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DESIGNACIÓN ASTM: 3080-98 Método de Ensayo Estándar Ensayo de Corte Directo de Suelos Bajo Condiciones Consolidadas Drenadas
\__
l.
ALCANCE
1.1
Este método de ensayo cubre la determinación de la resistencia al corte consolidada drenada de un sucio en corte directo. La prueba es llevada a cabo por la deformación de un espécimen a una velocidad de deformación controlada en o próxima a un plano de corte simple, determinado por la configuración del aparato. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente, para determinar los efectos sobre la resistencia al corte y desplazamiento, y propiedades de resistencia cortante tal como Ja envolvente de resistencia de Mohr.
1.2
Los esfuerzos de corte y desplazamiento no están uniformemente distribuidos dentro del espécimen. Una altura apropiada no puede ser definida para el cálculo de la deformación por corte. Por lo tanto, las relaciones de esfuerzo-deformación o cualquier cuantificación asociada, tal como los módulos, no pueden ser determinados desde esta prueba.
1.3
La determinación de Ja envolvente de la resistencia y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar los resultados del ensayo es dejada al ingeniero o a la oficina que solicito el ensayo.
1.4
Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la presencia de partículas de suelo o roca, o ambos, (ver Sección 7).
1.5
Las condiciones del ensayo incluyendo el esfuerzo normal y la humedad ambiental son seleccionadas para que representen las condiciones de campo que vienen siendo investigadas. La velocidad de corte debe ser lo suficientemente baja para asegurar las condiciones de drenaje.
1.6
Los valores expresados en unidades de pulgada-libra, son establecidos como estándar. Dentro de este método de ensayo las unidades del SI son mostradas en paréntesis. Los valores expresados en cada sistema no son exactamente equivalentes, por lo tanto cada sis~cma debe ser usado in
1.7
Estas normas no pretenden tratar todo lo concerniente a seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer apropiadas prácticas de seguridad y salubridad, así como detenninar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras previas a su uso.
~
2.
DOCUJ\1ENTOS APLICABLES
2.1
Normas ASTM: D422 Método para el Análisis del Tamaño de las Partículas del Suelo D653 Terminología Relacionada a Suelos, Rocas y Fluidos Contenidos D698 Métod9s de Ensayo para Relaciones de Humedad-Densidad de Suelos y Mezclas de Suelos y Agregados Utilizando un Pisón de 5.5 libras (2.49 kilos) y Caída de 12 pulgadas (305 mm). D854 Método de Ensayo para la Gravedad Específica de Suelos. 01557 Método de Ensayo para las Relaciones de Humedad-Densidad de Suelos y Mezclas de Suelos y Agregados Utilizando un Pisón de 10 libras (4.54 kilos) y Caída de 18 pulgadas (457 mm). D 1587 Práctica para el Muestreo de Suelos con Tubos de Pared Delgada. D2216 Método para la Determinación en el Laboratorio del Contenido de Agua (Humedad), de Suelo, Roca y Mezclas de Suelos y Agregados. 02435 Método de Ensayo para Detem1inar las Propiedades de Ja Consolida1.,,on Unidimensional de un Suelo. 02487 Mélodo de Ensayo para la Clasificación de Suelos con Propósitos de Ingeniería. 02488 Práctica para la Descripción e Identificación de Suelos (Procedimiento Manual y Visual). 03740 Práctica para los Requerimientos Mínimos para Agencias comprometidas en ensayar y/o examinar suelo y roca. D4220 Prácticas para la Preservación y el Transporte de las Muestras de Suelo. D4318 Método de Ensayo para el Límite Líquido, Límite Plástico y el Indice de Plast icidml de los Sucios. 04763 Especificaciones para Evaluar, Seleccionar y Especificar Balanzas y Escalas para su Utilización en Ensayos de Suelo y Roca.
3.
TERMINO LOGIA
3.1
Definiciones - Para las delinicioncs de los términos utilizados en este método de ensayo, referirse a la Terminología D653.
3.2
Descripción de los Términos Específicos a esta Nonna:
3.2.1
Dcsplarnmicnto relativo latcrnl - el desplazamiento horizontal de la parte superior e inferior de las dos mitades de Ja caja de corte.
