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[LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVILOtros materiales.-Como son cuchillo, calculadora, cámara fotográfic...
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  1. 1. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILTEMA: Practica N°2 “Ensayo de corte directo”N° DEL GRUPO :4CURSO :LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS IIDOCENTE : Ing. MANOLO ROMEROFECHA DE ENTREGA:09 Noviembre 2012INTEGRANTES : Flores Cardenas Flor Marissela 091355 Quispe Yuca Wilzohon 093137 Gonzales Vargas Danni 091581 HaytaraLeonRocio 090617 Labra Zuñiga Ruth Katerin 093127 Paucar Mamani Jhardy Joel 093131 Callo Palomino Roger 093111 CUSCO – PERÚ 2012 1
  2. 2. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVILINTRODUCCIONLa finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de unamuestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las queexisten o existirán en terreno producto de la aplicación de una carga.El ensayo de corte directo se realiza con el objetivo principal de determinar elvalor de la cohesión, así como el ángulo de fricción interna de un suelosometido a esfuerzo cortante.Este ensayo impone sobre un suelo condiciones idealizadas, o sea indica laocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado.Sobre este plano actúan dos fuerzas, una normal por una carga verticalaplicada y un esfuerzo cortante debido a la acción de una carga horizontal.Como el esfuerzo cortante y el esfuerzo normal tienen el mismo significado enla construcción del Círculo de Mohr, en lugar de resolver una serie deecuaciones para C y tanФ, es posible dibujar en un plano de ejes coordenadosestos valores para los diferentes ensayos y proponer promedio del valor de lacohesión en el corte en Y f por la pendiente de esta recta.Normalmente el ensayo se realiza sobre tres probetas de un mismo suelo,sometida cada una de ellas a una presión normal diferente, obteniéndose larelación entre la tensión tangencial de rotura y la tensión normal aplicada.La evaluación de la resistencia al esfuerzo normal y cortante del suelo, permitecuantificar parámetros necesarios para solucionar problemas relacionados conla resistencia del terreno, que nos permite analizar problemas de la estabilidadde suelos tales como: el estudio de estabilidad de taludes para carreteras, ladeterminación de la capacidad de soporte en cimentaciones, la presión lateralsobre estructuras de retención de tierras. En presente informe de laboratoriorealizado por nosotros, alumnos de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE SANANTONIO ABAD DEL CUSCO, en donde presentamos uno de los tresensayos para determinar La resistencia al esfuerzo cortante de suelo, como esel ensayo de corte directo que es un ensayo más preciso que el ensayo decompresión simple pero poco menos que el ensayo de compresión triaxial, perosu estudio es indispensable ya que los resultados son aproximados y nospueden dar una idea del comportamiento de suelo al ser sometido aesfuerzos(cortante y normal), a continuación aremos un ensayo con un tipo desuelo utilizando este tipo de ensayo y observaremos los resultados.El aparato empelado en esta prueba es el ideado por Casa Grande. La muestrainalterada se coloca en su interior y se somete a un esfuerzo tangencial a unacarga P. haciendo variar las cargas P, se van observando los correspondientesesfuerzos de rupturas de y con esos valores se traza la envolvente, de loscírculos de Mohr., que dará a conocer el valor de c, ordenada en el origen, y elángulo φ de inclinación de la línea. 2
