D 3080-98
Prueba de Corte Directo de Suelos en Condiciones Drenada Consolidada Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions 1. Alcance:
1.1. Este método de ensayo cubre la determinación de l a Resistencia al Corte consolidada drenada de un material de suelo en corte directo. La prueba se realiza mediante la deformación de una muestra a una velocidad de deformación controlada en o cerca de un solo plano de corte determinado por la configuración del aparato. Por lo general, tres o más muestras se prueban, cada una bajo una carga normal diferente, para determinar los efectos sobre la resistencia al corte y el desplazamiento, y propiedades de resistencia tales como la envolvente de resistencia de Mohr. 1.2. Los esfuerzos de corte y desplazamientos están distribuidos de ma nera no uniforme dentro de la muestra. Una altura adecuada no puede ser definida para el cálculo de los esfuerzos de corte. Por lo tanto, las relaciones de tensión-deformación o cualquier cantidad asociada tales como el módulo, no puede ser determinada a partir de esta prueba. 1.3. La determinación de la envolvente de resi stencia y el desarrollo de criterios para interpretar y evaluar resultados de las pruebas se dejan para el ingeniero u oficina que solicita la prueba. 1.4. Los resultados de la prueba pueden ser af ectados por la presencia de partículas de suelos o roca, o ambas, (ver sección 7) 1.5. Las condiciones de la prueba incluyendo el esfuerzo normal y la humedad ambiente son seleccionadas tal que representen las condiciones del campo que está siendo i nvestigado. 1.6. Los valores indicados en unidades pulgada -libra deben ser considerados como el estándar. Dentro de este método de ensayo las unidades SI se muestran entre paréntesis. Los valores indicados en cada sistema son equivalentes no exactas; Por lo tanto, cada si stema debe ser utilizado independientemente uno de otro. 1.7. Esta norma no pretende abordar todos los riesgos de seguridad, si los hay, asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta no rma establecer las prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso. 2. Referencias
2.1. ASTM Standars:
D 422 Method for Particle-Size Analysis of Soils 2 D 653 Terminology Relating to Soil, Rock, and Contained Fluids2 D 698 Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort (12 400 ft-lbf/ft)2 D 854 Test Method for Specific Gravity of Soil s2 D 1557 Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort (56 000 ft-lbf/ft)2 D 1587 Practice for Thin-Walled Geotechnical Tube Sampling of Soils 2 D 2216 Method for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock 2
D 2435 Test Method for One Dimensional Consolidation Properties of Soils2 D 2487 Test Method for Classification of Soils for Engineering Purposes2 D 2488 Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure)2 D 3740 Practice for Minimum Requirements for Agencies Engaged in the Testing and/or Inspection of Soil and Rock2 D 4220 Practices for Preserving and Transporting Soil Samples2 D 4318 Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils2 D 4753 Specifications for Evaluating, Selecting, and Specif ying Balances and Scales for Use in Soil Rock and Construction Materials Testing 2 1Este
método de ensayo está bajo la jurisdicci ón del Comité ASTM D- 18, sobre Suelo y rocas y es responsabili dad directa del
Subcomité D18.05 sobre propiedades estructurales de los suelos. Edición actual aprobada el 10 de agosto de 1998. Publicado e n enero de 1999. Publicado originalmente como D 3080 - 72. Las últimas ediciones anteriores 3080 – 90. 2 Annual
Book of ASTM Standards, Vol 04.08.
3. Terminología
3.1. Definiciones-Para las definiciones de términos usados en este método de ensayo, referirse a Terminología D653. 3.2. Descripción de los términos específicos para esta norma: 3.2.1.Desplazamiento Lateral Relativo-El desplazamiento horizontal de las mi tades superior e inferior de la caja de corte. 3.2.2.Rotura- La condición de tensión en la rotura para una probeta de ensayo. La rotura se toma con frecuencia la correspondiente a la tensión de corte máxima alcanzada, o el esfuerzo corte correspondiente al 15 a 20 por ciento del desplazamiento lateral relativo. Dependiendo del comportamiento del suelo y la aplicación en el campo, se pueden definir otros criterios adecuados.
