros de goma
Válvula C
Válvula C
Compartimento ranurado para
el agua bajo el disco
Pedestal
Tubo Flexible
Membrana de goma
Control de
la celda de presión
Disco poroso
(b)
Válvula B
Válvula A
Suelo
(a)
Válvula A
Control de la
contrapresion
Válvula B
Figura 3. Base de la celda triaxial. a) Vista en planta. b) Vista en corte con la muestra armada
Válvula B: Conexión al
control de contrapresión
Válvula A: Conexión al
control de presión de
celda
Válvula C: Conexión para la
lectura de presión de poros
Anillo de goma
Tapa superior
Tubo flexible
Barra de carga
Muestra cubierta por la
membrana
Válvula A

Las muestras deben ser cilíndricas, de diámetro igual a 38 mm para suelos finos ó 100 mm para suelos
con presencia de partículas gruesas. La altura media debe estar entre 2 a 2,5 veces el diámetro y cada
medida individual de la altura no debe variar de la media en más del 5%. El tamaño máximo de partícula
debe ser menor a 1/6 del diámetro de la muestra (6,3 mm ó 16 mm). Si luego del ensayo se observa que
no se ha cumplido con la anterior condición, se deberá reportar esto en el informe.
Las muestras deberán prepararse evitando pérdidas de humedad. Determinar la masa y las dimensiones de
la muestra considerando por lo menos 3 medidas. Para el caso de muestras reconstituidas, asegurarse de
su uniformidad en cuanto a contenido de humedad y densidad, además de determinar si el valor de la
densidad es el especificado.
4. ARMADO DE LA MUESTRA
El armado de la muestra requiere de bastante cuidado para evitar su disturbación. Un esquema del arreglo
y los accesorios necesarios se muestran en la Figura 4. La membrana de látex que recubre la muestra tiene
el propósito de evitar el ingreso del agua existente fuera de la muestra dentro esta y viceversa, creando así
un sistema interno y otro externo. Las piedras porosas tienen la función de distribuir el flujo y las
presiones que ingresan a la muestra. Los drenes laterales son accesorios opcionales utilizados para
incrementar la velocidad de saturación cuando se ensayan suelos arcillosos.
Figura 4. Esquema de armado de la muestra para un ensayo triaxial.
Anillos de goma
Tubo flexible
Tapa superior
Disco poroso
Dren lateral
(opcional)
Discos porosos
Membrana de látex
Orificio conectado al sistema de
lectura de presión de poros
Orificio conectado al sistema
de control de contrapresión
Base de la
celda triaxial
Orificio conectado al sistema de
control de presión de celda

5. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
El ensayo triaxial consolidado no drenado CU es realizado en tres muestras y presenta tres etapas:
5.1 Etapa de saturación
La etapa de saturación es realizada siguiendo el método de los incrementos de contrapresión. Es necesario
definir dos valores para esta etapa:
a) Los incrementos de presión de celda, ∆σ3, a aplicarse. Es práctica común el adoptar un valor de
∆σ3 de 20 kPa.
b) El diferencial entre la presión de celda aplicada, ∆σ3, y la contrapresión. Este valor es de 10 kPa.
El procedimiento es el siguiente:
1. Abrir las válvulas A y C, la válvula B permanecerá cerrada.
2. Incrementar la presión en la celda, σ3, a 20 kPa. La presión de poros, u, crecerá, pues al
mantenerse la válvula B cerrada no existe posibilidad de drenado. Cuando la presión de poros se
estabilice (i.e. tome un valor constante) se registrará el valor en la planilla, ver Tabla 1.
3. Calcular el valor inicial del coeficiente de presión de poros B a partir de la Ecuación 1.
3
01
3 σσ ∆
−
=
∆
∆
=
uuu
B (1)
Para el ejemplo:
091,0
20
82,1
20
082,1
==
−
=B
Registrar el valor (Tab. 1).
Tabla 1. Planilla de registro en la etapa de saturación.
Presión en la celda Contra presión Presión de poros Diferencia de pdp Parámetro B
σ 3 (kPa) (kPa) u (kPa) ∆u (kPa) ∆u / ∆σ 3
0 0 0
20 - 1,82 1,82 0,09
20 10 9,85
40 - 13,2 3,35 0,17
40 30 30,2
60 - 36,1 5,9 0,30
60 50 50,3
80 - 59,3 9 0,45
80 70 70
100 - 81,3 11,3 0,57
100 90 89,97
120 - 104,23 14,26 0,71
120 110 110,25
140 - 127,35 17,1 0,86
140 130 130,85
160 - 148,95 18,1 0,91
160 150 150
180 - 168,75 18,75 0,94
180 170 170,04
200 - 189,5 19,46 0,97
Etapa de saturación completada:
200 190 189,97

4. Incrementar el valor de la contrapresión hasta 10 kPa menos que el valor de la presión de celda,
σ3. Abrir la válvula B para el incremento de la presión al interior de la muestra (i.e.
contrapresión). Esperar hasta que la presión de poros, u, alcance el valor de la contrapresión,
entonces registrar el valor de la presión de poros.
5. Repetir los pasos 1 al 4 hasta que el valor del coeficiente de presión de poros B tenga un valor de
0,97 o se haya repetido más de dos veces (Tab. 1). Entonces se considera el suelo como saturado.
6. Graficar los valores del coeficiente de presión de poros B para cada incremento de presión de
celda, σ3, (Fig. 5).
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Presión en la celda [kPa]
Coeficientedepresióndeporos,B
Figura 5. Incremento del coeficiente de presión de poros B durante la etapa de saturación.
5.2 Etapa de consolidación
Antes de iniciar la consolidación, es necesario generar un incremento de presión de poros a través del
incremento de la presión de celda, σ3, para lograr esto se debe cerrar la válvula B y con la válvula A y C
abiertas incrementar la presión de la celda a un valor predefinido. Este incremento es diferente para cada
celda pudiendo utilizarse incrementos de 100, 200 y 400 kPa. Durante todo el proceso, la válvula B se
mantendrá cerrada evitando la salida del agua presente en la muestra (i.e. no drenado), como resultado la
presión de poros, u, se incrementará. Cuando la presión de poros se estabilice, registrar este valor como el
valor de presión de poros después de la saturación y calcular el incremento de presión de poros
desarrollado a través de la Ecuación 2.
sfs uuu −=∆ (2)
Para el ejemplo:
kPa03,38597,189575 =−=∆u
Para consolidar la muestra (i.e. disipar el exceso de presión de poros permitiendo el flujo de agua de la
muestra) deben seguirse los siguientes pasos:
1 Abrir la válvula B, el agua de la muestra fluirá por este conducto (i.e. drenado), debido al exceso de
presión de poros.
2 Registrar el volumen de agua expulsado a intervalos de tiempo de 0,10; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 15; 30;
60; 120; 240; 480 y 1440 minutos, o hasta que el exceso de presión de poros se disipe en por lo
menos un 95% (Tabla 2). Graficar la variación de la disipación de la presión de poros en función del
tiempo (Fig.6).
3 A partir de los datos de consolidación es posible estimar el tiempo de falla de la muestra, tf.
Aplicando a los datos obtenidos el método de la raíz del tiempo se obtiene el tiempo al cien por
ciento de la consolidación, t100, y con las Ecuaciones 3 o 4 se obtiene tf.