3.2.2
Falla - la condición de esfuerzo en la falla para un espécimen de ensayo. La falla que frecuentemente es tomada corresponde al máximo esfuerzo de corte alcanzado, o al esfuerzo de corte para un desplazamiento lateral relativo de 15 a 20 por ciento. Dependiendo del comportamiento del sucio y la aplicación en campo, se puede definir otro criterio apropiado.
4.
RESUMEN DEL METOI>O DE ENSAYO
4.1
Este método de ensayo consiste en co locar el espécimen de ensayo en el dispositivo de corte directo, aplicar un esfuerzo normal predeterminado, humedecer o drenar (o ambos) al espécimen de ensayo, consolidar Ja muestra bajo el esfuerzo normal, sacar los seguros de los marcos que sujetan al espécimen de ensayo, y desplazar un marco borizontalmen~e con respecto al otro a una velocidad constante de deformación por corte y medir la fuerza tangencial y el desplazamiento horizontal mientras que la muestra es cortada (Figura 1).
S.
SIGNIFICADO Y USO
5.1
La prueba de corte directo es conveniente para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia consolidada drenada porque las trayectorias de drenaje a través del espécimen son cortas, en consecuencia permiten que el exceso .de la presión de poros sea disipado más rápidamente que con otras pruebas de resistencia drenada. Este ensayo se puede realizar en todos los materiales de suelo inalterados, materiales rcmoldcados o cumpacta<.los. Hay sin embargo una limitación sobre el tamaño máximo de la partícula (ver 7.2).
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Fuerza Normal
.... _J., .... ..
Fuerza transversal o de corte
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Marco
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Fig. 1: Dispositivo de Corte Directo 5.2
Los resultados del ensayo son élplicablcs para evaluar la resistencia en campo en una situación donde ha ocurrido la consolidación completa bajo los esfuerzos normales existentes. La falla es alcanzada lentamente bajo condiciones drenadas de tal forma que los excesos de presión de poros son disipados. Los resultados de varios ensayos se pueden utilizar para expresar la relación entre el esfuerzo de consolidación y Ja resistencia cortante drenada.
5.3
Durante el ensayo de corte directo, hay rotación de los esfuerzos principales, lo cual puede o no puede representar las con
5.4
Los esfuerzos de corte y desplazamientos no están uniformemente distribuidos dentro del espécimen, y una altura apropiada no está definida para calcular la deformación por corte o cualquier otro parámetro de ingeniería asociada. La velocidad de desplazamiento lenta permite disipar el exceso de presiones de poro, pero eso también permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos. Se debe tomar cuidado de asegurar que las condiciones de ensayo representen aquellas condiciones que están siendo investigadas.
5.5
El rango en los esfuerzos normales, velocidad de corte y condiciones generales del ensayo deberá ser seleccionado para aproximarse a las condiciones especificas de suelo que vienen siendo investigadas. NOTA 1: No habiendo especificaciones de precisión y sesgo estadístico en esta norma: la precisión de este método depende de la competencia dd personal que realiza el ensayo y de la adccuabilidad de los equipos e implementos utilizados. Las cantidades que cumplen con los criterios de la nonna ASTM 03740 son generalmente consideradas capaces de realizar ensayos competentes y objetivos. Se ad,· •e a los usuarios de este método que la adecuación a la norma 03740 por si sola no garantiza ensayos confiables. Los ensayos confiables dependen de varios factores; la norma ASTM 03740 provee un medio para evaluar algunas de estos métodos.
6.
APARATOS
6.1
Dispositivo de Corte - Es un dispositivo para sujetar al espécimen firmemente entre dos piedras porosas de tal manera que no se aplique un torque al espécimen. El dispositivo de corte deberá suministrar medios para aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, así como para medir el cambio en el espesor del espécimen, permitir el drenaje del agua a través de las piedras porosas insertadas en los contornos superior e inferior del espécimen, y para sumergir al espécimen en agua. El dispositivo deberá ser capaz de aplicar una fuerza tangencial al espécimen con agua. El dispositivo deberá ser capaz de aplicar una fuerza tangencial al espécimen a lo lar 0 o de un plano de corte predeterminado (cmte simple) paralelo a las caras del espécini:.,.11. Los marcos que sujetan al espécimen deberán ser lo suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el corte. Las diversas partes del dispositivo de corle deberán ser hechas de un material no sujeto a la corrosión por la humedad o sustancias contenidas dentro del suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce o aluminio, etc. No esta permitido el uso de mctaks distintos que puede causar acción galvánica_
6.2
Caja U.e Corte - Es una caja de corte, circular o cuadrada, hechas de acero inoxidable, bronce o aluminio, con provisión para el drenaje a través de la parte superior e inferior. La caja esta dividida verticalmente por un plano horizontal ~n dos partes de igual espesor, las cuales están sujetas y unidas con tornillos alineados. La caja de corte también está sujeta con tornilios ranurados, que controlan el espacio (ranura) entre las mitades superior e inferior de la caja de corte.
