UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILMECANICA DE SUELOS 2 PRACTICAS DE LABORATORIO

ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELOS FRICCIONANTES

HORARIO: MARTES 11-1 PMJEFE DE PRACTICAS: JUAN CARLOS ZEVALLOS ARONIALUMNO: JUNIOR OCTAVIO SARAZA RAMOS

INFORME N1ENSAYO DE CORTE DIRECTO EN SUELOS FRICCIONANTESNORMA: ASTM D3080

1. OBJETIVOS

Aprender a realizar el procedimiento para el ensayo de corte directo

Determinar el ngulo de rozamiento interno y cohesividad de un suelo friccionante, los cuales son parmetros de la resistencia de un suelo granular.

2. MARCO TEORICO

El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas como son: induce la ocurrencia de una falla a travs de un plano de localizacin predeterminado. Sobre este plano actan un esfuerzo normal debido a una carga vertical aplicada externamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicacin de una carga horizontal . Estos esfuerzos se calculan como:

Donde es el rea nominal de la muestra y usualmente no se corrige para tener en cuenta el cambio de rea causada por el desplazamiento lateral de la muestra . Estos esfuerzos deberan satisfacer la ecuacin de Coulomb:

Como en la ecuacin de Coulomb existen dos cantidades desconocidas (y ), se requiere obtener dos valores, como mnimo, de esfuerzo normal y esfuerzo cortante para obtener una solucin.

Como el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal tienen el mismo significado dado en la construccin del circulo de Mohr, en lugar de resolver una serie de ecuaciones simultaneas para y , es posible dibujar en un plano de ejes coordenados los valores de contra para los diferentes ensayos, dibujar una lnea a travs del lugar geomtrico de los puntos, y establecer la pendiente de la lnea como ngulo y el intercepto con el eje como la cohesin . As se consigue una solucin grfica de la ecuacin de Coulomb. Para materiales no cohesivos, la cohesin debera ser cero por definicin y la anterior ecuacin se convierte en:

Los ensayos de corte directo pueden clasificarse como sigue:

Ensayos no consolidados-no drenados o ensayos U. El corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo la carga normal . Si el suelo es cohesivo, y saturado, se desarrollara exceso de presin de poros. Este ensayo es anlogo al ensayo triaxial no consolidado-drenado.

Ensayo consolidado- no drenado. Se aplica la fuerza normal, y se observa el movimiento vertical del deformmetro hasta que pare el asentamiento antes de aplicar fuerza cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos triaxial consolidado-no drenado y consolidado drenado.

Ensayo consolidado-drenado. La fuerza normal se aplica y se demora la aplicacin del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuacin la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poros en la muestra. Este ensayo es anlogo al ensayo triaxial consolidado-drenado.

Para suelos no cohesivos, estos tres ensayos dan el mismo resultado, este la muestra saturada o no, y por supuesto, si la tasa de aplicacin del corte no es demasiado rpida. Para materiales cohesivos, los parmetros de suelos estn marcadamente influidos por el mtodo de ensayo y por el grado de saturacin, y por el hecho de que el material este normalmente consolidado o sobreconsolidado. Generalmente, se obtienen para suelos sobreconsolidados dos conjuntos dos conjuntos de parmetros de resistencia - un conjunto para ensayos hechos con cargas inferiores a la presin de preconsolidacin y un segundo juego para cargas normales mayores que la presin de preconsolidacin. Donde se sospeche la presencia de preconsolidacion en un suelo cohesivo sera aconsejable hacer seis o ms ensayos para garantizar la obtencin de los parmetros adecuados de resistencia al corte.Las inexactitudes del ensayo y los efectos de tensin superficial de los materiales hmedos no cohesivos a menudo producen una valor de cohesin (aparente), que debera despreciarse a menos que sea ms de 10 a 15 kPa.

3. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

3.1 Caja de corte3.2 Equipo de corte

3.3 Tamiz N103.4 Bandejas

3.5 Cucharas3.6 Balanza electrnica

4. PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO

1. Pesar un plato grande de arena seca con suficiente material para hacer por lo menos tres ensayos a la misma densidad.

2. Ensamblar cuidadosamente la caja de corte y fijar la caja en posicin. Obtener la seccin transversal de la muestra.3. Colocar cuidadosamente la arena en la caja de corte hasta cerca de 5mm del borde de la superficie del anillo y colocar el pistn de carga (incluyendo la piedra porosa) sobre la superficie del suelo. Verificar la nivelacin del pistn o bloque de carga.4. Aplicar la carga normal deseada y colocar el dial para determinar el desplazamiento vertical (con precisin de 0.01mm por divisin). Recordar incluir el peso del pistn de carga y la mitad superior de la caja de corte como parte del peso .

5. Separar dos partes de la caja de corte desplazando los tornillos espaciadores que se encuentran en la parte superior de la caja de corte. El espacio debera ser ligeramente superior que el tamao ms grande de partculas presente en la muestra. A continuacin se debe fijar el bloque de carga apretando los tornillos de fijacin provistos para tal propsito a los lados de la parte superior de la caja de corte. Inmediatamente despus separar los tornillos espaciadores de manera que se libere la parte inferior de la caja de corte, y el bloque o pistn de carga se encuentran actuando sobre la muestra de suelo. 6. Ajustar el deformimetro de caratula (0.01mm/divisin) para medir el desplazamiento en cortante.

7. Para ensayos saturados, saturar la muestra llenando la caja de corte y permitiendo transcurrir suficiente tiempo para que tenga lugar la saturacin. Asegurarse que las piedras porosas que se encuentran en la caja de corte estn saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna humedad.

8. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformimetro de carga, del deformimetro de desplazamiento cortante. Si el ensayo es del tipo deformacin unitaria controlada, se deben tomar esas lecturas a desplazamientos horizontales de: 5, 10, y cada 10 20 unidades de desplazamiento horizontal.9. Utilizar una tasa de deformacin unitaria de orden 0.5 a no ms de 2mm/min. No utilizar tasas de deformacin unitaria mas rpidas, pues existe el peligro de que se presente el pico de carga cortante entre dos lecturas. La tasa de deformacin unitaria debera ser tal que la muestra falle entre 3 y 5mm.

10. Retirar la arena de la caja de corte y repetir los pasos sobre por lo menos dos muestras adicionales y a una densidad ojala dentro de los 5g y no ms de 10g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer ensayo. Asegurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utilizando las marcas de referencia. En el paso cuatro usar un valor diferente de para cada ensayo (se sugiere doblar la carga exterior)

11. Pesar el recipiente de arena para determinar el peso exacto del material utilizado en la muestra. Obtener a continuacin una referencia del espesor de la muestra de suelo marcando en varios puntos el borde del pistn bloque de carga alrededor del permetro con respecto a la caja de corte.

5. MEMORIA DE CLCULO

Los siguientes clculos son aplicables tanto a suelos cohesivos como no cohesivos.Calcular el esfuerzo normal nominal como:

Donde = rea de la seccin transversal de la muestra de suelo en la caja de corte. = carga total normal incluido el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte.

Dibujar una curva de desplazamiento horizontal contra la fuerza cortante horizontal para obtener el mayor valor de la fuerza cortante ultima. Para calcular esfuerzo cortante como:

Estado de suelo: seco. Muestra de suelo: alterada.Datos del ensayo:: Peso(kg-f)204080120

Lectura del deformimetro horizontal (0.01mm)Deformimetro de carga (0.3kg-f)

0000

20111896

402395141

6028.5118170

8031134193.5

10033.5145212.5

12035.5154227

14038163238

16040171248

18042177256

20043185266

22044190273

24045.5196279

26046200285

28047204289.5

30047.5207293

32048209297

34048.5211299

36048.5213300.5

38048.5214301

40048.5215302

42048.5215301.5

44048.5215300

46048215

48047.5215

50047216

52046216

54046215

56046213

58045.5209

: Peso(kg-f)204080120

Deformacion horizontal (mm): Fuerza de corte horizontal(kg-f)