4. EL resumen del método
4.1. Este método de ensayo consiste en colocar la muestra en el dispositivo de corte directo, aplicar una tensión normal predeterminada proporcionando l a humectación o desecación de la muestra de ensayo, o ambos, consolidando la muestra bajo la tensión normal, el desbloqueo de los marcos que contienen la muestra de ensayo , y el desplazamiento de un marco horizontalmente con respecto a otro a una velocidad deformación constante y la medición de la fuerza de corte y desplazamiento horizontal durante el corte de la muestra (Fig. 1). 5.
Significado y uso
5.1. El corte Directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia drenada consolidada porque las vías de drenaje de la muestra son cortas,
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
permitiendo que el exceso de presión de poros que se dispare más rápidamente que con otras pruebas de resistencia drenada. La prueba se puede re alizar en todos los materiales del suelo y los materiales no perturbados, remoldeados o compactados. Sin embargo, hay una limitación en el tamaño máximo de las partículas (Ver 7.2). Los resultados del ensayo son aplicables para evaluar la resistencia en una situación de campo donde ha ocurrido la consolidación completa bajo la tensión normal existente. La fall a se alcanza lentamente bajo condiciones drenadas por lo que se disipa el exceso de presión de poros. Los resultados de varias ensayos se pueden utilizar para expresar la relación entre el esfuerzo de consolidación y la resistencia al corte drenado. Durante la prueba de corte directo, no hay rotación de tensiones principales, que pueden o no pueden modelar condiciones de campo. Además, la falla puede no ocurrir en el plano débil ya que no se ve obligado a producir en o cerca de un plano horizontal en la parte media de la muestra. La ubicación fija del plano en la muestra puede ser una ventaja en la determinación de la resistencia al corte a lo largo de planos débiles reconocibles dentro del material de suelo y para las interfaces de prueba entre materiales diferentes. EL esfuerzo de corte y los desplazamientos no son uniformemente distribuidos dentro de la muestra, y una altura apropiada no está definido para el cálculo de las deformaciones por corte o cualquier cantidad de ingeniería asociada. La lenta velocidad de desplazamiento proporcionada para la disipación del exceso de presión de poro, también permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos. Se debe tener cu idado para asegurar que las condiciones del ensayo representas las condiciones que están siendo investigadas. El rango de tensiones normales, la tasa de corte, y las condiciones generales del ensayo deben ser seleccionadas para aproximar las condiciones específicas del suelo que está siendo investigado. Nota 1: A pesar de la declaración sobre la precisión y el sesgo contenida en esta norma: La precisión de este método de ensayo depende de la competencia del personal que realice la prueba y la idoneidad de los equipos y las instalaciones utilizadas. Las agencias que cumplen con los criterios de la norma ASTM D 3740 generalmente se consideran capaces de inspección competente y objetiva. Para los usuarios de este método de ensayo se advierte que el cumplimiento de la norma ASTM D 3740 no es en sí aseg urar la seguridad del ensayo. Una prueba fiable depende de varios factores; Práctica D 3740 proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores.
