laboratorio de corte directo
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8/13/2019 Laboratorio de Corte Directo
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO
I. OBJETIVO
Determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y
deformaciones que simulen las que existen o existirn en terreno producto de laaplicacin de una carga.
II. PROCEDIMIENTO
1. La caja de corte directo es utilizada en los ensayos de corte rectilneo, en loscuales se trata de obtener la ruptura del cuerpo siguindose un plano fijado.
2. Se debe tallar por lo menos tres especmenes cbicos evitando destruir laestructura original del suelo. Las dimensiones de los especmenes dependen deltamao de la caja de corte directo a emplearse.
3. El cuerpo de prueba es un cubo de 50mm x 50mm x 30mm
4. Se toman las medidas de los especmenes preparados
5. Pesamos todas las muestras o especmenes.
6. Para que los especmenes no pierdan su humedad natural deben estar guardadosen una caja hermtica que conserve la humedad hasta el momento e que serealice el ensayo con cada espcimen.
7. Cogemos el primer espcimen lo colocamos en la caja de corte. La caja de corte
aplica una fuerza horizontal sobre la muestra.
8. La muestra es colocada entre dos medias cajas. Mviles la una con relacin a laotra y sin contacto entre ellas.
9. Se aplica al cuerpo de carga por medio de un pistn ubicado sobre la media cajasuperior un esfuerzo de compresin N y un esfuerzo horizontal T siguiendo elplano de separacin de las dos medias cajas.
10. Luego el compresor ejerce una fuerza para continuar.
11. Esta fuerza nos da el esfuerzo principal en direccin vertical.
12. Los datos que anotamos son los esfuerzos que la mquina digital nos da amedida que va aumentando la presin sobre el espcimen.
13. Lo mismo se procede a hacer con el resto de muestras
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14. Repitiendo el ensayo sobre varios cuerpos o especmenes de prueba de la mismamuestra, se puede obtener varios puntos para trazar la recta de Coulomb.
15. Repitiendo el ensayo sobre varios cuerpos de prueba de la misma muestra, sepuede obtener varios puntos para trazar la recta de Coulomb.
16. Pesamos las muestras para calcular su contenido de humedad y peso especfico.
17. Al final cuando hemos obtenido los valores de las deformaciones realizamos unagrfica (Deformacin horizontal-versus- Esfuerzo cortante)
III. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
Mquina de corte directo, capaz de sujetar la probeta entre dos piedrasporosas, medir las cargas normales, medir cambios de espesor, medirdesplazamientos y permitir el drenaje a travs de las piedras porosas.
Cajas de corte, normalmente son cuadradas de 10 o 6 cm. de lado, o biencilndricas de 6, 10 16 cm. de dimetro, con sus respectivas piedras porosas.
Dos balanzas, una de 0,1 gr. de precisin; la otra de 0,01 gr.
Horno de secado con circulacin de aire y temperatura regulable capaz demantenerse en 110 5 C.
Cmara hmeda.
Herramientas y accesorios.
Equipo para compactar las probetas remoldeadas, diales de deformacin,agua destilada, esptulas, cuchillas enrasador, cronmetro, regla metlica,recipientes para determinar humedad, grasa.
Taras.
IV. MARCO TEORICO
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La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra desuelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirn enterreno producto de la aplicacin de una carga.
Para conocer una de esta resistencia en laboratorio se usa el aparato de corte directo,siendo el ms tpico una caja de seccin cuadrada o circular dividida horizontalmenteen dos mitades. Dentro de ella se coloca la muestra de suelo con piedras porosas enambos extremos, se aplica una carga vertical de confinamiento (Pv) y luego una cargahorizontal (Ph) creciente que origina el desplazamiento de la mitad mvil de la cajaoriginando el corte de la muestra (ANEXO 1).
El ensayo induce la falla a travs de un plano determinado. Sobre este plano de fallaactan dos esfuerzos:
un esfuerzo normal (n), aplicado externamente debido a la carga vertical (Pv). un esfuerzo cortante (), debido a la aplicacin de la carga horizontal.