00000

0.23.305.428.8

0.46.9028.542.3

0.68.55035.451

0.89.3040.258.05

110.05043.563.75

1.210.65046.268.1

1.411.4048.971.4

1.612051.374.4

1.812.6053.176.8

212.9055.579.8

2.213.205781.9

2.413.65058.883.7

2.613.806085.5

2.814.1061.286.85

314.25062.187.9

3.214.4062.789.1

3.414.55063.389.7

3.614.55063.990.15

3.814.55064.290.3

414.55064.590.6

4.214.55064.590.45

4.414.55064.590

4.614.4064.50

4.814.25064.50

514.1064.80

5.213.8064.80

5.413.8064.50

5.613.8063.90

5.813.65062.70

(rea correspondiente a la seccin de la muestra de suelo): Peso(kg-f)204080120

: Esfuerzo normal (kg-f/cm^2)0.641.272.553.82

Deformacin horizontal (mm): Esfuerzo de corte horizontal (kg-f/cm^2)

00.000.000.000.00

0.20.110.000.170.92

0.40.220.000.911.35

0.60.270.001.131.63

0.80.300.001.281.85

10.320.001.392.03

1.20.340.001.472.17

1.40.360.001.562.28

1.60.380.001.632.37

1.80.400.001.692.45

20.410.001.772.54

2.20.420.001.822.61

2.40.430.001.872.67

2.60.440.001.912.72

2.80.450.001.952.77

30.450.001.982.80

3.20.460.002.002.84

3.40.460.002.022.86

3.60.460.002.042.87

3.80.460.002.052.88

40.460.002.062.89

4.20.460.002.062.88

4.40.460.002.062.87

4.60.460.002.060.00

4.80.450.002.060.00

50.450.002.070.00

5.20.440.002.070.00

5.40.440.002.060.00

5.60.440.002.040.00

5.80.430.002.000.00

Fuerza normal (kg-f)Lectura mxima de deformmetro de cargaFuerza cortante horizontal mxima(kg-f)

2048.514.55

8021664.8

12030290.6

Esfuerzo normal (kg-f/cm^2)Esfuerzo cortante mximo (kg-f/cm^2)

0.640.46

2.552.07

3.822.89

(Pendiente de la grfica)

De la ecuacin de la recta:

.. (Intercepto con el eje , cohesion)Modificando la anterior ecuacin:

6. CONCLUSIONES

1. El ngulo de rozamiento interno es de 37.47 grados.2. La cohesin del suelo grueso es de 0.0138, es bajo, natural de los suelos friccionantes.3. En este ensayo el rea de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa, sin que esto sea demasiado significativo ya que la mayora de las muestran fallan a deformaciones muy bajas.4. La superficie de falla real no es un plano, como se intent obtener con el tipo de caja de corte que se dise, ni tampoco tiene una distribucin uniforme del esfuerzo cortante a lo largo de la superficie de falla como tambin se supuso.

7. RECOMENDACIONES

Si el valor de cohesin es grande siendo el suelo un material no cohesivo, debera investigarse la razn para haber obtenido dicha cohesin.

El ensayo usa una muestra muy pequea, con el consiguiente resultado de que los errores de preparacin son relativamente importantes, por lo que se recomienda realizar de la mejor manera, el proceso de cuarteo.

Antes de comenzar el ensayo, es fundamental retirar los tornillos de sujecin en la caja de corte porque la maquina se malograra. Adems verificar que los deformimetros estn marcando cero, y por ultimo retirar el apoyo que se le da al peso para que el suelo sufra el esfuerzo de compresin.

Al momento de colocar la muestra en la caja de corte, evitar que sufra asentamiento excesivo y compactacin.

Es necesario verificar que el suelo dentro de la caja de corte, este uniformemente distribuido para que no sufra asentamientos que impidan aplicar correctamente la carga vertical, de ser as, hay que volver a colocar la muestra dentro de la misma.

El mximo nmero de vueltas que la aguja en el deformimetro de cargas puede dar es de 12. Estar atento a que dicho deformimetro no exceda tal cantidad.