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• Daniel Cedeño

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y LA CONSTRUCCIÓN INGENIERÍA CIVIL INGENIERIA DE SUELOS INFORME: ENSAYO CORTE DIRECTO Fecha: 29 – 01-2015 I.

Tema: Ensayo de corte directo

II.

Objetivo: Determinar la cohesión y el ángulo de rozamiento interno, que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos ensayados.

III.

Introducción: La finalidad del ensayo de corte directo es determinar el ángulo de fricción, aplicando una carga para que el suelo se corte por cizallamiento y posteriormente determinar la cohesión. El ensayo consiste en someter una muestra de suelo de sección cuadrada de 2,5 cm de espesor, confinada lateralmente dentro de una caja metálica, a una carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (T), los cuales se aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano preestablecido por la forma de la misma caja. Se ensayan tres especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr. Principio del ensayo de corte directo: Consiste en hacer deslizar una porción de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la

acción de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano de movimiento.

IV.

Materiales y métodos: Materiales: -

Dial de corte horizontal Dial de Corte vertical Caja de cizalladura Máquina de corte directo (placa de 5x5x5, caja de corte) Equipo para determinar el contenido de humedad

Procedimiento: 1. Se ensayará la muestra tal como viene de campo, o como haya sido preparada en el laboratorio, utilizando el molde respectivo. 2. Se determina el peso, el volumen y el contenido de humedad de la muestra correspondiente. 3. Colocar la muestra en la caja de corte directo e inmovilizarla con los seguros. 4. Colocar la piedra porosa y la placa con los resaltos sobre la muestra. 5. Colocar la esfera de acero sobre la placa de reparto y situar sobre ella el yugo de aplicación de la carga vertical. 6. Sobre el yugo colocar el extremo móvil de un deflectómetro para medir las deformaciones verticales de la caja. 7. Encerar el deflectómetro de desplazamiento vertical y el del anillo de carga. 8. Tomar lecturas del deflectómetro de deformaciones horizontales, verticales y del anillo de carga cada 30 divisiones.

V.

Cálculos:



σ=

 τ=



VI.

Obtenidos los datos de carga y deformación horizontal se procede a obtener el esfuerzo normal: Fuerza Normal Área Se obtiene el esfuerzo cortante calculando: Fuerza cortante Área Se traza la gráfica que determina los parámetros de resistencia al corte:

Resultados:

ENSAYO 1 Presión Carga Horz(m (KN) m) 0,031 0,070 0,059 0,140

50 Kpa Vert(m Esfuerzo m) (kg/cm2) -0,875 0,126 -0,098 0,241

0,079 0,092

0,210 0,290

-0,123 -0,150

0,322 0,375

0,106 0,119

0,370 0,440

-0,175 -0,199

0,432 0,485

0,130 0,139

0,510 0,590

-0,223 -0,246

0,530 0,567

0,147 0,154 0,161

0,660 0,740 0,810

-0,269 -0,289 -0,305

0,600 0,628 0,657

0,160Presión 0,890 Carga(k Horz(m 0,174 0,960 N) m) 0,181 1,030 0,060 0,060 0,188 1,110 0,125 0,130 0,196 1,190 0,168 0,200 0,201 0,200 1,200 0,270 0,207 1,340 0,226 0,340 0,211 1,410 0,249 0,420 0,216 0,267 1,480 0,490 0,296 1,560 0,570 0,222 0,303 1,630 0,640 0,224 0,319 0,710 0,232 1,710 0,332 1,790 0,790 0,231 0,345 1,860 0,960 0,240 0,357 0,930 0,245 1,940 0,372 1,010 0,249 2,020 0,380 1,080 0,245 2,100 0,393 1,160 0,256 2,170 0,400 1,230 0,259 2,240 0,405 1,310 0,407 1,380 0,416 1,460 0,418 1,540 0,420 1,610 0,425 1,680 0,428 1,760 0,434 1,840 0,442 1,910 0,447 1,990 0,452 2,070 0,458 2,140 0,461 2,210