sin drenes laterales: 10051,0 tt f ×= (3)
con drenes laterales: 1008,1 tt f ×= (4)
Para el ejemplo donde se utilizaron drenes laterales:
min14,583,328,1 =×=ft
4 Calcular la velocidad de corte o velocidad de deformación para una deformación de falla asumida
del 20 % con la Ecuación 5.
ft
L
×
×
=
100
20
ndeformaciódevelocidad (5)
donde: L es la longitud inicial de la muestra
Para el ejemplo:
min/mm302,0
14,58100
77,8720
ndeformaciódevelocidad =
×
×
=
Con la velocidad calculada para el ejemplo la muestra fallará a los 58 min., siendo considerado
como tiempo mínimo de falla 120 min., se debe disminuir la velocidad. Mientras mayor sea el tiempo de
falla se obtendrán resultados más próximos al comportamiento real del suelo. Para la velocidad obtenida
en la tabla 2 se ha considerado un tiempo de falla de 5 hrs.
Tabla 2. Planilla de registro en la etapa de consolidación.
Presión efectiva [kPa]: 375 Tiempo
Raíz del
tiempo
Cambio de
volumen
Presión de poros
Presión en la celda [kPa]: 565
Fecha Hora
t [min] √t
Lectura
[cm3
]
Variació
n [cm3
]
Lectura
[kPa]
Variaci
ón
[kPa]
Disipac
ión [%]
Contrapresión [kPa]: 190 24-jul-03 8:00:00 0 0 23,6 0,0 575 0 0
p.d.p. despues sat.[kPa]: 575 8:00:06 0,1 0,32 23,5 0,1 575,17 -0,17 0
Incremento de p.d.p. [kPa]: 385 8:00:15 0,25 0,50 23,5 0,1 573,72 1,28 0
Drenes laterales si 8:00:30 0,5 0,71 23,0 0,6 558,48 16,52 4
√t100: 5,69 8:01:00 1 1,00 22,3 1,3 551,93 23,07 6
t100 [min]: 32,4 8:02:00 2 1,41 21,5 2,1 528,34 46,66 12
tf [min]: 58,3 8:04:00 4 2,00 20,3 3,3 476,39 98,61 26
Deformacion de falla (asumida) [%]: 8:08:00 8 2,83 19,1 4,5 404,13 170,87 44
20 8:15:00 15 3,87 17,7 5,9 349,3 225,7 59
Tiempo de falla [h]: 5,0 8:30:00 30 5,48 16,3 7,3 290,44 284,56 74
Velocidad de deformacion [mm/min]: 9:00:00 60 7,75 15,0 8,6 232,59 342,41 89
0,059 10:20:00 140 11,83 14,3 9,3 202,11 372,89 97
Cvi [m2
/año]: 0,93 12:00:00 240 15,49 13,9 9,7 191,26 383,74 100
mvi [m2
/MN]: 0,265 16:00:00 480 21,91 13,7 9,9 190,3 384,7 100
k [m/s]: 7,64E-11 25-jul-03 8:00:00 1440 37,95 13,7 9,9 190 385 100
La representación del estado de esfuerzos de la muestra al final de la etapa de consolidación está dada en
la Figura 8. Los valores asignados corresponden al ejemplo analizado.

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0.1 1 10 100 1000 10000
Tiempo, t [min]
Disipaciondepresióndeporos[%]
Figura 6. Disipación del exceso de presión de poros generado por el incremento en el esfuerzo efectivo.
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
0 10 20 30 40
√t
Cambiodevolumen[cm3
Figura 7. Método de la raíz del tiempo para la determinación del tiempo de consolidación.
Figura 8. Esquema del desarrollo de esfuerzos sobre la muestra de suelo, a la conclusión
de la etapa de consolidación
σ3z = 565 kPa
Incremento de presión de
poros, ∆u = 0 kPa
Presión de poros, u = 190 kPa
σ3x = 565 kPa
σ3x = 565 kPa
σ3z = 565 kPa
σ3y = 565 kPa
σ3y = 565 kPa
y
x
z

5.3 Etapa de compresión
Durante la etapa de compresión la muestra es sometida a carga axial vertical, el esfuerzo generado sobre la
muestra es denominado esfuerzo desviador, σd. Durante esta etapa no se permite el drenado del agua
presente dentro la muestra (i.e. válvula B cerrada). Para la compresión de la muestra, la celda triaxial debe
ser cambiada del banco triaxial (Fig. 1) a la máquina de compresión o prensa de carga axial (Fig. 9).
Figura 9. Prensa de carga axial (ELE 1999)
A intervalos definidos de deformación (i.e. 0,1 mm) se registran lecturas de deformación, carga y presión
de poros, como se muestra en la Tabla 3. Los valores mencionados deben ser procesados y corregidos para
obtenerse valores de deformación unitaria, esfuerzo desviador e incremento de presión de poros en la
etapa de compresión.
5.3.1 Esfuerzo desviador, σd
Las lecturas del esfuerzo desarrollado sobre la muestra son registradas mediante un anillo de carga (Fig.
10). Durante el ensayo, el anillo de carga sufre una deformación que es registrada a partir del deformímetro
instalado en su parte central, las lecturas registradas del anillo de carga, entonces, son deformaciones.
Anillo de carga
Celda triaxial
Deformímetro
Muestra de suelo
Sistema hidráulico de
desplazamiento a
deformación constante
Panel de control
Barra fija