6. Aparatos
6.1. Dispositivo de corte: Un dispositivo para sujetar la muestra de forma segura entre dos i nsertos porosos de tal manera que el par no se aplica a la muestra. El dispositivo de corte deberá proporcionar un medio de aplicación de un esfuerzo normal a las caras de la probeta, para medir el cambio en el espesor de la muestra, para permitir el drenaje de agua a través de los insertos porosos en los límites superior e inferior de la muestra, y para sumergir el espécimen en agua. El dispositivo será capaz de aplicar una fuerza de corte de la muestra saturada. El dispositivo será capaz de aplicar una fuerza de corte en la muestra a lo largo de un plano de corte predeterminado en paralelo (corte simple) a las caras de la probeta. Los tramos que contienen la muestra deberán ser suficientemente rígidos para evitar su distorsión durante el corte. Las diversas partes del dispositivo de corte deberán estar hechos de material no sujeto a la corrosión por la humedad o sustancias dentro del suelo, por ejemplo, acero i noxidable, bronce, o de aluminio, etc. Metales diferentes, que pueden causar corrosión galvánica, no se permi ten. 6.2. Caja de Corte: una caja de corte, ya sea circular o rectangular, hechas de acero inoxidable, bronce, o aluminio, con disposiciones para el drenaje a través de la parte superior e inferior. La caja está dividida verticalmente por un plano horizontal en dos mitades de igual espesor que se colocan junto con los tornillos de alineación. La caja de corte también está equipado con tornillos gap, que controlan el espacio (gap) entre las mitades superior e inferior de la caja de corte. 6.3. Insertos Porosos, los insertos porosos funcionan para transmitir el drenaje desde la muestra de suelo hacia los bordes superior e inferior. También funcionan para transferir el esfuerzo de corte horizontal desde la pieza hacia los bordes superior e inferior de la muestra. Los insertos porosos deberán consistir de carburo de si licio, oxido de aluminio, o de metal que no esté sujeto a corrosión por sustancias del suelo o suelo saturado. El grado apropiado de inserción depende que está siendo testeado. La permeabilidad del i nserto deberá ser sustancialmente mayor que el del suelo, pero deberá tener una textura suficientemente fina para evitar la excesiva intrusión del suelo dentro de los poros del inserto. El diámetro o altura de la parte superior del inserto poroso o plato deberá ser de 0,01 a 0,02 in. (0,2 a 0,5 mm) menor que la parte inferior del anillo. Si el inserto funciona para transferir el esfuerzo horizontal hacia el suelo, deberá ser suficientemente gruesa para desarrollar trabazón. Arenado o herramientas de inserción pueden ayudar, pero la superficie del inserto no deberá ser tan irregular como para causar concentraciones de esfuerzo sustanciales en el suelo. Note 2: No se han establecido los criterios exactos para la textura y permeabilidad del inserto. Para la prueba de suelo normal, insertos de grado medio con una permeabilidad de aproximadamente 0,5 a 1,0 3 103 pies / año (5.0 3 1.0 10-4 y 10-3 cm 3 / s) son apropiadas para las pruebas de limos y arcillas, e insertos gruesos grado con una permeabilidad de alrededor de 0,5 a 1,0 3 105 ft / año (0,05 a 0,10 cm / s) son apropiadas para las arenas. Es importante que la permeabilidad del inserto poroso no se reduzca por la recogida de partículas de suelo en los poros de la pieza de inserción; por lo tanto, se requiere la comprobación frecuente y la limpieza (por el enrojecimiento y el punto de ebullición, o mediante limpieza por ultrasonidos) para asegurar la permeabilidad necesaria. 6.4. Dispositivos de carga: 6.4.1. Dispositivo para aplicación y medición de la fuerza normal: l a fuerza normal es aplicada por un yugo palanca de carga el cual es activado por pesos muertos (masas) o por un dispositivo neumático de carga. El dispositivo deberá ser capaz de mantener la fuerza normal dentro de ±1 % de la fuerza especificada de forma rápida y sin exceso.