-0,321 100 Kpa 0,653 Vert(m Esfuerzo -0,339 0,710 m) (kg/cm^2) -0,360 0,738 -0,583 0,245 -0,380 0,767 -0,054 0,510 -0,399 0,799 -0,005 0,685 -0,415 0,820 -0,110 0,816 -0,429 0,844 -0,149 0,922 -0,446 0,861 -0,179 1,016 -0,461 0,881 -0,207 1,089 -0,237 1,207 -0,477 0,906 -0,263 1,236 -0,492 0,914 -0,287 1,301 -0,505 0,946 -0,311 1,354 -0,518 0,942 -0,330 1,407 -0,530 0,979 -0,352 1,456 -0,540 0,999 -0,371 1,517 -0,552 1,016 -0,391 1,550 -0,564 0,999 -0,408 1,603 -0,574 1,044 -0,426 1,632 -0,585 1,056 -0,442 1,652 -0,454 1,660 -0,466 1,697 -0,477 1,705 -0,486 1,713 -0,495 1,733 -0,503 1,746 0,511 1,770 -0,517 1,803 -0,526 1,823 -0,535 1,844 -0,544 1,868 -0,553 1,880

Presión Carga(k Horz(mm N) ) 0,117 0,050 0,199 0,130 0,260 0,200 0,309 0,270 0,347 0,340 0,379 0,420 0,408 0,490 0,432 0,560 0,462 0,640 0,490 0,710 0,515 0,780 0,538 0,860 0,560 0,930 0,579 1,000 0,599 1,080 0,617 1,150 0,632 1,230 0,649 1,300 0,663 1,370 0,678 1,450 0,691 1,520 0,702 1,590 0,715 1,670 0,729 1,750 0,741 1,820 0,752 1,900 0,763 1,980 0,770 2,060 0,779 2,130

Vert(m m)

150 Kpa Esfuerzo (kg/cm2) 0,477 0,812 1,061 1,260 1,415 1,546 1,664 1,762 1,884 1,999 2,101 2,194 2,284 2,362 2,443 2,517 2,578 2,647 2,704 2,765 2,818 2,863 2,916 2,973 3,022 3,067 3,112 3,141 3,177

0,789

2,210

3,218

Gráfica σ vs def horizontal 3.500 3.000 2.500 50

2.000 Esfuerzo normal (kg/cm2)

100 150

1.500 1.000 0.500 0.000 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 Deformación Horizontal (mm)

esfuerzo(kg/cm 2)

esfuerzo cortante máximo

0,51 1,02 1,53

1,056 1,88 3,218

Gráfica de la Envolvente para determinar la cohesión y la fricción 3.5 3

f(x) = 2.12x - 0.11

2.5 2 Esfuerzo Cortante τ

s Linear (s)

1.5 1 0.5 0 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Esfuerzo Normal σ

ENSAYO 2 Presión Carga Horz(m (KN) m) 0,035 0,070 0,057 0,140 0,073 0,220 0,082 0,290 0,096 0,370 0,106 0,440 0,112 0,520 0,113 0,590 0,116 0,670 0,124 0,750 0,127 0,820 0,129 0,900 0,132 0,970 0,137 1,050 0,140 1,120 0,144 1,200 0,148 1,270 0,160 1,350 0,169 1,420 0,176 1,500 0,181 1,570

Vert(m m) -0,408 -0,038 -0,057 -0,078 -0,090 -0,104 -0,117 -0,125 -0,133 -0,141 -0,149 -0,156 -0,163 -0,169 -0,174 -0,181 -0,187 -0,196 -0,210 -0,226 -0,241

50 Kpa Esfuerzo (kg/cm2) 0,143 0,232 0,298 0,334 0,392 0,432 0,457 0,461 0,473 0,506 0,518 0,526 0,538 0,559 0,571 0,587 0,604 0,653 0,689 0,718 0,738