Tabla 3. Planilla de registro en la etapa de compresión.
Tiempo Deformación Carga Presión de poros Esfuerzo Principal Razón de Esfuerzos
Fecha Hora
Division
es
ε [%]
Lectu
ra
Factor
[N/div]
Fuerza
[N]
u
[kPa]
∆u
[kPa]
Esfuerz
o [kPa]
Mem+d
rn [kPa]
σ1-σ3
[kPa]
σ1 [k
Pa]
σ1'
[kPa]
σ3'
[kPa]
σ1'/σ3'
25-jul 9:00 0 0 0,00 0,0 0,000 0,0 194,67 0 0,0 0,0 0 565 370 370 1,00
9:09 100 76 0,34 122,1 7,790 951,2 225,1 30,43 107,7 0,0 108 673 448 340 1,32
9:18 200 163 0,73 184,0 7,830 1440,8 240,6 45,93 162,5 0,0 162 727 487 324 1,50
9:27 300 261 1,17 197,1 7,837 1544,7 244,58 49,91 173,4 0,0 173 738 494 320 1,54
9:36 400 360 1,61 200,1 7,839 1568,5 243,84 49,17 175,3 0,1 175 740 496 321 1,55
9:45 500 460 2,06 201,0 7,839 1575,6 242,76 48,09 175,3 0,1 175 740 497 322 1,54
9:54 600 560 2,50 201,5 7,839 1579,6 243,35 48,68 174,9 0,1 175 740 496 322 1,54
10:03 700 660 2,95 202,2 7,840 1585,2 243 48,33 174,7 0,1 175 740 497 322 1,54
10:12 800 759 3,40 203,3 7,840 1593,9 242,01 47,34 174,9 0,1 175 740 498 323 1,54
10:21 900 859 3,84 204,1 7,840 1600,2 241 46,33 174,8 0,2 175 740 499 324 1,54
10:30 1000 959 4,29 205,1 7,841 1608,2 239,98 45,31 174,8 0,2 175 740 500 325 1,54
10:39 1100 1059 4,73 206,8 7,842 1621,7 239,12 44,45 175,5 0,2 175 740 501 326 1,54
10:48 1200 1158 5,18 207,9 7,842 1630,4 238,11 43,44 175,6 0,2 175 740 502 327 1,54
10:57 1300 1258 5,63 208,2 7,842 1632,8 237,10 42,43 175,0 0,2 175 740 503 328 1,53
11:06 1400 1358 6,07 209,4 7,843 1642,3 236,19 41,52 175,2 0,3 175 740 504 329 1,53
11:15 1500 1458 6,52 210,0 7,843 1647,1 235,33 40,66 174,9 0,3 175 740 504 330 1,53
11:28 1650 1608 7,19 212,0 7,844 1663,0 234,02 39,35 175,3 0,3 175 740 506 331 1,53
11:37 1750 1707 7,63 213,0 7,845 1670,9 233,22 38,55 175,3 0,3 175 740 507 332 1,53
11:46 1850 1807 8,08 214,0 7,845 1678,9 232,4 37,73 175,3 0,3 175 740 508 333 1,53
11:55 1950 1907 8,53 215,0 7,846 1686,8 233,26 38,59 175,3 0,4 175 740 507 332 1,53
12:04 2050 2007 8,97 215,8 7,846 1693,2 232,71 38,04 175,1 0,4 175 740 507 332 1,53
12:13 2150 2107 9,42 216,2 7,846 1696,3 232,02 37,35 174,5 0,4 174 739 507 333 1,52
12:22 2250 2207 9,87 217,2 7,847 1704,3 231,19 36,52 174,5 0,4 174 739 508 334 1,52
12:31 2350 2306 10,31 217,8 7,847 1709,0 230,33 35,66 174,1 0,4 174 739 508 335 1,52
12:40 2450 2406 10,76 218,1 7,847 1711,4 229,47 34,8 173,5 0,4 173 738 509 336 1,52
12:49 2550 2506 11,21 219,0 7,847 1718,6 228,69 34,02 173,3 0,5 173 738 509 336 1,51
12:58 2650 2606 11,65 219,8 7,790 1712,2 227,93 33,26 171,8 0,5 171 736 508 337 1,51
13:07 2750 2706 12,10 220,1 7,848 1727,3 227,34 32,67 172,5 0,5 172 737 510 338 1,51
13:16 2850 2806 12,55 220,6 7,848 1731,3 226,54 31,87 172,0 0,5 171 736 510 338 1,51
13:25 2950 2906 12,99 221,0 7,848 1734,5 225,69 31,02 171,4 0,5 171 736 510 339 1,50
13:34 3050 3006 13,44 221,2 7,848 1736,1 224,92 30,25 170,7 0,6 170 735 510 340 1,50
13:43 3150 3106 13,89 221,3 7,849 1736,9 224,13 29,46 169,9 0,6 169 734 510 341 1,50
13:52 3250 3206 14,33 221,5 7,849 1738,4 223,6 28,93 169,2 0,6 169 734 510 341 1,49
14:01 3350 3306 14,78 222,5 7,849 1746,4 224,72 30,05 169,0 0,6 168 733 509 340 1,49
14:10 3450 3405 15,23 222,8 7,849 1748,9 224,11 29,44 168,4 0,6 168 733 509 341 1,49
14:19 3550 3505 15,67 223,8 7,849 1756,7 223,82 29,15 168,3 0,6 168 733 509 341 1,49
14:28 3650 3605 16,12 223,3 7,849 1752,8 223,04 28,37 167,0 0,7 166 731 508 342 1,49
14:37 3750 3705 16,57 222,9 7,849 1749,6 222,51 27,84 165,8 0,7 165 730 508 342 1,48
14:46 3850 3805 17,01 222,9 7,849 1749,6 221,38 26,71 164,9 0,7 164 729 508 344 1,48
14:55 3950 3905 17,46 222,9 7,849 1749,6 221,12 26,45 164,0 0,7 163 728 507 344 1,47
15:04 4050 4006 17,91 222,0 7,849 1742,4 220,45 25,78 162,5 0,7 162 727 506 345 1,47
15:13 4150 4106 18,36 221,9 7,849 1741,6 220,01 25,34 161,5 0,8 161 726 506 345 1,47
15:22 4250 4206 18,80 221,9 7,849 1741,6 219,62 24,95 160,6 0,8 160 725 505 345 1,46
15:31 4350 4306 19,25 222,0 7,849 1742,4 218,83 24,16 159,8 0,8 159 724 505 346 1,46
15:40 4450 4406 19,70 222,0 7,849 1742,4 218,28 23,61 158,9 0,8 158 723 505 347 1,46

Figura 10. Anillo de carga (ELE 1999).
Cada anillo de carga ha sido calibrado en fábrica para conocer su relación fuerza deformación; de esta
manera, a partir de la deformación del anillo se determina la fuerza que actúa sobre éste. Del resultado del
proceso de calibración desarrollado en el anillo de carga se tiene una tabla similar a la Tabla 3.
Tabla 3. Datos de calibración del anillo de carga de 2 kN No. Serie: 1155-12-11550.
Carga
[kN]
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
Lectura del deformímetro
[divisiones]
146,8 292,9 439,2 588,8 736,3 887,6 1037,3 1187,4 1340,0 1491,1
Factor de anillo CR
[N/divisiones]
1,362 1,366 1,366 1,359 1,358 1,352 1,350 1,347 1,343 1,341
Con la Ecuación 6 se determina el valor de la fuerza vertical (i.e. carga) aplicada a la muestra:
RCrodeformímetdelLecturaF *= (6)
para el ejemplo, a una deformación unitaria de 19.75 %:
N5,516363,1*379%75.19 ===εF
Entonces, el esfuerzo vertical (i.e. esfuerzo desviador) ejercido sobre la muestra es calculado con la
Ecuación 7.
( )
c
i
d
A
F iεε
σ
×−×
=
10010
(7)
donde: Ac = Área de la muestra al final de la etapa de consolidación.
para el ejemplo:
( ) kPa402
07,1031
5,51675,1910010
=
×−×
=dσ
Deformímetro
Anillo metálico

Corrección por membrana
La presencia de la membrana incrementa el esfuerzo resistido por la muestra, es por eso que se debe
corregir el esfuerzo desviador. Al esfuerzo desviador calculado se le debe restar un valor de corrección
obtenido de la Figura 11 si la muestra es de 38 mm de diámetro y el espesor de la membrana de 0,2 mm,
de lo contrario se debe ajustar el factor de corrección con la Ecuación 8.
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 5 10 15 20
Deformación axial [%]
Factordecorrecciónpormembrana,
Fmembrana[kPa]
Figura 11. Curva sugerida para la corrección por membrana (falla de barril) para muestras de 38 mm de diámetro
(Head 1986).
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
××=
2,0
38
'
t
D
FF membranamembrana (8)
donde: F’membrana = factor de corrección por membrana ajustado.
Fmembrana = factor de corrección por membrana, obtenido de la Figura 11.
D = diámetro de la muestra.
t = espesor de la membrana
para el ejemplo, a una deformación de 19,75 % y para un diámetro de 38 mm (i.e. no necesita
ajuste):
kPa2' =membranaF
entonces, el esfuerzo desviador corregido por membrana resulta:
kPa400' =−= membranaddcorrmem Fσσ
Corrección por drenes laterales
Los drenes laterales son utilizados para acelerar el proceso de saturación y dispuestos en la muestra como
se muestra en la Figura 12. Cuando son utilizados, el esfuerzo desviador debe ser corregido restando el
valor correspondiente al diámetro de muestra, obtenido de la Tabla 4.
Tabla 4. Valores de corrección por presencia de drenes laterales (Head 1986).
Diámetro de muestra
[mm]
38 50 70 100 150
Correción por dren
Fdren [kPa]
9.5 7 5 3.5 2.5