6.4.3
El peso de Ja parte superior de la caja de corte deberá ser menor del 1 por ciento de la fuerza normal aplicada: esto puede requerir que la parte superior de la caja de corte sea modificada y sostenida por un contrapeso. Nota 3 - Cortar el espécimen de ensayo a una velocidad mayor de la espcci ficnda puede producir un resultado de corte parcialmente drenado que puede diferir de la resistencia drenada del mate.ria!.
6.5
Dispositivo para Medir la Fucna de Corte - Un anillo de carga o una celda de carga con una precisión de 0.5 lbs (2.5 N), o de 1 por ciento de la fuerza de corte en la falla, cualquiera que sea mayor.
6.6
D~se
de fa Caja de Corte - Una caja metálica que soporta la caja de coite y
proporciona, ya sea una reacción en la cual la mitad de la caja de corte es restringida, o wm base sólida con dispositivo para alinear la mitad de la caja de corte, la cual es libre de moverse de forma coincidente con la fuerza tangencial aplicada en un pl"'1.0 horizontal.
6. 7
Cuarto de Alta Humedad Controlada - Se requiere, para preparar los espécimenes, de tal manera que el contenido Je agua ganado o perdido durante la preparación del espécimen sea mínimo.
6.8
Anillo de Corte o de Tallado - Se usa para tallar las muestras de suelo de mayor
tamaño a las dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de alteración. Una guía exterior puede ser necesaria para mantener la caja de corte alineada. 6.9
Balanzas - De acuer
6.10
Indicadores de Deformación - Tanto extensómetros de dial o transformadores de desplazamiento capaces de medir el cambio en el espesor del espécimen, con - ".\ sensibilidad de por lo menos 0.0001 pulg. (0.0025 mni) y para medir el desplazamiento horizontal con una sensibilidad de por lo menos 0.00 I pulg. (0.025 mm).
6.11
Dispositivo para Determinar el Contenido de Agua Métoúo de Ensayo 02216.
6.12
Equipamiento para Remoldear o Compnctar Espécimenes - Si es aplicable.
6.13
Equipos Miscelaneos - Incluye dispositivos de tiempo como un cronómetro con segundero, agua destilada o desmiJ1eralizada, espátulas, cuchillos, reglas, sierras de alambre, etc., utilizados en preparar al espécimen.
Como se especifica en el
6.3
Piedras Porosas - La función de las piedras porosas es permitir el drenaje desde el espécimen del suelo, a través de los bordes superior e inferior. La función de ellos también es transferir el esfuerzo de corte horizontal desde las piedras porosas a los bordes superior e inferior del espécimen. Las piedras porosas deberán consistir de carburo de silicón, óxido de aluminio, o un metal el cual no esté sujeto a la corrosión por sustancias en los suelos o por la humedad del suelo. El tipo apropiado de piedra porosa depende del suelo que está siendo ensayado. La permeabilidad de la piedra porosa deberá ser substancialmente mayor que la del suelo, pero deberá tener una textura lo suficientemente fina para prevenir la excesiva intrusión del suelo dentro de los poros de la piedra porosa. El diámetro o ancho de la parte superior de la piedra porosa o placa deberá tener de O.O l a 0.02 pulg. (0.2 a 0.5 mm) menos que aquel diámetro del anillo interior. Si la función de las piedras porosas es transferir el esfuerzo horizontal al suelo, deberán ser lo suficientemente gruesas para desarrollar una trabazón. El lavado a presión con chorros de arena o el uso de herramientas puede ayudar a la inserción de las piedras porosas, pero la superficie de las piedras po~osas no deberá ser tan irregular como para causar concentraciones sustantivas de esfuerzos en el suelo. Nota 2 - No se han establecido criterios precisos para determinar la textura y la permeabilidad de la piedra porosa. Para un ensayo normal de sucio, piedras porosas de tipo medio con una permeabilidad de alrededor de 0.5 a 1.0 x 103 pies/año (5.0 x 10-" a 1.0 x 10" cm/s) son apropiadas para ensayar limos y arcillas. y piedras por~>sas de tipo grueso con una permeabilidad de alrededor de 0.5 a 1.0 x 10 5 pies/afio (0.05 a 0. 1O cm/s) son apropiadas para arenas. Es importante que la permeabilidad de la piedra porosa no se reduzca por la n."tención de partículas de suelo en sus poros; por lo tanto, frecuentemente Ja revisión y la limpieza (por lavado a presión o ebullición, o por limpic7.a ultrasónica) son requeridas para asegurar la permeabilidad necesaria.
