Ensayo de-corte-directo

Yordiz Santos Muñoz
ENSAYO DE CORTE
DIRECTO
ASTM D 3080



                  ÍNDICE
OBJETIVO
Determinar la Cohesión y el Ángulo de Rozamiento
Interno, que permitan establecer la resistencia al corte
de los suelos ensayados.
DESCRIPCIÓN 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.
EQUIPO
   Dial de Corte Horizontal.
   Dial de Corte Vertical.
   Pesas de carga.
   Horno.
   Cuchillo y arco con alambre acerado.
   Muestra inalterada.
   Máquina de corte Directo (Placa de 5x5x5, caja de
    corte).
    El aparato de corte directo, consta de una caja de
    corte y dispositivos para aplicación de cargas
    verticales y horizontales, así como también
    deformimetros verticales y horizontales.
Máquina de Corte Directo
Diagrama Esquemático de la Caja de Corte Directo.
TÉCNICA DEL ENSAYO
Preparación de las muestras:

   El ensayo se puede realizar sobre muestras
    inalteradas a fin de obtener resultados que se
    aproximen a las características que tiene el suelo
    en su estado natural.
   También es posible realizarlo sobre muestras
    alteradas,    previamente     preparadas   en   el
    laboratorio, a fin de obtener características
    similares de compacidad y contenido de humedad a
    los que tendrá el material puesto en obra.
   Además se puede ensayar la muestra tal como viene
    del campo, o como haya sido preparada en el
    laboratorio, utilizando el molde respectivo o tallando
    4   probetas       cuadradas   con   las    siguientes
    dimensiones: 5x5x1.8 cm.

   Seguidamente se determina el peso, el volumen y el
    contenido    de  humedad      de     la   muestra
    correspondiente.
Procedimiento del Ensayo:

   Colocar la muestra en la caja de corte directo e
    inmovilizarla con la ayuda de los seguros.
   A seguir colocamos la placa con los resaltos sobre la
    muestra.
   Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto
    y situar sobre ella, el yugo de aplicación de la carga
    vertical. Bajar dicho yugo, con la ayuda del tornillo
    de seguridad de la palanca de carga.
   Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un
    deflectómetro para medir las deformaciones
    verticales de la caja.
   Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar
    una presión vertical prevista. Leer el asiento
    registrado en el deflectómetro vertical.
   Mover el volante del aparato hasta que el pistón
    toque la caja.
   Encerar el deflectómetro de desplazamiento vertical
    y el del anillo de carga.
   Quitar los seguros de la caja.
   Comenzar el corte con una velocidad constante,
    equivalente a 1 división del anillo por segundo
    (0.002 mm/seg.).
   Tomar lecturas del deflectómetro de deformaciones
    horizontales, verticales y del anillo de carga cada 30
    divisiones (30 segundos).
   El    corte   se  continúa    hasta   alcanzar   una
    estabilización de las lecturas del deflectómetro del
    anillo de carga o hasta separar las dos unidades de
    la caja de 6 mm.
    Después de descargar el aparato accionando el
    volante en sentido contrario. Quitar el deflectómetro
    de corrimiento vertical. Quitar la caja de yugo y
    desmontar la caja de corte.
   Las cargas en el plano de corte pueden conocerse
    mediante el ábaco respectivo.
   Estas operaciones se repiten tres o cuatro veces,
    diferenciándose los ensayos en la presión vertical
    aplicada.
CÁLCULOS
   La Fuerza Cortante en el estrato de suelo puede ser
    calculada con la siguiente expresión:

    Fuerza Cortante = Anillo de Carga * Factor de Calibración

    Donde el factor de calibración es 0.134161

   La Resistencia al Esfuerzo Cortante se determina
    mediante la expresión:

        Resistencia Esfuerzo Cortante = Fuerza Cortante
                                              25
CRITERIO DE RUPTURA
     Esfuerzos
    Tangenciales


Máximo
     Esfuerzo de Corte




                         Deformación Tangencial
Esquema de Corte Directo
Determinación de la Cohesión c y del Ángulo φ




           Curva Intrínseca




c
   Durante el corte se presenta a veces un
    aumento de volumen, el motivo es que los
    granos de suelo, se encuentran lubricados y
    para que pueda producirse un desplazamiento
    entre ellos, tienen que desencajarse los unos
    de los huecos de los otros, este fenómeno se
    conoce como Dilatancia Positiva o simplemente
    Dilatancia.

    Mediante el gráfico siguiente se determinan los
    esfuerzos    de    corte   pico,   residuales y
    característicos de Dilatancia del Material:
Movimiento de los Granos de una Arena
 Densa sometida a Esfuerzo Cortante
EJEMPLO
En una caja de corte directo que tiene 36 cm2 de área
se observaron los siguientes valores durante los
ensayos de una muestra de arcilla arenosa inalterada.




     V     N
    Kg.   Kg.      Determinar:
     9    12.5
                   o La cohesión (c)
    18    15.5
                   o Ángulo de rozamiento interno ( )
    27    18.5

    36    22.5

    45    25.5
N                 V
      A                 A


 V         N
Kg.       Kg.