Figura 12. Drenes laterales acomodados a muestras de suelo para ensayo triaxial a) (izquierda) dren vertical, b)
(derecha) dren en espiral (Head 1986).
para el ejemplo:
kPa390=−= drendcorrmemdcorr Fσσ
5.3.2 Deformación unitaria, ε
La deformación de la muestra es registrada con un medidor de desplazamiento o deformímetro (Fig. 13).
Las lecturas de deformación son registradas cada 50 intervalos del deformímetro. Cada intervalo, del
deformímetro representa un desplazamiento de 0,002 mm ó 0,01 mm, según la precisión del equipo
utilizado.
Figura 13. Deformímetro acomodado para registrar la deformación en un ensayo triaxial.
A demás de la muestra, también el anillo de deformación se deforma durante el proceso de compresión,
por esta razón es necesario corregir las lecturas de deformación para obtener la deformación total de la
muestra. La Ecuación 9 brinda el valor de deformación total de la muestra.
( ) ( )intervalovalorcargaanillodefLecturaintervalovalorrodeformímetLecturaDtotal ×−×= .
(9)
donde: Dtotal = deformación total.
Deformímetro
Celda triaxial
Muestra

Para el ejemplo, el deformímetro tiene un valor de intervalo de 0,01 mm y el anillo de carga de
0.02 mm, siendo la deformación total a 1750 divisiones de desplazamiento:
( ) ( ) mm764,16002,037901,017501750 =×−×=totalD
La deformación unitaria, ε, es la relación entre la deformación total y la altura de la muestra, como
muestra la Ecuación 10:
%100×=
c
total
H
D
ε (10)
donde: Hc = altura de la muestra al terminar el proceso de consolidación.
Para el ejemplo, la altura de la muestra luego de la consolidación es de 84,86 mm, siendo la
deformación unitaria a 1750 divisiones de desplazamiento:
%75,19%100
86,84
76,16
=×=ε
A partir de los datos registrados se grafican curvas esfuerzo deformación (i.e. esfuerzo desviador, σd,
versus deformación unitaria, ε) y presión de poros, u, versus deformación unitaria de la muestra, ε, como
muestran las Figuras 14 y 15, respectivamente.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20 25
Deformación, ε [%]
Esfuerzodesviador,(σ1-σ3)[kPa]
M-2
M-1
M-3
Figura 14. Curva esfuerzo deformación correspondiente a un ensayo triaxial consolidado no drenado CU.

0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 5 10 15 20 25
Presióndeporos,u[kPa]
M-2
M-1
M-3
Figura 15. Curva presión de poros deformación correspondiente a un ensayo triaxial consolidado no drenado CU.
5.3.3 Criterio de falla
Se considera que la muestra de suelo ha fallado cuando se presenta uno de los siguientes criterios de falla:
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 5 10 15 20 25
Esfuerzodesviador,σd[kPa]
Figura 16. a) Curvas esfuerzo deformación, b) falla por cortante, c) falla por deformación o en forma de barril.
- Falla por cortante: El esfuerzo desviador, σd, desciende antes de alcanzar el 20 % de deformación
unitaria, ε, presentándose un pico en la curva esfuerzo deformación, ver curva A en la Figura 16.
Curva A
Curva B
b)
c)
a)

El esfuerzo desviador correspondiente al pico de la curva es considerado el esfuerzo desviador de
falla. La Figura 16 b) muestra una falla por cortante.
- Falla por deformación: El esfuerzo desviador no desciende hasta alcanza el 20 % de deformación
unitaria, ε, ver curva B en la Figura 16. El valor del esfuerzo desviador correspondiente al 20 %
de deformación unitaria es adoptado como el esfuerzo desviador de falla. La Figura 16 c) muestra
una falla por deformación.
En el ejemplo se tiene una falla por deformación, considerándose entonces el valor de esfuerzo desviador
en la falla, σdf, igual a 390 kPa, para una deformación unitaria de falla, εf, de 19.75%.
5.3.4 Presión de poros de falla
La presión de poros de falla, es la correspondiente a la deformación unitaria, ε, a la que se dio la falla, sea
o no ésta la máxima registrada durante la etapa de compresión.
En el ejemplo para la deformación unitaria de falla de falla, εf, de 19,75%, la presión de poros de falla, uf,
es de 377 kPa.
La representación del estado de esfuerzos de la muestra al final de la etapa de compresión está dada en la
Figura 17. Los valores asignados corresponden al ejemplo analizado.
Figura 17. Esquema del desarrollo de esfuerzos sobre la muestra de suelo, en la falla durante la etapa de
compresión
5.3.5 Cálculo de los valores en la falla
Aplicando las Ecuaciones 11, 12 y 13 determinamos el valor del esfuerzo principal mayor, σ1f, el esfuerzo
efectivo principal mayor, σ’1f, y el esfuerzo efectivo principal menor, σ’3f, respectivamente.
dff σσσ += 31 (11)
fff u−= 11' σσ (12)
ff u−= 33' σσ (13)
para el ejemplo:
9553905651 =+=fσ kPa (11)
σ3z = 565 kPa
Incremento de presión de
poros, ∆u = 188 kPa
Presión de poros, u = 377 kPa
σ3x = 565 kPa
σ3z = 565 kPa
σ3y = 565 kPa
σ3y = 565 kPa
σd = 390 kPa
σd = 390 kPa

578377955'1 =−=fσ kPa (12)
188377565'3 =−=fσ kPa (13)
A partir de los valores calculados y los correspondientes a las dos otras muestras, se trazan los círculos de
Mohr presentados en la Figura18.
0
100
200
300
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Esfuerzos principales efectivos, σ ' [kPa]
Esfuerzodecorte,τ[kPa]
Figura 18. Representación de los círculos de Mohr y la envolvente de falla
Tabla 5. Resumen de los resultados obtenidos de la realización de un ensayo triaxial consolidado no drenado CU.
M-1 M-2 M-3
Peso unit. [kN/m3
] 19.1 19.2 19.0
INICIAL Humedad [%] 28.6 28.7 28.6
Peso seco [kN/m3
] 14.9 14.9 14.8
DESPUES Peso unit. [kN/m3
] 21.2 20.9 20.4
CONSO- Humedad [%] 34.3 33.2 24.3
LIDACION Peso seco [kN/m3
] 15.8 15.7 16.4
Presión de poros inicial
[kPa]
0.0 0.0 0
SATURA-
Presión de poros
saturación [kPa]
190 189 190
CION
Presión final en la celda
[kPa]
200 200 200
Coeficiente B 0.97 0.98 0.97
Presión celda [kPa] 300 390 565
CONSO-
Contrapresion [kPa] 190 190 190
LIDACION
[kPa]
273 355 575
Presión de poros final
[kPa]
190 190 190
Presión celda [kPa] 300 390 565
COMPRE-
[kPa]
190 190 188
SION
Confinamiento efectivo
inicial [kPa]
110 200 377
Velocidad de
deformacion [mm/min]
0.059 0.059 0.059
Deformación [%] 20 20 20
(σ 1 -σ 3 )f [kPa] 248 301 391
FALLA u f [kPa] 200 262 377
σ ' 3f [kPa] 100 128 188
σ ' 1f [kPa] 348 428 579
PARAM. C vi [m2
/año] 0.20 0.88 0.93
DE m vi [ m2
/MN] 0.669 0.311 0.265
CONSOL. k [m/s] 4.06E-11 8.52E-11 7.61E-11
Cohesión [kPa]
26
MUESTRA
PARAMETROS EFECTIVOS
DE RESISTENCIA
Angulo de fricción interna [º]
27