0,187 0,192 0,196 0,201 0,208 0,214 0,219 0,223 0,227

1,650 1,720 1,800 1,870 1,950 2,020 2,100 2,170 2,250

-0,257 -0,272 -0,285 -0,300 -0,314 -0,328 -0,342 -0,353 -0,366

Presión Carga(kN) Horz(mm) 0,068 0,060 0,109 0,130 0,142 0,200 0,179 0,270 0,206 0,340 0,229 0,410 0,248 0,480 0,266 0,560 0,282 0,630 0,296 0,710 0,308 0,780 0,318 0,850 0,329 0,930 0,339 1,000 0,351 1,080 0,362 1,150 0,369 1,220 0,374 1,300 0,375 1,370 0,377 1,450 0,385 1,520 0,385 1,590 0,386 1,670 0,401 1,740 0,411 1,810 0,411 1,890 0,417 1,960 0,400 2,040 0,393 2,110 0,391 2,190

0,763 0,783 0,799 0,820 0,848 0,873 0,893 0,910 0,926

100 Kpa Esfuerzo Vert(mm) (kg/cm^2) -0,372 0,277 -0,063 0,445 -0,008 0,579 -0,104 0,730 -0,124 0,840 -0,143 0,934 -0,161 1,012 -0,178 1,085 -0,195 1,150 -0,210 1,207 -0,226 1,256 -0,239 1,297 -0,254 1,342 -0,266 1,383 -0,279 1,432 -0,289 1,477 -0,296 1,505 -0,303 1,525 -0,308 1,530 -0,312 1,538 -0,315 1,570 -0,320 1,570 -0,323 1,574 -0,328 1,636 -0,334 1,676 -0,342 1,676 -0,347 1,701 -0,352 1,632 -0,355 1,603 -0,357 1,595

Gráfica σ vs def horizontal 1.800 1.600 1.400 1.200 Esfuerzo normal (kg/cm2)

1.000

50

0.800

100

0.600 0.400 0.200 0.000 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 Deformación Horizontal (mm)

esfuerzo(kg/cm 2)

esfuerzo cortante máximo

0,5 1

0,46 1,48

Gráfica de la Envolvente para determinar la cohesión y la fricción 1.6 1.4

f(x) = 2.04x - 0.56

1.2 1 Esfuerzo Cortante τ

s

0.8

Linear (s)

0.6 0.4 0.2 0 0.40.50.60.70.80.9 1 1.1 Esfuerzo Normal σ

VII.

Conclusiones: Con los datos obtenidos en la práctica de laboratorio, la teoría revisada en clases, textos y la aplicación de diferentes fórmulas orientadas al cálculo se pudo determinar tanto el ángulo de rozamiento como la cohesión del suelo. ENSAYO 1 Cohesión Ángulo de Fricción ENSAYO 2 Cohesión Ángulo de fricción

DATOS 0 64° DATOS 0 64°

En este ensayo el ángulo de cohesión es muy alto al esperado y la cohesión tiende a cero por lo que de acuerdo al tipo de suelo, se debe considerar algún error tanto en el ensayo como en la aplicación de la muestra y su tipo de compactación. Sin embargo en un segundo ensayo donde la muestra no se compacto los resultados son los mismos. Esto puede deberse a una falla en el equipo, o a que se debe trabajar con cargas menores a 50 KN. VIII.

Recomendaciones: Se recomienda saber en qué tipo de suelo se está trabajando para tener valores aproximados a que comparar con los obtenidos. Se recomienda obtener los datos de esfuerzo cortante máximo observando bien la gráfica en el momento de falla.

IX.

Anexos: 1. Ensayos de contenido de humedad 2. Anexos Fotográficos

X.

Bibliografía

Bonifaz, H. (2014). ENSAYO CORTE DIRECTO. Escuela de ingenieria en construcción. (s.f.). Obtenido de http://icc.ucv.cl:8080/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_l aboratorio/ensayo_corte directo.pdf

Colombia, U. N. (s.f.). Ensayo de corte directo. Obtenido de http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-24.pdf

Equipo de corte directo

Caja para colocar la muestra de suelo