  3. 3. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL1.-OBJETIVOS. Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante del Suelo en estudio, utilizando el ensayo de corte directo. Determinar la cohesión y el ángulo de fricción interna.2.-BASE TEORICAResistencia al corte de un sueloEsta resistencia del suelo determina factores como la estabilidad de un talud, lacapacidad de carga admisible para una cimentación y el empuje de un suelocontra un muro de contención.Ecuación de falla de CoulombCoulomb observo que si el empuje de un suelo contra un muro produce undesplazamiento en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto dedeslizamiento. El postulo que la máxima resistencia al corte, τf, en el plano defalla, está dada por: = c + σtgφ…..(1)Dónde:σ = Es el esfuerzo normal total en el plano de falla.υ = Es el ángulo de fricción del suelo (por ejemplo, arena)c = Es la cohesión del suelo (por ejemplo, arcilla).Esta es una relaciónempírica y se basa en la Ley de Fricción de A montón parael deslizamiento de dos superficies planas, con la inclusión de un término decohesiónc para incluir la Stiction propia del suelo arcilloso. En los materialesgranulares, c = 0 y por lo tanto:τf = σ tg υ Suelo granular----------(2)Contrariamente, en suelos puramente cohesivos, υ = 0, luego:τf = c Suelo cohesivo puro----------(3)Pero la ecuación (1) no condujo siempre a resultados satisfactorios, hasta queTerzagui publica su expresiónσ = σ‟ + U con el principio de los esfuerzosEfectivos (el agua no tiene cortante). Entonces:τf = c „+ σ‟ tg υ‟--------------(4) 3
  4. 4. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVILAPARATO DE CORTE DIRECTOPuesto que la resistencia al cortante depende de los esfuerzos efectivos, en elsuelo los análisis deben hacerse en esos términos, involucrando c‟ y υ‟, cuyosvalores se obtienen del ensayo de corte directo: Aplicando al suelo una fuerzanormal, se puede proceder a cizallarlo con una fuerza cortante. El movimientovertical de la muestra se lee colocando un deformimetro en el bastidor superior.El molde no permite control de drenaje, que en el terreno pueden fallar encondiciones de humedad diversas (condición saturada no drenada,parcialmente drenadas o totalmente drenadas), para reproducir las condicionesde campo se programa la velocidad de aplicación de las cargas. En arenas,como el drenaje es libre, el ensayo se considera drenado.3.-EQUIPOS Y MATERIALESMuestra de suelo inalterado.-La muestra fue obtenida del distrito de SanJerónimo, específicamente de las ladrilleras “Latesa” a una profundidadaproximada de 8.50 metros.Equipo de Corte.- Proporcionara medios para aplicar un esfuerzo normal a lascaras de la muestra. La máquina debe ser capaz de aplicar una fuerza cortantea la muestra a lo largo de un plano de corte predeterminado, cabe resaltar quepara este ensayo de utilizo un aparato tradicional. 4
  5. 5. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVILCaja de Corte.-También llamada como caja de cizalladura está hecha de aceroinoxidable de forma cuadrada. TAPA SUPERIOR CAJA DE CORTEMolde.- Tiene una forma cuadrada de dimensiones: 4,9cm de longitud del ladode la cara interna y 5cm de la cara externa.Deformímetro.- Nos proporciona los datos de deformación en 0.001pulg quemultiplicado por 25.4 nos da la deformación en milímetros. 5
  6. 6. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVILOtros materiales.-Como son cuchillo, calculadora, cámara fotográfica.4.-METODOPARA SUELO COHESIVO 1. Moldear cuidadosamente tres muestras de mismo tamaño y en loposible de la misma densidad, tomadas de una muestra de bloque grande, o de una muestra de tubo. Utilizar un anillo cortante de manera que el tamaño pueda ser controlado. Cualquier muestra con un peso apreciablemente diferente de las otras muestras debe descartarse y ensu lugar moldear otra muestra.2. Retroceder la separación y el agarre de los tornillos guía en la parte superiorde la caja de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de que las piedrasporosas están saturadas a menos que se vaya a ensayar un suelo seco. Medirlas dimensiones de la caja de corte para calcular el área de la muestra. 6