Se traza una línea recta tangente a los círculos de Mohr (i.e. envolvente de falla). El ángulo que forma la
envolvente de falla con la horizontal es conocido como ángulo de fricción interna efectivo, φ’, y la
intersección de la envolvente de falla con el eje de las ordenadas es la cohesión efectiva, c’.
Para el ejemplo los valores del ángulo de fricción interna efectivo y la cohesión efectiva son de 27 º y 26
kPa, respectivamente.
La Tabla 5 presenta un resumen de los resultados obtenidos durante la ejecución del ensayo triaxial
consolidado no drenado CU.
REFERENCIAS
American Society for Testing and Materials (1999). ASTM D22116-98 Standard test method for
laboratory determination of water (moisture) content of soil and rock by mass. 1999 annual book of
ASTM standards. Volume 04.08 Soil and Rock (I): D420 – D4912. ASTM.

Ensayo de corte en Veleta de Laboratorio 36
El ensayo de corte de veleta consiste en insertar una veleta de cuatro hojas en el extremo de una muestra
inalterada o remoldeada y rotarla a razón constante para determinar el torque o momento requerido para
hacer que una superficie cilíndrica sea cizallada por la veleta. El torque o momento aplicado se
correlaciona con valores de resistencia al corte.
El torque es medido por un calibrador o un transductor que se conecta directamente a la veleta.
2. PROPÓSITO Y ALCANCE
2.1.El ensayo de veleta en miniatura cubre suelos arcillosos saturados de grano fino de muy blandos a
medianamente compactos (φ = 0). El Conocimiento de la naturaleza u origen del suelo en cada prueba
hecha por la veleta es necesario para la valoración de la pertinencia e interpretación de los resultados
de la prueba.
2.2.Incluye el uso de dispositivos de resorte (Método A) y de unidades transductoras eléctricas (Método
B).
2.3.La veleta de laboratorio es una herramienta ideal para investigar la fuerza anisotrópica en las
direcciones vertical y horizontal, si las muestras (especimenes) apropiadas están disponibles.
2.4.El ensayo de corte en la veleta miniatura puede ser usada para obtener estimaciones de la fuerza
cortante en suelos de grano fino no drenados. El ensayo proporciona una determinación rápida de la
fuerza cortante en muestras no disturbadas.
2.5.Se recomienda que el ensayo de veleta en miniatura se dirija a suelos arcillosos de grano fino. Es
predominante en suelos arcillosos no drenados una fuerza cortante de menos de 1,0 tsf (100 Kpa.) que
se define como suelo medianamente compactado (duro) según el ensayo D2488.
3. SIGNIFICADO Y USO
El ensayo de corte en la veleta de laboratorio puede ser usado para obtener estimaciones de la resistencia
al cortante en suelos de grano fino no drenados. El ensayo proporciona una determinación rápida de la
resistencia cortante en muestras no disturbadas, o suelos remoldeados.
4. INTERFERENCIAS
Alteración producida por la veleta:
Se asume que la zona remoldeada alrededor de las aspas de la veleta como consecuencia de la inserción
del equipo en la muestra es pequeña y tiene un efecto insignificante en las propiedades esfuerzo -
deformación del suelo ensayado.
Se recomienda que la veleta desplace no más del 15% del suelo ensayado para evitar que este efecto se
vuelva significativo.
5. MATERIALES Y EQUIPO
5.1.Aparato de corte Veleta de Laboratorio:
Ensayo de veleta de campo para suelos cohesivos (ASTM D4648-00)
Álvaro Alejandro Meneses Espinoza

5.2.Aspas de Veleta:
Consiste en cuatro aspas rectangulares, (Fig. 1).
Se recomienda que la altura de la veleta sea dos veces su diámetro, (2:1).
Pueden usarse veletas con relación altura/diámetro = 1, (1:1).
El diámetro de las aspas puede varias entre 0,5 a 1 in.
Figura 1. Aspas rectangulares
Figura 2. Aspa de veleta
5.3. Dispositivo de Veleta:
Debe ser motorizado y rotar al resorte de torsión a razón constante de 60 a 90º por minuto (17 a 26 rd/s).
El dispositivo de rotación debe tener un indicador o sistema de registro que muestre el torque del resorte
calibrado y cuando sea posible, la rotación de las aspas de la veleta.
2:1 VANE
(H=2D)
1:1 VANE
(H=D)
D
H
H
D

Figura 3. Dispositivo de Veleta
5.4.Dispositivo de medición del Torque
El torque que mide el dispositivo será un torque convencional: el resorte de torsión, transductor eléctrico
dependiendo del método que se vaya a utilizar (A o B), o cualquier otro dispositivo de medición capaz de
tener una exactitud de dos dígitos significativos.
Figura 4. Dispositivo de medición método A
5.5.Juego de Resortes
Juego de resortes (normalmente 4) con diferentes elasticidades para diferentes tipos de suelo.
Fig. 5 Juego de resortes
6.1.Tamaño del espécimen:
Diámetro suficiente para permitir un espacio libre de al menos dos diámetros de las aspas entre todos los
puntos sobre la circunferencia de la superficie de corte y el extremo exterior de la muestra.