Estos esfuerzos se calculan dividiendo las respectivas fuerzas por el rea (A) de lamuestra o de la caja de corte y deberan satisfacer la ecuacin de Coulomb:
= c + n * Tg ( )
Segn esta ecuacin la resistencia al corte depende de la cohesin (c) y la friccininterna del suelo ().
Al aplicar la fuerza horizontal, se van midiendo las deformaciones y con estos valoreses posible graficar la tensin de corte (), en funcin de la deformacin () en el plano
de esta tensin de corte. De la grfica es posible tomar el punto mximo de tensin decorte como la resistencia al corte del suelo.
Los valores de se llevan a un grfico en funcin del esfuerzo normal (n), obteniendo
la recta intrnseca (figura 3.4.), donde va como ordenada y n como abscisa. El
ngulo que forma esta recta con el eje horizontal es el ngulo y el intercepto con eleje , la cohesin c.
Los ensayos de corte directo en laboratorio se pueden clasificar en tres tipos segnexista drenaje y/o consolidacin de la muestra, por lo tanto los valores de c y
dependen esencialmente de la velocidad del ensayo y de la permeabilidad del suelo.
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Ensayo no consolidado no drenado (UU).
Es un ensayo rpido, donde corte se inicia antes de consolidar la muestra bajo lacarga normal (Pv); el suelo es cohesivo y saturado, se desarrollar exceso de presinporos. Generalmente la recta intrnseca en el diagrama de contra horizontal, donde
=Cu. No se permite el drenaje de la muestra en todo ensayo.
Ensayo consolidado no drenado (CU).
En este ensayo se permite que la muestra drene se consolide durante la aplicacinde la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo de corte laspresiones intersticiales sean nulas, pero no durante la aplicacin del esfuerzocortante. La tensin de corte es rpida para que la presin de poros no puedadisiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelospermeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidacin(drenaje) para saber cuando se ha producido por completo.
Por lo tanto, la ecuacin de Coulomb se transforma en:
=ccu + * Tg ( cu ) = ccu + ( + ) * Tg (cu)
Ensayo consolidado drenado (CD).
La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo elensayo siendo las presiones instersticiales nulas durante la aplicacin del esfuerzocortante (=0), esto implica que: =, c=c, =.
Por otro lado, segn la forma en que se aplica el esfuerzo horizontal, los ensayos decorte se pueden clasificar en dos tipos.
Ensayos de tensin controlada. Se aplica el esfuerzo horizontal, se miden lasdeformaciones hasta llegar hasta la estabilizacin, luego se aumenta la fuerzahorizontal y as sucesivamente, hasta que llega el momento en que las deformacionesno se estabilizan, lo que nos indica que hemos sobrepasado la carga de rotura.
Ensayos de deformacin controlada. La mitad mvil de la caja se desplaza a unavelocidad determinada; los esfuerzos horizontales se van midiendo con un anillodinamomtrico conectado en serie con la fuerza horizontal
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V. DATOS OBTENIDOS
NUMERO DE ENSAYO ENSAYO N 01 ENSAYO N 02 ENSAYO N 03
1 Carga Aplicada 0.50 Kg/cm2 1.00 Kg/cm2 1.50 Kg/cm22 Nmero del tallador 2 1 1
3 Peso del tallador 69.12 g. 70.94 g. 69.49 g.
4 rea del tallador 19.32 cm2 20.36 cm2 19.22 cm2
5 Volumen del tallador 37.17 cm3 35.83 cm3 36.65 cm3
6 Peso del tallador + muestra 119.08 g. 122.45 g. 120.55 g.7 Nmero de Tara 10 6 12
8
Peso de tara + muestra
saturada 69.00 g. 69.02 g. 69.00 g.8 Peso de tara + muestra seca 69.44 g. 63.96 g. 67.11 g.9 Peso de la tara 19.70 g. 19.59 g. 19.42 g.