6.4.2. Dispositivo para corte de la muestra: el dispositivo deberá ser capaz de cortar l a muestra en una razón uniforme de desplazamiento, con m enos que ±5 % de desviación, y podrá permitir ajustamiento de la razón de desplazamiento desde 0,0001 a 9,94 in./min. (0,0025 a 1,0 mm/min.). La razón a aplicar depende de las características de los suelos (ver 9.12.1). La razón se mantiene usualmente con un motor eléctrico y caja de engranajes, la fuerza de corte es determinada por un dispositivo indicador de carga tal como un anillo de prueba o célula de carga. Nota 3: El corte de la muestra de ensayo a una velocidad mayor que la especifi cada puede producir resultados de corte parcialmente drenado que difirieran de la resistencia al corte del material. 6.5. Dispositivo de medición de fuerza de Corte: Un anillo de prueba o una celda de carga preciso para 0,5 lbf (2,5 N), o 1% de la fuerza de corte en la falla, el que sea mejor 6.6. Tazón de caja de corte: Una caja metálica que soporta la caja de corte y proporciona ya sea una reacción contra la que se restringe la mitad de la caja de corte, o una base sólida con disposiciones para la alineación de la mitad de la caja de corte, que es libre de moverse coincidente con la fuerza de corte aplicada en un plano horizontal. 6.7. Control del espacio de Alta humedad, si es necesario, para la preparación de muestras, de manera que el aumento de contenido de ag ua o pérdida durante la preparación de la muestra se reduce al mínimo. 6.8. Trimmer o anillo de corte, para cortar muestras de gran tamaño a las dimensiones interiores de la caja de corte con un mínimo de perturbación. Una plantilla exterior puede ser necesaria para mantener la alineación caja de corte. 6.9. Balanzas-de acuerdo con el método de ensayo D 2216. 6.10. Indicadores de Deformación: diales cali bradores o transformadores de desplazamiento capaces de medir el cambio en el espesor de la muestra, con una sensibilidad de al menos 0,0001 pulg. (0,0025 mm) y para medi r el desplazamiento horizontal con una sensibilidad de al menos 0,001 pulg. (0,025 mm). 6.11. Aparato para determinar el contenido de agua, como se especifica en el método D 2216. 6.12. Equipamiento para remoldeo o compactación de muestras, si aplica. 6.13. Equipo diverso, incluyendo cronómetro con segundero, agua destilada o desmineralizada, espátulas, cuchillos, borde recto, sierras de alambre, etc., utilizado en l a preparación de la muestra. 7.
Muestra de Ensayo
7.1. EL ejemplo usado para la preparación de la muestra deberá ser suficientemente grande como para que un mínimo de tres muestras similares puedan ser preparadas. Preparar las muestras en una temperatura y humedad ambiente controladas para minimizar la pérdida o ganancia de humedad. 7.1.1. Se deberá tener extremo cuidado en la preparación de las muestras inalteradas de los suelos sensibles para evitar alteraciones en la estructura natural del suelo. Determinar la masa inicial de la muestra húmeda para su uso en el cálculo del contenido de agua inicial y unidad de peso de la muestra. 7.2. El diámetro mínimo de la muestra para muestras circulares, o altura para muestras cuadradas, deberá ser de 2 ,0 in. (50 mm), o no menor que 10 veces el diámetro del tamaño de partícula
máximo, lo que sea mayor, y conforme a la relación entre anchura y espesor especificada en
7.4. 7.3. El espesor inicial mínimo de la muestra será de 0,5 in. (12 mm), pero no menor que seis veces el diámetro máximo de las partículas. 7.4. La razón mínima de diámetro para espesor ò altura para espesor de muestra deberá ser 2:1. Nota 4: Si se encuentran grandes partículas de suelo en el suelo muestreado, se deberá realizar un análisis de tamaño de partícula de acuerdo el método D422 para confirmar l as observaciones visuales, y el resultado deberá ser presentado en el informe. 