  7. 7. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL 2. Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. La muestra debe ajustar perfectamente en la caja y llenarla hasta cerca de 5 mm de la parte superior de la caja de corte. Colocar el bloque o pistón de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal P.4. Separar cuidadosamente las mitades de la caja de corte dejando unapequeñaseparación apenas mayor que el tamaño de la partículamás grandeque presente el suelo. Asegurarse de que la carga normal refleje la fuerzanormal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte.Tener cuidado al separar la caja de corte cuando se ensaya arcillas blandasporque parte del material puede salir de la caja por la zona de separación,utilizar en estos casos cargas verticales pequeñas.5. Colocar el deformimetro de deformación cortante, fijar en cero eldeformimetro.6. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformimetro decarga, desplazamiento de corte. Si el ensayo se hace a deformaciónunitariacontrolada tomar estas lecturas al desplazamientos horizontales de 5, 10 ycada 10 o 20 unidades del deformimetro de desplazamiento horizontal. Utilizaruna tasa de deformación unitaria del orden de 0.5-2 mm/min. 7
  8. 8. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL5.-RESULTADOS DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO MUESTRA N°1 CARGA VERTICAL 12.738 Kg DEFORMACION PESO QUE MARCA LA ESFUERZO DEL DIAL (mm) ROMANA (Kg) CORTANTE ( ) 0 0 0.00 0.127 1.0 0.04 0.254 2.0 0.08 0.381 3.8 0.16 0.508 4.3 0.18 0.635 5.8 0.24 0.762 6.1 0.25 0.889 7.5 0.31 1.016 8.0 0.33 1.143 8.7 0.36 1.27 11.0 0.46 1.397 14.0 0.58 1.524 21.8 0.91 1.651 29.5 1.23 1.778 36.8 1.53 1.905 40.0 1.67 2.032 43.8 1.82 2.159 45.9 1.91 MUESTRA N°2 CARGA VERTICAL 23.888 Kg DEFORMACION DEL PESO QUE MARCA LA ESFUERZO DIAL (mm) ROMANA (Kg) CORTANTE ( ) 0 0.0 0.0 0.127 4.0 0.2 0.254 6.0 0.2 0.381 8.5 0.4 0.508 10.0 0.4 0.635 12.0 0.5 0.762 13.8 0.6 0.889 16.0 0.7 1.016 18.3 0.8 1.143 20.0 0.8 1.27 22.8 0.9 1.397 30.5 1.3 8
  9. 9. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL 1.524 35.0 1.5 1.651 42.0 1.7 1.778 43.5 1.8 1.905 45.0 1.9 2.032 47.8 2.0 2.159 50.0 2.1 2.286 51.5 2.1 2.413 52.0 2.2 2.54 53.0 2.2 2.667 54.5 2.3 2.794 55.8 2.3 2.921 56.0 2.3 3.048 58.0 2.4 3.175 60.0 2.5 MUESTRA N°3 CARGA VERTICAL 32.826 Kg DEFORMACION PESO QUE MARCA LA ESFUERZO DEL DIAL (mm) ROMANA (Kg) CORTANTE ( ) 0 0.0 0.0 0.127 15.8 0.7 0.254 18.0 0.7 0.381 21.0 0.9 0.508 23.0 1.0 0.635 25.0 1.0 0.762 26.3 1.1 0.889 28.3 1.2 1.016 29.3 1.2 1.143 30.0 1.2 1.27 32.5 1.4 1.397 44.0 1.8 1.524 60.0 2.5 1.651 72.3 3.0 1.778 76.0 3.2 1.905 86.0 3.6 2.032 91.0 3.89
  10. 10. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL ESFUERZO CORTANTE v/s DEFORMACION ESFUERZOS CORTANTES (Kg/cm2 ) 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 MUESTRA 1 1.50 MUESTRA 2 1.00 MUESTRA 3 0.50 0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL (mm)CARGA VERTICAL ESFUERZO VERTICAL (Kg/cm2) ESFUERZO CORTANTE (Kg/cm2) (kg) 12.738 0.53 1.91 23.888 0.99 2.50 38.826 1.37 3.79 GRAFICO τ vs σ 4.00 y = 2.205x + 0.607 3.50 R² = 0.925 3.00 2.50 τ (Kg/cm2) 2.00 1.50 1.00 0.50 C=0.6072 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 σ (Kg/cm2) 10
  11. 11. [LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II] INGENIERIA CIVIL6.-OBSERVACIONES Como no se contó con piedra porosa se utilizó madera. En la muestra de ensayo se utilizó una arcilla parcialmente saturada7.-CONCLUSIONES El ensayo también es usado para dar la resistencia al corte para lo cual es necesario cortar la muestra de suelo a una velocidad lo suficientemente lenta para asegurar la disipación inmediata del exceso de presión intersticial que se produce durante el corte. Se determinó la Cohesión (0.6077) y el Ángulo de Rozamiento Interno, permitiendo (65.608°) establecer la resistencia al corte del suelo. Los resultados nos indican que el esfuerzo cortante es ligeramente menor al del esfuerzo normal, y que su deformación al corte (la curva) es de falla gradual o progresiva, teniendo una resistencia media al corte. El ensayo se hizo en un suelo friccionante-cohesivo (arcilla)8.-RECOMENDACIONES Se tuvo problemas en la máquina de corte se recomienda utilizar los elementos de seguridad.FUENTE:Manual de laboratorios de mecánica de suelos en ingeniería civil deJoseph E. Bowles 11

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