10 Gravedad de solidos 2.676 g/cm3 2.676 g/cm3 2.676 g/cm3
11 Relacin de Vacios 1.00 % 1.16 % 1.06 %
12 Grado de Saturacin 1.18 % 37.09 % 17.90 %
13 Contenido de humedad 0.44 % 16.09 % 7.07 %
14 Peso volumetrico seco 1.338 g/cm3 1.238 g/cm3 1.301 g/cm3
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ENSAYO N 01 ENSAYO N 02 ENSAYO N 03Dial Dial Fuerza Esfuerzo Dial Dial Fuerza Esfuerzo Dial Dial Fuerza Esfuerzo
Horiz. Corte cortante cortante Horiz. Corte cortante cortante Horiz. Corte cortante cortante
mm. mm. Kg. Kg/cm2 mm. mm. Kg. Kg/cm2 mm. mm. Kg. Kg/cm2
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
20 2 1.043 0.054 20 3 1.521 0.079 20 5 2.321 0.120
40 4 1.921 0.099 40 8 3.521 0.182 40 9 3.921 0.203
60 5 2.321 0.120 60 13 5.521 0.286 60 14 5.921 0.306
80 7 3.121 0.162 80 18 7.521 0.389 80 20 8.321 0.431
100 8 3.521 0.182 100 20 8.321 0.431 100 22 9.121 0.472
120 8.9 3.881 0.201 120 22 9.121 0.472 120 24 9.921 0.514
140 9.2 4.001 0.207 140 23 9.521 0.493 140 26 10.721 0.555
160 10 4.321 0.224 160 24 9.921 0.514 160 27 11.121 0.576
180 10.9 4.681 0.242 180 25 10.321 0.534 180 28 11.521 0.596
200 12 5.121 0.265 200 26 10.721 0.555 200 29 11.921 0.617
220 12 5.121 0.265 220 27 11.121 0.576 220 30 12.321 0.638
240 13.5 5.721 0.296 240 28 11.521 0.596 240 31 12.721 0.658
260 14.8 6.241 0.323 260 29 11.921 0.617 260 32 13.121 0.679
280 15 6.321 0.327 280 30 12.321 0.638 280 33 13.521 0.700
300 15 6.321 0.327 300 31 12.721 0.658 300 34 13.921 0.721
320 15.2 6.401 0.331 320 32 13.121 0.679 320 35 14.321 0.741
340 10.2 4.401 0.228 340 33 13.521 0.700 340 36 14.721 0.762
360 15 6.321 0.327 360 34 13.921 0.721 360 37 15.121 0.783
380 17 7.121 0.369 380 35 14.321 0.741 380 38 15.521 0.803
400 17.2 7.201 0.373 400 36 14.721 0.762 400 39 15.921 0.824
420 17.3 7.241 0.375 420 36 14.721 0.762 420 40 16.321 0.845
440 18.1 7.561 0.391 440 36 14.721 0.762 440 41 16.721 0.865
460 18.8 7.841 0.406 460 36 14.721 0.762 460 42 17.121 0.886
480 18.8 7.841 0.406 480 36 14.721 0.762 480 43 17.521 0.907
500 19 7.921 0.410 500 36 14.721 0.762 500 43 17.521 0.907
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RESUMEN
ESFUERZOS VS DEFORMACION
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
020
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
380
400
420
440
460
480
500
y = 0.4969x + 0.1961
0.000
0.500
1.000
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
ESFUERZO
DECORTE(Kg/cm2)
ESFUERZO NORMAL (Kg/cm2)
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ESPECIMEN
N
PESO ESFUERZO HUMEDAD GRADO DESATURACIN
%
ESFUERZO
VOLUME. SECO NORMAL NATURAL DE CORTE
g/ cm3 kg/ cm
2 % kg/ cm
2
N 01 1.338 0.50 0.44 1.18 0.410
N 02 1.238 1.00 16.09 37.09 0.762
N 03 1.301 1.50 7.07 17.90 0.907
COHESIN (Kg/m2) : 0.40
NGULO DE FRICCIN INTERNA (O) : 26.4
PROFUNIDAD CAPACIDAD ADMI-
EN METROS SIBLE DEL TERRENO
EN Kg/cm2
1.50 0.89
0.000
0.500
1.000
1.500
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00
ESFUERZODECO
RTE(Kg/cm2)
ESFUERZO NORMAL (Kg/cm2)
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ANEXOS