6.2.Resistencia Inalterada:
Preparar los especimenes cuidadosamente para evitar alteraciones. Siguiendo el procedimiento (D1587) y
(D4220).
6.3.Resistencia Remoldeada:
En forma similar a los ensayos de campo con veleta. Siguiendo el procedimiento (D2573).
7. PREPARACIÓN DEL APARATO
Daño en las aspas de la veleta:
Verificar cuidadosamente cada aspa antes de cada uso para detectar torceduras, fallas e imperfecciones
que puedan alterar la superficie de falla.
8. CALIBRACION DEL APARATO
Se debe efectuar periódicamente.
Consiste en la aplicación de pesos calibrados dentro de una rueda calibrada a un torque conocido.
Para cada resorte a utilizar, aplicar una serie de pesos de calibración para desarrollar una gráfica de
deflexión del resorte versus torque.
9. PROCEDIMIENTO
Asegurar la unidad de corte de veleta y el contenedor del espécimen a una mesa o marco para evitar el
movimiento durante el ensayo.
Insertar la veleta en la muestra hasta una profundidad mínima igual a dos veces la altura del aspa.
Tomar una lectura inicial. Sujetar la muestra firmemente e iniciar la rotación de la veleta a razón constante
de 60 a 90º por minuto.
Registrar el giro del resorte o las lecturas del transductor cada 5º por lo menos, hasta que el giro no se
incremente (es decir hasta que el espécimen falle), o hasta que se obtenga una rotación máxima de 180º.
Durante la rotación, mantener las aspas a una altura fija.
Registrar el torque máximo y las lecturas intermedias si es que se requiere.
Retirar y limpiar las aspas si es que es necesario.
Separar una muestra representativa para calcular la humedad.
Registrar cualquier tipo de inclusiones de arena, grava o fracturas en la superficie de falla que pudieran
haber influido en los resultados del ensayo.
10. CALCULOS
Calcular la resistencia no drenada al corte.
Establecer la relación entre la deflexión del resorte y el torque para cada resorte o transductor a ser
empleado.
El cálculo se lo realiza de la siguiente manera:
KT ·τ=
Donde:
T = torque, lbf·ft [N·m]

τ = esfuerzo de corte no drenado lbf/ft2
[Pa.]
K = constante de veleta, ft3
[m3
]
La fuerza cortante no drenada (τ ) determinado en este procedimiento del laboratorio necesita ser
multiplicado por un factor de corrección de veleta (µ) para dar un valor de fuerza cortante no drenada de
campo.
)()( ττ µ labcampo
=
Asumiendo que la distribución de la fuerza cortante es uniforme por los contornos del cilindro de falla y
alrededor del perímetro, k se da como sigue:
Donde:
D = medida del diámetro de la veleta, pulg. (mm.)
H = medida de la altura de la veleta, pulg. (mm.)
Así por ejemplo, para una veleta de 0,5 por 0,5 pulgadas (12,7 por 12,7 mm.)
K = 0,0001515 ft3
(reciproco = 6617 ft-3
)
K = 4,28·10-6
m3
Y para una veleta de 0.5 por 1.0 pulgadas. (12,7 por 25,4 mm.)
K = 0,0002651 ft3
(reciproco = 3772 ft-3
)
K = 7,51·10-6
m3
Luego para obtener el esfuerzo cortante no drenado, τ, se requiere para mayor utilidad escribir la ecuación
de la veleta como sigue:
kT·=τ
Donde:
Τ = torque, lbf·ft (N·m)
Para veleta de 0,5 por 0,5 pulgadas. (12,7 por 12,7 mm.)
k1 = 6600 ft-3
(2,34·105
m-3
)
Para veleta de 0,5 por 1,0 pulgadas. (12,7 por 25,4mm.)
K2 =3772 ft-3
(1,33·105
m-3
)
Si el torque de la veleta esta medido utilizando un dispositivo de veleta cortante estándar notando la
deformación de los resortes con constantes conocidas, una relación entere el torque de la veleta y
deformación del resorte puede establecerse a través del procedimiento de la calibración, como se muestra
en la Figura 6a.
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+=
H
DHD
K
3
1
10·2 6
2
π
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+=
H
DHD
K
3
1
3456
2
π
y
K
k
1
=

Alternativamente, una similar curva de calibración para un torque medido por un transductor eléctrico
puede desarrollarse como se muestra en la Figura 6b.
Fig. 6a Fig.6b
Fig. 6 Determinación de factores de calibración
El torque, Τ, también puede ser expresado en lo que se refiere a la deformación del resorte en grados, de la
siguiente manera:
Donde:
Τ = torque en lbf·ft (N·m).
B = pendiente de la curva de calibración en º/lbf·in. (º/N·m)
∆ = deformación en grados
Método A
Ejemplo usando el Resorte No 2
Método B
Ejemplo usando el Resorte No. 2
∆
∆
==
torque
ndeformacio
pendienteB
resorte 3
resorte 2
resorte1
∆ (Deformacion)
∆T
DeformaciondelResorte∆[deg]
Torque, T (lb-in ó N-m)
transductor 3transductor 2
transductor1
Torque, T (lb-in ó N-m)
Salidadeltransductor[mv]
∆T
∆ output(mv)
libra)pulgada(
12·
−
∆
=
B
T
SI)unidades( −
∆
=
B
T
inlb5,2
deg151
−
=B
inlb
deg
4,60
−
=B
∆
∆==
torque
salida
pendienteB
inlb
mv
0,5
0,2
−
=B

La fuerza cortante puede entonces obtenerse de la ecuación siguiente:
kb··∆=τ
Donde:
τ = esfuerzo cortante no drenado, lb/ft2
(N/m2
)
∆ = deformación del resorte, en grados (o salida del transductor en [mV])
b = (1/12 B), lbf·ft/º ó b = (1/B), N·m/º
k = 1/K, ft-3
(m-3
)
11. 11. INFORME
Para cada informe de ensayo de veleta debe incluir:
- Fecha del ensayo, personal que realizó el ensayo.
- Número de sondeo, número de muestra o de tubo, profundidad de la muestra, profundidad de
ejecución del ensayo de veleta, tipo de suelo de acuerdo con el ensayo D2488.
- Tamaño y forma de la veleta, número de resorte o transductor de torque.
- Curva de calibración o constantes del transductor y ajustes registrados.
- Máxima lectura de torque y lecturas intermedias si se requieren para la muestra inalterada.
- Gráficas de esfuerzo - deformación.
- Máxima lectura de torque para el ensayo en muestras remoldeadas y el número de revoluciones
empleadas para remoldear.
- Razón de rotación, razón de corte en las esquinas de las aspas de la veleta, tiempo de falla del
ensayo (rotación máxima - razón de rotación), donde resulte aplicable.
- Tipo de veleta empleada (fabricante y modelo).
- Anotaciones referentes a cualquier desviación del procedimiento estándar.
REFERENCIAS
American Society for Testing and Materials (2003). ASTM D4648-00 Standars test method for direct
shear test of soils under consolidated drained conditions. 2003 annual book of ASTM standards. Volume
04.08 Soil and Rock (1): D420 – D4912. ASTM.
inlb
mv
4,0
−
=B