6.4
Dispositivos de Carga
6.4.1
Dispositivo para la Aplicación y Medición de la Fuerza Normal- La fuerza normal es aplicada por una palanca de yugo de carga, la cual es activada por pesos muertos (masas) o por un dispositivo de carga neumática. El dispositivo deberá ser capaz de mantener la fuerza normal dcnlro de ±1 por ciento de la fuerza especificada, rápidamente sin excederla.
6.4.2
Dispositivo para el Corte del Espécimen- El dispositivo deberá ser capaz de cortar al espécimen a una veloci
7.
ESPEClMEN DE ENSAYO
7~1
La muestra utilizada para la preparación del espécimen deberá ser lo suficientemente grande como para que un minimo de 3 espécimenes similares puedan ser preparados. Preparar los espécimenes en un ambiente de temperatura y humedad controlado para minimizar la pérdida o ganancia
7.1.1 Se debe tener extremo cuidado en la preparación de espécimenes inalterados de suelos sensibles para prevenir la alteración de su estructura natural. Determinar la masa inicial del espécimen húmedo para utilizarlo en calcular el contenido de la humedad inicial y el peso unitario del espécimen. 7.2
El diámetro mínimo del espécimen para espec1menes circulares, o el ancho para espécimenes cuadrados deberá ser 2 .0 pulg. (50 mm), o no menor que 10 veces el diámetro de la partícula de tamaño máximo, cualquiera sea el mayor, y conforme ·a Ja relación entre el ancho y el espesor especificado en 7.4.
7.3
El mínimo espesor inicial del espécimen deberá ser 0.5 pulg. (12 mm), pero no menor que 6 veces diámetro de la pa1tícula máxima. La relación mínima de diámetro - espesor o ancho - espesor del espécimen deberá ser 2:1.
7.4
Nota 4 - Si partículas grandes de sucio son encontradas en el espécimen después del ensayo, un análisis de la granulometria
7.5
Preparación del Espécimen
7.5.1
Espécimenes Inalter:ldos - Preparar espécimenes inalterados a partir de muestras inalteradas grandes o de mul:stras obtenidas de acuerdo con la Práctica Dl 587, o Lk otros procedimientos de muestreo inalterado en tubos. Las muestras inalteradas deber~n ser preservadas y transportadas como se detalla para las muestras de los grupos C o D de Ja Práctica 04220. Los espécimenes deberán ser manipulados cuidadosamente para minimizar la alteración, cambios en la sección transversal, o pérdida del contenido ele humedad. Si algún tipo de compresión o visible alteración pudiera ser causada por el dispositivo de extracción, partir en dos longitudinalmente el tubo muestreador o cortarlo en pequeñas secciones para facilitar la remoción del espécímen con la menor de alteración. Preparar los espécimenes tallados, siempre que sea posible, en un ambiente en el cual se minimice la ganancia o pérdida de humedad en el espécimen. ¡
Nots 5 - Un cuarto de elevada humedad controlada es deseable para este propósito.