7.5. Preparación de la muestra: 7.5.1.Muestras Inalteradas-preparar las muestras inalteradas a partir de gr andes muestras inalteradas o a partir de muestras fijadas de acuerdo con la norma ASTM D 1587, u otros procedimientos de muestreo de tubos sin ser remoldeados. Las muestras i nalteradas deberán ser preservadas y transportadas como se describe para las muestras Grupo C o D de la norma ASTM D 4220. Manejar las muestras cuidadosamente para minimizar las perturbaciones, los cambios de sección transversal, o la pérdida de contenido de agua. Si la compresión o cualquier tipo de perturbación perceptible es causado por el dispositivo de extrusión, dividir el tubo de muestra longitudinal o cortarla en pequeñas secciones para facilitar la extracción de la muestra con una perturbación mínima. Preparar muestras recortadas, siempre que sea posible, en un ambiente que reduzca al mínimo la ganancia o la pérdida de humedad de la muestra. Nota 5: Una sala de alta humedad controlada es conveniente para este propósito. 7.5.2.Compactación de muestras: Las muestras que deberán ser preparadas usando el método de compactación, contenido de agua, y peso unitario prescrita por la asignación individual de la muestra. Montar y fijar la caja de corte. Colocar un inserto poroso húmedo en la parte inferior de la caja de corte. Las muestras pueden ser remoldeadas por amasado o api sonamiento cada capa hasta que la masa acumulativa del suelo colocado en la caja de corte se compacta a un volumen conocido, o ajustando el número de capas, el número de Tamps por capa, y la fuerza por tamp. La parte superior de cada capa se escarifica antes de la adición de material para la capa siguiente. Los límites de la capa compactada se deben colocar de manera que NO coincidan con el plano de corte definido por las mitades de caja de corte, a no ser que este es el propósito declarado de una prueba particular. La manipulación utilizada para compactar el material deberá tener un área en contacto con el suelo igual a o menor que 1/2 del área del molde. Se determina la masa del suelo húmedo requerido para una sola capa compactada y colocarlo en la caja de corte. Compactar el suelo hasta que se obtiene la unidad de peso deseada. Continuar la colocación y compactación del suelo hasta que se compacta la muestra completa. Nota 6: Una ligera capa de grasa aplicada al interior de la caja de corte puede ser utilizada para reducir la fricción entre la caja de corte y la m uestra durante la consolidación. Sin embargo, el anillo superior en algunos dispositivos de corte requiere fricción para soportar el anillo después de que las placas de corte hayan sido perforadas. Una ligera capa de grasa aplicada entre las mitades de la caja de corte se puede utilizar para reducir la fricción entre las mitades de la caja de corte durante el corte. Un Revestimiento de TFE-fluorocarbono puede también usarse en estas superficies en l ugar de grasa para reducir la fricción
Nota 7: El espesor requerido del levantamiento compactado puede ser determinado midiendo directamente el espesor del levantamiento, o de las marcas de l a varilla de apisonamiento que se corresponden con el grosor del levantamiento. Nota 8: La decisión para amortiguar los insertos porosos inundando la caja de corte antes de aplicar la fuerza normal depende del problema en estudio. Para muestras inalteradas obtenidas por debajo del nivel freático, las inserciones porosas son generalmente humedecidas. Para suelos hinchados, la secuencia de c onsolidación, humectantes, y el corte debe modelar condiciones de campo. Determinar l a masa compactada de la muestra, ya sea medir la masa colocada y compactada en el molde, o la diferencia entre la masa de la caja de corte y muestra compactada y la tara de la caja de corte . 7.6. El Material requerido para la muestra deberá ser dosificado mezclando el suelo completamente con suficiente agua para producir el contenido de humedad deseado. Dejar reposar la muestra antes de la compactación de acuerdo con la siguiente guía:
7.7. La compactación de las muestras puede ser realizada por compactación de suelos usando los procedimientos y equipos utilizados para determinar las rel aciones de humedad-densidad de los suelos (Métodos de Ensayo D 698 o D 1557), y el conjunto de la muestra de ensayo de corte directo desde la muestra de ensayo de mayor tamaño como si se tratara de una muestra inalterada. 8. Calibración