9         12.5   0.25       0.3472

18        15.5   0.50       0.4305

27        18.5   0.75       0.5138

36        22.5   1.00       0.625

45        25.5   1.25       0.708
CORTE DIRECTO

0,8
0,7                                                              0,708
0,6                                                      0,625
0,5                                         0,5138
0,4                               0,4305
                   0,3472
0,3
          0,25
0,2
0,1                                           c = 0.25
  0
                                           0.75
      0                     0,5                      1                   1,5


                       0.5138 0.25
                 Tag                              0.35173
                          0.75 0
                   19.3784o
FORMATOS DE
LABORATORIO
Ensayo de-corte-directo
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Ensayo de-corte-directo

  • 2. OBJETIVO Determinar la Cohesión y el Ángulo de Rozamiento Interno, que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos ensayados.
  • 3. DESCRIPCIÓN 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.
  • 4. EQUIPO  Dial de Corte Horizontal.  Dial de Corte Vertical.  Pesas de carga.  Horno.  Cuchillo y arco con alambre acerado.  Muestra inalterada.  Máquina de corte Directo (Placa de 5x5x5, caja de corte). El aparato de corte directo, consta de una caja de corte y dispositivos para aplicación de cargas verticales y horizontales, así como también deformimetros verticales y horizontales.
  • 6. Diagrama Esquemático de la Caja de Corte Directo.
  • 7. TÉCNICA DEL ENSAYO Preparación de las muestras:  El ensayo se puede realizar sobre muestras inalteradas a fin de obtener resultados que se aproximen a las características que tiene el suelo en su estado natural.  También es posible realizarlo sobre muestras alteradas, previamente preparadas en el laboratorio, a fin de obtener características similares de compacidad y contenido de humedad a los que tendrá el material puesto en obra.
  • 8. Además se puede ensayar la muestra tal como viene del campo, o como haya sido preparada en el laboratorio, utilizando el molde respectivo o tallando 4 probetas cuadradas con las siguientes dimensiones: 5x5x1.8 cm.  Seguidamente se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la muestra correspondiente.
  • 9. Procedimiento del Ensayo:  Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con la ayuda de los seguros.  A seguir colocamos la placa con los resaltos sobre la muestra.  Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella, el yugo de aplicación de la carga vertical. Bajar dicho yugo, con la ayuda del tornillo de seguridad de la palanca de carga.  Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un deflectómetro para medir las deformaciones verticales de la caja.  Colocar en la palanca las pesas necesarias para dar una presión vertical prevista. Leer el asiento registrado en el deflectómetro vertical.
  • 10. Mover el volante del aparato hasta que el pistón toque la caja.  Encerar el deflectómetro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga.  Quitar los seguros de la caja.  Comenzar el corte con una velocidad constante, equivalente a 1 división del anillo por segundo (0.002 mm/seg.).  Tomar lecturas del deflectómetro de deformaciones horizontales, verticales y del anillo de carga cada 30 divisiones (30 segundos).
  • 11. El corte se continúa hasta alcanzar una estabilización de las lecturas del deflectómetro del anillo de carga o hasta separar las dos unidades de la caja de 6 mm. Después de descargar el aparato accionando el volante en sentido contrario. Quitar el deflectómetro de corrimiento vertical. Quitar la caja de yugo y desmontar la caja de corte.  Las cargas en el plano de corte pueden conocerse mediante el ábaco respectivo.  Estas operaciones se repiten tres o cuatro veces, diferenciándose los ensayos en la presión vertical aplicada.
  • 12. CÁLCULOS  La Fuerza Cortante en el estrato de suelo puede ser calculada con la siguiente expresión: Fuerza Cortante = Anillo de Carga * Factor de Calibración Donde el factor de calibración es 0.134161  La Resistencia al Esfuerzo Cortante se determina mediante la expresión: Resistencia Esfuerzo Cortante = Fuerza Cortante 25
  • 13. CRITERIO DE RUPTURA Esfuerzos Tangenciales Máximo Esfuerzo de Corte Deformación Tangencial
  • 14. Esquema de Corte Directo
  • 15. Determinación de la Cohesión c y del Ángulo φ Curva Intrínseca c
  • 16. Durante el corte se presenta a veces un aumento de volumen, el motivo es que los granos de suelo, se encuentran lubricados y para que pueda producirse un desplazamiento entre ellos, tienen que desencajarse los unos de los huecos de los otros, este fenómeno se conoce como Dilatancia Positiva o simplemente Dilatancia. Mediante el gráfico siguiente se determinan los esfuerzos de corte pico, residuales y característicos de Dilatancia del Material:
  • 17. Movimiento de los Granos de una Arena Densa sometida a Esfuerzo Cortante
  • 19. En una caja de corte directo que tiene 36 cm2 de área se observaron los siguientes valores durante los ensayos de una muestra de arcilla arenosa inalterada. V N Kg. Kg. Determinar: 9 12.5 o La cohesión (c) 18 15.5 o Ángulo de rozamiento interno ( ) 27 18.5 36 22.5 45 25.5
  • 20. N V A A V N Kg. Kg. 9 12.5 0.25 0.3472 18 15.5 0.50 0.4305 27 18.5 0.75 0.5138 36 22.5 1.00 0.625 45 25.5 1.25 0.708
  • 21. CORTE DIRECTO 0,8 0,7 0,708 0,6 0,625 0,5 0,5138 0,4 0,4305 0,3472 0,3 0,25 0,2 0,1 c = 0.25 0 0.75 0 0,5 1 1,5 0.5138 0.25 Tag 0.35173 0.75 0 19.3784o