7.5.2 Espécimenes Compactados - Los espécimenes deberán ser preparados utilizando el
método de compactación, contenido de humedad, y peso unitario, prescrito por el solicitante del ensayo. Ensamble y asegure Ja caja de corte. Coloque una piedra porosa insertada húmeda en la parte inferior de la caja de corte. Los espécimenes pueden ser moldeados ya sea amasando o apisonando cada capa hasta que la masa acumulada de suelo colocada en la caja de corte sea compactada a un volumen conocido, o ajustando el número de capas, el número de golpes por capa y la fuerza requerida para el golpe. La parte superior de cada capa deberá ser escarificada antes de agregar más material para la siguiente capa. Las superficies de contacto de las capas compactadas deber{U1 estar situados de tal manera que no sean coincidentes con el plano de corte definidr por las mitades de la caja de corte, a menos que ésto sea el propósito especificado por un ensayo en particular. El pisón utilizado para compactar el material deberá tener un área de contacto con el suelo igual o menor a un medio del área del molde. Determine la masa
l ,a decisión de humedecer la piedrn
poro~.a
por la inundación de In cnja de corte antes de
nplicar la fuerza normal depende del problema en estudio. Para muestras inalteradas obten idas bajo el nivel freático, las piedras porosas son usualmente humedecidas. Para suelos expansivos, la secuencia de consolitlación, humedecimiento, y corte deben modelar las condiciones de campo. Determinar la masa compactada del espécimen, ya sen a partir de la masa colocada y compactada en el molde, o de la diferencia entre la masa de In c:üa de corte y el espécimen compnctado y de la masa de la caja de corte.
7.6
El material requerido para el espécimen deberá estar dosificado mezclando completamente el suelo con suficiente agua para producir el contenido de humedad deseada. Se debe permitir al espécimen permanecer en reposo antes de la compactación, de acuerdo a la consiguiente guía:
8.5
Remueva el disco o placa de calibración. Nota 9 - Son aceptables otros métodos de comprobación exacta para la calibración del aparato.
9. ·
PROCEDIMIENTOS
9.1
Ensamblaje de la Caja de Corte
9.1.1 Espécimen Inalterado - Colocar las piedras porosas húmedas en las superficies expuestas del espécimen de la caja de corte; colocar y fijar la caja de corte contenie~dn el espécimen inalterado y las piedras porosas dentro de la base de la caja de corte. Nota 1O - Para algunos dispositivos, la mitad superior de la caja de corte esta sostenida en posición por
una varilla que encaja dentro de una ranura en la mitad superior de la caja de corte. La mitad inferior de la caja de corte es mantenida en su lugar sobre la base de la caja de corte, por pernos de retención. Para algunos dispositivos, la mitad superior de la caja de corte está sostenida en su lugar por una placa de anclaje.
9.1.2 Espécimen Compactado - Colocar y juntar la caja de corte, conteniendo el espécimen compactado y las piedras porosas en la base de la caja de corte. 9.2
Conectar y ajustar el sistema de carga para la fuerza de corte, de modo que la fuerza no sea impuesta en el dispositivo de medición de la carga.
9.3
Colocar y ajustar correctamente la posición del dispositivo de medición del desplazamiento horizontal utilizado para medir el desplazamiento de corte. Obtener una lectura inicial o colocar el dispositivo de medición para indicar desplazamiento cero.
9.4
Colocar una piedra porosa húmeda y la placa de transferencia de carga en la parte superior del espécímen en la caja de corte.
9.5
Colocar en posición el yugo de carga de la fuerza normal y ajustarlo hasta que la barra de carga sea horizontal. Para sistemas de carga por medio de una palanca de carga muerta, nivelar la palanca. Para sistemas de carga neumática, ajustar el yugo hasta que se asiente sobre el émbolo de la placa de transferencia de carga, o colocar un cojinete de bola sobre la placa de transferencia de carga y ajustar el yugo hasta que se ajuste el contacto.
Clasificación D2487
Tiempo Mínimo de Permanencia, h
7.7
SW. SP
No se Requiere
SM
.)
se, ML, CL
18
MH,CH
36
...,
Los espécimenes compactados pueden también ser preparados por la compactación del suelo utilizando los procedimientos y Jos equipos usados para determinar las relaciones humedad-densidad de los suelos (Métodos de Ensayo D698 o D1587), y tallando los espécimenes para corte directo de estos espécimenes más grandes, como sí füeran espécimenes inalterados.
8.
CALIBRACION
8.1
La calibración se realiza para determinar la deformación del aparato cuando está sujeto a la carga de consolidación, de modo que para la carga de consolidación normal la deflexión del aparato pueda ser restada de las deformaciones observadas. Por lo tanto, solamente la deformación debido a la consolidación de la muestra será reportada para todo el ensayo. La calibración de las características de carga - deformación del equipo necesita ser ejecutada, cuando éste entre en servicio por primera vez o cuando se cambien parte de sus componentes.