8.1. La calibración consiste en determinar la deformación del aparato cuando se someten a la carga de consolidación, de forma que para carga normal de consolidación la deflexión aparato pueda restarse de las deformaciones observadas. Por lo tanto, se informa sólo la deformación debido a la consolidación de la muestra para las pruebas completas. La calibración de los equipos de características de carga-deformación es necesario realizar en el aparato cuando se colocan por primera vez en servicio, o cuando se cambian las piezas del aparato. 8.2. Montar el dispositivo de corte directo con un disco de calibración de metal o placa de un espesor aproximadamente igual a la muestra de ensayo deseada y sobre 1/4 pulg. (5 mm) de menor diámetro o ancho. 8.3. Coloque el indicador de desplazamiento normal. Ajuste este indicador de forma que pueda ser utilizado para medir ya sea consolidación o hinchamiento desde el disco de calibración o de lectura de placas. Registre la lectura "sin carga" o cero. 8.4. Aplicar incrementos de fuerza normal hasta las limitaciones del equipo, y registrar la lectura del indicador de desplazamiento y fuerza normal. Retire la fuerza normal aplicada en secuencia inversa de la fuerza aplicada y registrar las lecturas del indicador de desplazamiento y fuerza normal. Representar gráficamente la media de los valores y la deformación por carga del aparato como una función de la carga normal. Conservar los resultados para referencia futura
en la determinación del espesor de l a muestra de ensayo y la compresión dentro del aparato de prueba en sí. 8.5. Remover el disco o plato de calibración Nota 9: Otros métodos de exactitud comprobable para calibración del aparato son aceptables. 9. Procedimiento
9.1. Armar la caja de corte: 9.1.1.Muestras inalteradas: Colocar insertos porosos húmedos en los extremos expuestos de la muestra en la caja de corte; colocar la caja de corte que contiene la muestra no perturbada e insertos porosos en el hueco de la caja de corte y adjuntar la caja de corte. Nota 10: Para algunos aparatos, la mitad superior de la caja de corte se mantiene en su lugar por una varilla dentada que encaja en un receptáculo en la mitad superior de la caja de corte. La mitad inferior de la caja de corte se mantiene en su lugar en el hueco de la caja de corte retenida por pernos. Para algunos aparatos, la mitad superior de la caja de corte se mantiene en su puesto por una placa de anclaje. 9.1.2.Compactación de la Muestra: Coloque la caja de corte que contiene la muestra compactada e insertos porosos en el hueco de la caja de corte y adjuntar la caja de corte. 9.2. Conectar y ajustar el sistema de carga de la fuerza de corte de manera que ninguna fuerza se imponga en el dispositivo de medición de carga. 9.3. Posicionar adecuadamente y ajustar el dispositivo de medición de desplazamiento horizontal se utiliza para medir el desplazamiento de corte. Obtener una lectura inicial o ajustar el dispositivo de medición para indicar el desplazamiento en cero. 9.4. Colocar un inserto poroso y placa de transferencia de carga en l a parte superior de la caja de corte. 9.5. Coloque el yugo de carga de la fuerza normal en su posición y ajustarlo de modo que la barra de carga sea horizontal. Para los sistemas de palanca de carga muerta, nivelar la palanca. Para los sistemas de carga neumática, ajustar el yugo hasta que quede ajustada contra el rebaje en la placa de transferencia de carga, o colocar un cojinete de bolas en la placa de transferencia de carga y ajustar el yugo hasta que el contacto sea ajustado. 9.6. Aplicar una pequeña carga normal a la muestra. Compruebe que todos los componentes del sistema de carga estén sentados y alineados. El inserto poroso superior y la pl aca de transferencia de carga debe estar alineados de manera que el movimiento de la placa de transferencia de carga en la caja de corte no se inhibe. Regi strar la carga vertical aplicada y la carga horizontal en el sistema. Nota 11- EL esfuerzo normal aplicado a la muestra deberá ser aproximadamente 1 lbf/i n2 (7 kpa). 9.7. Adjuntar y ajustar el dispositivo de medición de desplazamiento vertical. Obtener la lectura inicial para el dispositivo de medición vertical y una lectura para el dispositivo de medición de desplazamiento horizontal 9.8. Si se requiere, llenar la caja de corte con agua, y mantenerlo lleno durante el ensayo. 9.9. Calcular y registrar la fuerza normal requerida para lograr la tensión normal deseada o incrementos de los mismos. Aplicar el esfuerzo normal deseado añadiendo la masa apropiada al brazo colgante.