Ensayo de veleta de campo 44
Para la ejecución de este ensayo se utiliza una veleta que consta de cuatro paletas de acero delgado, todas
del mismo tamaño, y que se encuentran soldadas a una varilla de acero la cual ocasiona el torque.
Inicialmente la veleta es presionada dentro del suelo y entonces, el torque es aplicado en la parte superior
de la varilla de torque. El torque se incrementa gradualmente hasta que el suelo falla.
En este ensayo se mide directamente la resistencia al corte del suelo al rotar la veleta que es introducida en
el suelo. Se puede obtener la resistencia pico y la resistencia residual que queda después de una falla y es
uno de los ensayos más útiles para obtener el valor de la resistencia al corte. Para mayor exactitud es
preferible realizar el ensayo en la misma forma cada vez que se ejecute para luego poderlo correlacionar.
Esto significa que debe utilizarse la misma velocidad de deformación (aproximadamente 0,1 grado por
segundo) y la misma demora en la iniciación del ensayo (preferiblemente más de 5 minutos).
2. PROPÓSITOS Y ALCANCE
El propósito del ensayo de veleta de campo es de obtener directamente, la resistencia al corte in situ no
drenada en suelos cohesivos rotando una veleta que es introducida al suelo, entonces el torque aplicado
por la veleta es medido y convertido a la resistencia al corte no drenada.
En casos de campo donde la resistencia al cortante en estado no drenado varía considerablemente con la
profundidad, las pruebas de cortante con veleta son extremadamente útiles. En un corto periodo es posible
establecer un patrón razonable de cambio de Cu con la profundidad. La resistencia al cortante no drenada
obtenida en una prueba de corte con veleta depende también de la velocidad de aplicación del torque.
3. MATERIALES Y EQUIPO
Aparato: La veleta de campo está constituida por cuatro paletas hechas de acero o aleaciones de acero
(niquel-cromo), las paletas pueden tener terminación recta o terminación en punta como muestra la Figura
1 donde:
• Diámetro de la veleta: D: 35 a 100 mm (1,5 pulg. a 4 pulg.)
• Diámetro del eje de la veleta: d: 12,5 a 16,5 mm.
• Altura de la veleta : H: 1D ≤ H ≤ 2.5D
• Angulo de terminación de la veleta: 0º ( rectangular) o 45º (inclinado)
Las veletas usadas por el U.S. Bureau of Reclamation presentan las siguientes dimensiones D=50,8 y H=
101,6 mm. ; D=76,2 mm. y H= 152,4 mm. ; D=101,6 mm. y H= 203,2 mm.
El diámetro de la veleta debe ser lo suficientemente grande para que se pueda llegar al torque máximo, por
ello es que el tamaño del diámetro depende de la consistencia del suelo. Mientras más blando sea el suelo
el diámetro será mayor. Si la veleta se introduce en hoyos perforados el diámetro corresponderá al
diámetro interno de la perforación. Se recomienda que para suelos débiles (Cu < 50 kN/m2
) el tamaño de
Ensayo de veleta de campo para suelos cohesivos (ASTM D2573-01)
Liliana Araceli Rodríguez Álvarez

Av=(R-r)e
R
As=pr²
e
2
2
)(4
R
rerR
V A
π
π+−
=
D
2D
L=10D
D
2D
L=10D
45°
Veleta de
terminación recta
Veleta de
terminación en punta
la paleta sea de 75 mm. de ancho y 150 mm. de longitud, mientras que para suelos más resistentes
(50<Cu< 100 kN/m2
) el tamaño debe ser de 50x100 mm.
Figura 2. Paletas de la veleta
Donde: VA: proporción de área de veleta
R: radio del cilindro de falla
r: radio del eje de la veleta
e: espesor de las paletas
Figura 1. Tipos de veleta
El espesor de las paletas debe ser menor a 3 mm (0,006 a 0,125 pulg.). El espesor promedio es 2 mm. El
borde externo de la paleta puede ser afilado para reducir la disturbancia durante la inserción de la veleta de
campo (ver Figura 2). El diámetro del eje de la veleta (d o 2r) o varilla de torque deberá ser menor a 17
mm. en la soldadura con las paletas y en el centro de la veleta no deberá ser mayor a 14 mm. VA que es la
proporción del área de la veleta (ver Figura 2) la cual tiene que ser menor al 12%. Si las cuchillas terminan
en punta y el eje de la veleta (d = 2r) reduce por la inclinación, VA deberá ser reducido a menos del 10 %.
El torque deberá ser aplicado a la varilla de torque la cual transmite el momento a la veleta, el aparato para
aplicar el torque esta dotado de una abrazadera la que se coloca en la soldadura del eje y las paletas .La
exactitud de la lectura del torque deberá ser tal que la variación producida no debe exceder de ± 1,0 KPa
(± 25 lb/ft2
) cuando se calcule la resistencia al corte. Si no se cuenta con un aparato para aplicar el torque
puede usarse una llave dinamométrica, si es que se aplica el torque manualmente entonces deberá
colocarse junto con los resultados de esfuerzos de corte un asterisco e indicar que el torque fue echo a
mano. Las varillas de torque conectan la veleta a la superficie, los diámetros típicos de estas varillas son
de 18 a 25 mm. (0,5 a 1 pulg) y deben ser del diámetro suficiente para que su límite elástico no sea
excedido cuando a la veleta es forzada a su máxima capacidad.
La varilla de la veleta y las extensiones pueden protegerse con una camisa para evitar que se adhiera el
suelo durante la aplicación de la torsión.

Figura 3. Veleta de campo
4. CALIBRACIÓN DEL APARATO
El aparato con el cual se mide el torque tiene que ser calibrado regularmente. Para conducir la calibración
se inserta una varilla la que ocasiona un momento de giro en el aparato, colgar pesos conocidos y con un
radio dado (Rw) hacer mediciones de torque que se comparan con los momentos aplicados (T = W*Rw).
El aparato de medición del torque deberá ser calibrado regularmente y los registros de las calibraciones
deben estar siempre disponibles antes, durante y después de la realización de la prueba. Si el aparato de
medición del torque fuese dañado y/o reparado nuevamente deberá ejecutarse una calibración.
En el reporte debe figurar el día de la calibración, los datos de la calibración y el tiempo de uso del aparato
desde la última calibración.
5. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
1. La prueba puede ser realizada en un hoyo previamente perforado a rotación, posteriormente se
presiona la veleta desde la superficie o se puede perforar con la camisa de la veleta.
2. Perforar hasta una profundidad tal que la punta de la veleta pueda penetrar el suelo hasta alcanzar una
profundidad de por lo menos 5 veces el diámetro exterior del hoyo. Si la veleta cuenta con una camisa
se debe avanzar hasta una profundidad de por lo menos 5 veces el diámetro de la camisa y que sea
menor que la profundidad deseada.
3. Para llegar a la profundidad deseada de ensayo avanzar con un solo empuje. La veleta puede ser
presionada sin necesidad de golpear, rotar o vibrar. En esta operación no debe aplicarse ningún torque.
4. Después de que se ha alcanzado la profundidad de ensayo hasta que inicie la rotación no deben pasar
más de 5 minutos. Con la veleta en posición aplicar el torque a la veleta a una velocidad angular de
0,1 deg/seg. Esto requiere generalmente un tiempo de falla de 2 a 5 minutos, excepto en arcillas muy
blandas donde el tiempo de falla será de 10 a 20 minutos. En materiales rígidos, donde se alcanza la
falla en deformaciones pequeñas, para hallar una determinación razonable de las propiedades de
esfuerzo-deformación la velocidad angular tiene que ser reducida. Durante la rotación de la veleta,
mantenerla en un nivel fijo. Registrar el máximo torque .Con los aparatos de medición del torque y los
lectores manuales de deformaciones, registrar valores de torque intermedios en intervalos de 15
segundos o en frecuencias menores si las condiciones así lo permiten. Anotar todas las ocurrencias
inusuales durante la prueba, tales como desmoronamiento o la forma de la curva de carga.
5. Después de la determinación del máximo torque, rotar la veleta rápidamente con un mínimo de 5 a 10
revoluciones. La determinación de la resistencia remoldeada deberá empezar inmediatamente una vez
que se haya completado una rápida rotación y no mas que 1 minuto después de los procesos de
remoldeado.