8.2
Ensamblar el aparato de corte directo con un disco o placa de calibración metálico de un espesor aproximadamente igual al tamaño del espécimen de prueba deseado o aproximadamente~
8.3
de pulgadas (5mm) más pequeño en diámetro o ancho.
Posicionar el indicador de desplazamiento normal. Ajustar el indicador para que pueda ser utilizado en medir. tanto la consolidación o la expansión del disco o placa de calibración. Registrar la lectura cero ..sin carga··.
8.4
Aplicar incrementos de fuerza normal hasta la'> limitaciones del equipo, y registre el desplazamiento normal del indicador de lectura y la fuerza normal. Remueva la fuerza normal aplicada en una secuencia inversa a la fuerza aplicada, y registre el desplazamiento normal
y la fuerza normal. Promediar los valores y graficar la
deformación por la carga del aparato como una función de la carga normal. Mantener los resultados para una futura referencia en la determinación del espesor y compresión del espécimen de ensayo dentro del mismo aparato de ensayo.
9.12
Corte del espécimen
9.12.1 Seleccionar la velocidad de desplazamiento apropiada. Cortar al espécimen a una velocidad relativamente baja, para que no exista un exceso de presión de poros en la falla. La siguiente ecuación puede ser utilizada como una guía para determinar el tiempo mínimo estimado que transcurrirá desde el inicio de la prueba hasta la falla. tf =50
f50
= tCi'
C..-;
f50 =.!_
s--·
Donde:
tiempo total estimado, transcurrido hasta alcanzar la falla, en minutos
tf
=
t 50
=tiempo requerido para que el espécimen alcance el 50% de consolidació~ bajo
el esfuerzo normal especificado (o incrementos del mismo), en minutos. Nota 14 - Si el desplaz.amiento nonnal versus la raíz cuadrada del tiempo es utilizado, t50 pueoe ser calculado a partir del tiempo para completar el 90% de consolidación utilizando la siguiente expresión:
t 50 = ··
t90
.
4.28
Donde: /9f.}
=Tiempo requerido para que el espécimen alcance el 90% de consolidación bajo
el esfuerzo normal especificado (o incrementos del mismo), en minutos. 4.28
= Constante, relaciona el desplazamiento y el factor tiempo para el 50 y 90% de
consolidación. Nota 15 - Si el material exhibe una tendencia al hinchamiento, el suelo debe ser inundado con agua y debe ser permitido que alcance un equilibrio bajo un incremento de esfuerzo normal lo suficienteP"'"'tlte grande para contrarrestar la tendencia al hinchamiento antes que el mínimo tiempo a la falla pue..___ ser determinado. La curva de tiempo versus consolidación para subsecuentes incrementos de esfuerzo normal son luego validos para utili7..arlos en la detem1inación de tr. Notal6 - Algunos suelos, tales corno arenas densas y arcillas sobre consolidadas pueden no exhibir curvas bien definidas del tiempo versus asentamiento. Consecuentemente la determinación de tr puede producir una estimación inapropiada del tiempo requerido de fulla del espécimen bajo condiciones drenadas. Para arcillas sobre consolidadas las cuales son ensayadas bajo esfuerzos normales menores a la presión de preconsolidación del suelo, se sugiere que un tiempo a la falla sea estimado usando un valor de t50 equivalente al obtenido del comportamiento de la consolidación normal tiempo versus asentamiento. Para arenas densas limpias las cuales drenan rápidamente, un valor de l O minutos puede ser utilizado para tr. Para arenas densas con mas de 5% de finos, un valor de 60 minutos puede ser utilizado para tr. Si un valor alternativo de tres seleccionado, las razones de la selección deberán ser explicados con los resultados del ensayo.
9.13
Determine el desplazamiento apropiado a partir de la siguiente ecuación:
9.6
Aplicar una pequeña carga normal al espécimen. Verificar que todos los componentes del sistema de carga, estén acomodados y alineados. La piedra porosa superior y la placa de transferencia de carga deben estar alineados para que no se inhiba el movimiento de Ja placa de transferencia de carga en la caja de corte. Registrar la carga vertical aplicada y la carga horizontal sobre el sistema. 2
Nota 1 t - El esfuerzo normal aplicado al espécimen debe ser aproximadamente una lib/pulg (7 kPa).