Nota 12: La fuerza normal utilizada para la muestra dependerá de los datos requeridos. La aplicación de la fuerza normal puede ser apropiado para suelos relativamente firmes. Para suelos relativamente blandos, la aplicación de la fuerza normal en varios incrementos puede ser necesario para evitar daños en la muestra. 9.10. Aplicar la carga normal deseada o incrementos de la misma a la muestra y comenzar a registrar las lecturas de deformación normal versus el tiempo transcurrido. Para todos los incrementos, verificar la finalización de la consolidación primaria antes de proceder (ver método de ensayo D2435). Graficar el desplazamiento normal versus el logaritmo del tiempo ó la raíz del tiempo en minutos. 9.11. Después que la consolidación primaria está completa, remover los tornillos o pasadores de alineación de la caja de corte. Abrir el espacio entre las mitades de la caja de corte aproximadamente 0,025 in (0,64 mm) usando los tornillos gap. Retire los tornillos gap. Nota 13: Puede haber casos en los que la distancia entre las placas se debe aumentar para acomodar tamaños de arena mayor que la separación especificada. Actualmente no hay suficiente información disponible para especificar la dimensión de los juegos con la distribución del tamaño de partícula. 9.12. Corte de la muestra 9.12.1. Seleccione la velocidad de desplazamiento adecuada. El corte de la muestra a una velocidad relativamente lenta para que no existiría un exceso de presión de poros en la falla. La siguiente ecuación se utiliza como una guía para determinar el tiempo mínimo estimado requerido desde el inicio de la prueba hasta la rotura: = 50 ∙ Donde: =Tiempo total estimado transcurrido para la rotura, min. =tiempo requerido para que la muestra desarrolle el 50% de la consolidación bajo el esfuerzo normal especificado (o incremento del mismo), min. Nota 14: Si se utiliza el desplazamiento normal frente a la raíz cuadrada del tiempo, t 50 puede calcularse a partir del tiempo para completar 90% de consolidación por la sig uiente expresión: =
9 4,28
Donde: 9 = tiempo requerido para que la muestra desarrolle el 90% de la consolidación bajo el esfuerzo normal especificado (o incremento del mismo), min. 4,28= constante, relaciona el desplazamiento y el factor de tiempo de 50 y 90 % de consolidación. Nota 15: Si el material presenta una tendencia a hincharse, el suelo debe ser inundado con agua y se debe permitir alcanzar el equilibrio bajo un incremento de tensión normal lo suficientemente grande como para contrarrestar la tendencia oleaje antes de que el tiempo mínimo para la rotura pueda ser determinado. La curva de consolidación-tiempo para incrementos de tensión normales es entonces válidos para su uso en la determinación de t f. Nota 16: Algunos suelos, tales como arenas densas y más de arcillas consolidadas, no pueden exhibir curvas de tiempo-asentamiento bien definidas. En consecuencia, el cálculo de t f puede producir una estimación inadecuada del tiempo req uerido para dejar la muestra en
condiciones drenadas. Para arcillas sobre-consolidadas que están ensayadas bajo esfuerzo normal menor que la presión de consolidación del suelo, se sugiere que el tiempo de rotura sea estimado utilizando un valor de t 50 equivalente al que se obtiene del tiempo de asentamiento normalmente consolidado. Para arenas densas limpias que drenan rápi damente, un valor de 10 min, se puede utilizar para tf. Para ar enas densas con más de 5% de finos, un valor de 60 min se puede utilizar para tf. Si se selecciona un valor alternativo de t f , la justificación de la selección se explica con los resultados de las pruebas.