3
max
7
6
)(
D
T
S fvu
π
=
fvuS )(
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
++
=
H
i
D
i
D
D
T
S
BT
fvur
6
)cos()cos(
*12
)(
2
max
π
fvurS )(
fvuS )(
fvurS )(
fvurS )(
6. La zona de muestreo deberá ser inspeccionada y a menudo se suele encontrar evidencias de la zona de
corte. Si la muestra es recuperada y la zona de corte es detectada, describir la muestra de suelo (D
2488) y el suelo dentro la zona de corte.
Llevar a cabo pruebas de veleta en muestras remoldeadas y no disturbadas en intervalos de no menos de
0,5 a 0,75 metros en el perfil del suelo cuando las condiciones permitan la prueba de la veleta. No debe
llevarse a cabo la prueba de veleta en aquellos suelos que permitan drenaje o dilatancia durante el periodo
de la prueba, tales como arcillas rígidas, arenas o limos arenosos o suelos donde existan cantos rodados y
coluvios ya que los resultados no son confiables. Sowers & Royster (1978) indican que la resistencia al
cortante medida en el ensayo con veleta puede ser un 30% mayor que la medida por otros métodos.
6. CÁLCULOS
− Calcular la resistencia al corte no drenada (S uv) de la siguiente manera
Para una veleta rectangular cuya relación H/D es igual a 2 utilizar la ecuación (1)
(1)
Donde : resistencia al corte no drenada de la veleta
Tmax: valor máximo del torque medido corregido por el aparato y la fricción de la
varilla
D: diámetro de la veleta (Figura 1)
La expresión general para cualquier tipo de veleta puede ser calculada con la ecuación (2):
(2)
Donde: : resistencia al corte no drenada de la veleta
Tmax: valor máximo de torque medido corregido por el aparato y la fricción de la varilla
D: diámetro de la veleta (Figura 1)
H: altura de la veleta (Figura 1)
iT : ángulo de inclinación en la parte superior de la veleta ( Figura 1)
iB: ángulo de inclinación en la parte inferior de la veleta (Figura 1)
− La resistencia pico al corte en estado no drenado es calculada con el máximo torque
registrado para la primera carga de la prueba de veleta. La resistencia al corte no drenada pico de la
prueba de veleta de campo necesita ser multiplicada por un factor de corrección (µ) para dar un valor
movilizado de resistencia al corte no drenada (Su)campo. En los reportes es indispensable indicar cuales
son datos de campo y cuales son datos corregidos.
− La resistencia al corte no drenada remoldeada es calculada después de rotar la veleta como se
especifica en el punto 5 con las fórmulas anteriores y midiendo el torque residual. Los esfuerzos de
corte remoldeados pueden ser reportados como resistencia al corte no drenada sobre muestra
remoldeada .
− Sensitividad (ST): Calcular la sensitividad de los suelos con la ecuación (3) :

fvuS )(
fvur
fvu
Tfv
S
S
S
)(
)(
=
fvurS )(
(3)
Donde: STfv: Sensitividad (adimensional)
: Resistencia pico al corte en estado no drenado
: Resistencia al corte en estado no drenado sobre muestra remoldeada
7. VALIDEZ
Por la naturaleza de esta prueba los datos obtenidos no presentan precisión alguna.
Para cada registro de ensayo de veleta de campo deben anotarse las siguientes observaciones:
− Día de la prueba
− Número de perforación o sondeo
− Tamaño y forma de la veleta (doble inclinación, simple inclinación o
rectangulares)
− Profundidad de la punta de la veleta
− Profundidad de la punta de la veleta bajo la camisa o el fondo del hoyo
− Tiempo desde el final de la penetración hasta el inicio de la rotación
− Lectura del torque máximo y lecturas intermedias si la prueba de corte no
disturbada así lo requiere
− Tiempo de falla del suelo
− Resistencia pico al corte en estado no drenado (Su)fv
− Resistencia remoldeada , número de revoluciones
− Tasa de remoldeado
− Lectura de máximo torque para las pruebas remoldeadas
− Resistencia remoldeada (Sur)fv
− Determinaciones de la fricción
− Sensitividad STfv
− Notas de cualquier desviación de los procedimientos Éstandar
Además, deberá hacerse un reporte que contenga los datos de rotación del aparato de torque. Este
reporte deberá también incluir gráficas y tablas mostrando los valores de resistencia. También debe
incluir una descripción del equipo de la veleta y los métodos de avance, si existe la presencia de una
camisa, una descripción de la aplicación y medición del torque, cálculos que incluyan las mediciones
de fricción en las varillas, notas en la resistencia a la presión de la veleta, información de la
calibración para el aparato de medición del torque, número de perforación, localización, condiciones
del suelo, referencias de elevación, método con el que se realiza el hoyo.
9. FACTOR DE CORRECCIÓN DE LA VELETA
La resistencia medida por la veleta debe ser corregida antes de ser utilizada en análisis de estabilidad
de taludes que se compongan de suelos blandos, capacidad portante y excavaciones en arcillas blandas
(Bjerrum, 1972, 1973). La resistencia al corte movilizada está dada por la ecuación (4):

fvuvmovilizada s )(µτ =
5.0
)(05.1 IPbv −=µ
ftb log0075.0015.0 +=
5.0
)(045.005.1 IPv −=µ
Factordecorrecciondelaveleta,µR
0 20 40 60 80 100 120
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Correccion para
taludes bajo tasas
normales de
construccion
tf = tiempo de falla
10
100
10³
104
Índice de plasticidad
(4)
Donde vµ es el factor de corrección empírico que está relacionado con el IP (índice de plasticidad)
y/o el límite líquido y otros parámetros de cálculos anteriores del caso histórico de fallas registradas.
La sensitividad, ST, está basada en la proporción de resistencias pico y remoldeadas no corregidas.
La ecuación (5) (Chandler, 1988) está basada en una revisión extensiva de los factores y relaciones
que afectan las mediciones de veleta y se recomienda su uso en arcillas y limos donde el IP > 5% .
(5)
El parámetro b es un factor que depende del tiempo de falla (tf, en minutos) en la falla real (no en la
medida en la prueba de campo) y está dada por la ecuación (6) :
(6)
Figura 4. Factor de corrección propuesto para datos de veleta de corte en campo sin corregir versus el
índice de plasticidad (Chandler, 1988)
Las relaciones combinadas se muestran en la Figura 4, y como una guía puede usarse que para
taludes de suelo blando se asocia normalmente un tf de 104
minutos porque durante el tiempo de
construcción se usa un gran equipo. Para este caso, usar la ecuación (7):
(7)
10. REFERENCIAS
ASTM, American Society for Testing and Materials (2003) D421: Standard Practice for Dry Preparation
of Soil Samples for Particle-Size Analysis and Determination of Soil Constants 2003 Annual Books of
ASTM Standards, Volume 04.08 Soil and Rock (I): D420 – D4912. ASTM.
ASTM, American Society for Testing and Materials (2003) D422: Standard Test Method for Particle Size
Analysis of Soi 2003 Annual Books of ASTM Standards, Volume 04.08 Soil and Rock (I): D420 –
D4912. ASTM.
Braja M. Das (1997) Advanced Soil Mechanics Second Edition Taylor & Francis.
Roy Whitlow (1994) Fundamentos de Mecánica de Suelos. Segunda Edición Compañía Editorial, S.A. De
C.V. México.

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