9.7
Colocar y ajustar el dispositivo de medición del desplazamiento vertical. Obtener la lectura inicial del dispositivo de medición vertical y una lectura del dispositivo de medición de desplazamiento horizontal.
9.8
Si se reqmere, llenar la caja de corte con agua y mantenerla llena durante todo el ensayo.
9.9
Calcular y registrar la fuerza normal requerida para alcanzar el esfuerzo normal deseado o el incremento deseado. Aplicar el esfuerzo normal deseado mediante la adición de la masa apropiada al brazo de soporte de la palanca, o incrementando la presión neumática. Nota 12 - La fuerza normal utilizada para el espécimen dependerá de los datos requeridos. La aplicación de la füerza nonnal en un incremento puede ser apropiada para suelos relativamente finnes. Para sucios relativamente blandos, puede ser necesario Ja aplicación de la fuerza normal en varios incrementos para prevenir la destrucción del espécimen.
9.10
Aplicar la carga nonnal deseada o incrementos de carga al espécimen y comenzar a registrar las lecturas de deformación normal versus el tiempo transcurrido. Para todos los incrementos de carga, verifique el término de la consolidación primaria antes de proceder con la siguiente etapa (ver Método de Ensayo D2435). Graficar el desplazamiento normal versus el logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del tiempo (en minutos).
9.11
Después que se alcanzó la consolidación primaria, remover los tomillos de alineamiento o fijadores de la caja de corte. Abrir la ranura entre las mitades de la caja de corte a aproximadamente 0.025 pulg (0.64 mm), utilizando los tornillos de la ranura Retire los tornillos de la ranura. Nota 13 - Pueden haber casos en que la abertura entre las placas puede ser incrementada para acomodar tamaf'ios de arena mayores que la abertura especificada. Actualmente no hay suficiente información ~
disponible para especificar la dimensión de la ranura basado en la distribución del tamafio de las partículas_
9.13.6 Remover la fuerza normal del espécimen por la remoción de la masa de la· palanca o por la liberación de la presión.
9.14
Para pruebas con espécimenes cohesivos, separe las mitades de la caja de corte con un movimiento de deslizamiento a lo largo del plano de falla. No tire de las mitades de la caja de corte, apartándolas perpendicularmente a la superficie de falla, ya que eso podría destruir al espécimen. Fotografie, esboce o describa por escrito la superficie de
falla. Este procedimiento no es aplicable a espécimenes sin cohesión. 9.15
Remover el espécimen de la caja de corte y determine el contenido de humedad de acuerdo al Método de Ensayo D22 l 6.
9.16
Calcular y Graficar lo siguiente:
9.16.1 Esfuerzo de corte nominal versus desplazamiento relativo lateral.
1O.
CAL CULOS
10.1
Calcular lo siguiente:
10.1.1 El esfuerzo de corte nominal que actuando sobre el espécimen es,
F
t: = -
A
donde: r
F
= esfuerzo de corte nominal (lib/pulg 2 , kPa) = fuerza transversal (libf,N)
A = área inicial del espécimen (pulg2 , mni2)
10.1.2 El esfuerzo normal actuante sobre el espécimen es,
N A
()' = n
donde:
crn =esfuerzo normal (lbflin2 , kPa), N =fuerza normal vertical aplicada que actua sobre el espécimen (Lbf;N), ..
Donde:
d r =velocidad de desplazamiento (pulg/min, mm/min),
d f = estimación del desplazamiento horizontal en la falla (pulg, mm), t1
=estimación del tiempo total transcurrido a la falla, min,
Nota 17 - La magnitud del desplazamiento estimado en la falla es dependiente de muchos factores
que~
incluyen el tipo y la historia de esfuerzos del suelo. Como una guía, utilice dr= 0.5 pulg (12 mm) si el material es suelo fino normalmente o ligeramente sobreconsolidado, para los otros
ca505
utilice dr = 0.2
pulg (5 mm).
9.13.1 Seleccionar y fijar la velocidad de desplazamiento - Para algunos tipos de dispositivos, la velocidad de desplazamiento es fijada utilizando combinaciones de ruedas de engranaje y posiciones de la palanca de engranaje. Para otros tipos J..a. velocidad de desplazamiento es fijado ajustando la velocidad del motor.
9.13.2 Registre el tiempo inicial, los desplazamientos vertical y horizontal y la fuerza normal y de corte.
9.13.3 Activar el dispositivo e iniciar el corte. 9.13.4 Obtener datos de lectura del tiempo, del desplazamiento vertical y horizontal y la fuerza de corte en intervalos deseados de desplazamiento. Los datos de lectura pueden ser tomados para intervalos de desplazamiento iguales a 2 por ciento del diámetro de!_ espécimen o ancho para definir exactamente la curva del esfuerzo de corte versus el desplazamiento. Nota 18 - Lecturas adicionales pueden ser útiles en la identificación del valor pico del esfuerzo de co~i"r: para materiales sobre consolidados o materiales frágiles. Nota 19 - Puede ser necesario detener la prueba y reabrir las mitades de la caja de corte para mantener el espacio libre entre las dos partes de la caja de corte.
9.13.5 Después que la falla es alcanzada, detener el dispositivo de ensayo. Este desplazamiento puede extenderse desde el 1O al 20 por ciento del diámetro o longitud del espécimen original.
11.1.7 Peso unitario seco inicial y final. 11.1.8 Espesor inicial y diámetro (ancho para una caja de corte cuadrada). 11.1.9 Esfuerzo normal, velocidad de deformació14 desplazamiento por corte, y el correspondiente valor del esfuerzo de corte nominal y cambios de espesor en el espécimen. 11.1.10 Gráfico del logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del tiempo versus la deformación para los incrementos de carga en los que t 50 fue determinado. 11.1.11 Gráfico del esfuerzo de corte nominal versus el porcentaje de desplazamiento lateral relativo. 11.1.12 Desviaciones de los procedimientos establecido, tales como secuencias de carga especiales o requerimientos especiales de humedecimiento. 12.
PRECISION Y SESGO
12.1
P recisión- Se esta evaluando datos de laboratorio para detenninar la precisión de este ensayo. El subcomité D 18.05 está buscando datos pertinentes a usuarios de este método de ensayo.
12.2
Sesgo- No hay valores de referencia aceptados para este método de ensayo, por lo tanto, no puede ser determinada el sesgo estadístico.
13.
PALABRAS CLAVES
13.1
Espécimen compactado; consolidado; prueba de corte directo; condiciones de prueba drenadas; envolvente de resistencia de Mobr; resistencia cortante; no disturbada.
Nota 20 - Los fuctorcs que incorporan suposiciones acerca del área real de la superficie der espécimen sobre el cual se miden las fuerzas normal y de corte. pueden ser aplicadas para calcular valores del esfuerzo normal o de corte. o ambos. Si se hace una corrección, el factor y la razón para su uso deberá ser explicada con los resultados del ensayo.
10.1.3 Velocidad de dcspJa7..amicnto - Calcular la velocidad de desplaz.amiento real dividiendo el desplazamiento lateral relativo entre el tiempo transcurrido o reportar la velocidad utilizada para el ensayo.
Donde:
dr
= velocidad de desplazamiento (pulg/min. mm/min).
d 11 =desplazamiento lateral relativo (pulg/min)
te =tiempo transcurrido de la prueba (min)
\.. 10.1.4 Calcular Ja relación de vacíos inicial, contenido de humedad, peso unitario seco y el grado de saturación basado en la gravedad especifica, y la masa total del espécimen. El volumen del espécimen se determina midiendo la longitud de la caja de corte o el diámetro y el espesor del espécimen.
11.
INFORME
11.1
El informe deberá incluir lo siguiente:
11.1.1 Identificación de la muestra, proyecto y localización. 11.1.2 Descripción del tipo de dispositivo de corte utilizado en el ensayo. 11.1.3 Descripción de la apariencia del espécimen, basado en la Práctica 02488 (El Método de Ensayo C2487, puede ser utilizado como una alternativa), límites de Atterberg (Método de Ensayo 04 318), y datos del tamaño de las partículas (Método D422) si están disponibles (ver 7.4). 11.1.4 Descripción de la estructura del suelo, esto es s1 el espécimen es inalterado,
remo Ideado, compactado, o preparado de otra manera.
11.1.5 Contenido de humedad inicial y final.
11.1.6 Peso seco de la muestra y peso unitario húmedo inicial y fmal.