9.13.
Determinar el desplazamiento apropiado a partir de la siguiente ecuación:
=
Donde: =razón de desplazamiento, in/min.(mm/min). =desplazamiento horizontal estimado en rotura, in (mm). =lapso de tiempo total estimado en rotura, min. Nota 17: La magnitud del desplazamiento de rotura depende de muchos factores i ncluyendo tipo y la historia de esfuerzos del suelo. Como guía, usar =0,5 in (12mm) si el material es suelo de grano fino normalmente o ligeramente sobre consolidado, de lo contrario usar =0,2 in (5mm). 9.13.1. Seleccionar y ajustar la razón de Desplazamiento: para algunos tipos de aparatos, la razón de desplazamiento es desarrollada usando combinaciones de posici ones de engranajes de ruedas y engranaje de palancas. Para otros tipos de razones de desplazamiento se consigue ajustando la velocidad del motor. 9.13.2. Registrar el tiempo inicial, desplazamientos horizontales y verticales, y fuerzas normal y de corte. 9.13.3. Iniciar el aparato e iniciar el corte. 9.13.4. Obtener lecturas de datos de tiempo, desplazamiento vertical y horizontal, y la fuerza de corte en el intervalo deseado de desplazamiento. Las lecturas de datos deben tomarse a intervalos de desplazamiento igual al 2 por ciento del diámetro de la probeta o la anchura para definir una curva de esfuerzo-desplazamiento de corte una con precisión Nota 18: Lecturas adicionales pueden ser útiles en la identificación del valor de esfuerzo de corte peak de material sobre consolidado o frágil. Nota 19: Puede ser necesario detener el ensayo y re-vaciar las mitades de la caja de corte para mantener la separación entre las mitades de la caja de corte. 9.13.5. Después de alcanzar la rotura, detener el aparato del ensayo. Este desplazamiento puede estar en el rango de 10 a 20 % del diámetro o ancho de la muestra original. 9.13.6. Remover la fuerza normal de la muestra removiendo la masa de la palanca y colgador, o liberando la presión. 9.14. Para ensayos en muestras cohesivas, separar las mitades de l a caja de corte con un movimiento deslizante a lo largo del plano de falla. No tirar las mitades de la caja de corte separándolas perpendicularmente a la superficie de falla, ya que podría dañar la muestra. Fotografía, dibujo, o descripción escrita de la superficie de falla. Este procedimiento no es aplicable a muestras NO cohesivas.
9.15. Remover la muestra de la caja de corte y determinar el contenido de agua de acuerdo al método de ensaye D2216. 9.16. Calcular y graficar lo siguiente: 9.16.1. Esfuerzo de corte nominal versus desplazamiento lateral relativ o.
10. Cálculos:
10.1. Calcular lo siguiente: 10.1.1. Esfuerzo de corte nominal, actuando en la m uestra es, = Donde: = esfuerzo de corte nominal, lbf/in 2 (kpa) F=fuerza de corte, lbf (N) A= área inicial de la muestra, in 2 (mm2) 10.1.2. Esfuerzo Normal actuando en la muestra es, =
Donde: n = esfuerzo normal, lbf/in 2 (kpa) N = Fuerza vertical normal actuando en la muestra, lbf ( N) Nota 20: Los factores que incorporan supuestos con respecto a la zona de superficie real de la muestra sobre el que se miden la fuerza corte y normal se pueden aplicar para calcular los valores de la tensión de corte o normal, o ambos. Si se hacen correcciones, los factores y l a justificación del uso de la corrección se explicarán con los resultados de las pruebas.
10.1.3. Razón de desplazamiento: calcular la real razón de desplazamiento dividida por el desplazamiento lateral relativo por el lapso de tiempo, o informar la razón usada en el ensayo. =
ℎ
Donde: =razón de desplazamiento, in/min (mm/min). ℎ =desplazamiento lateral relativo, in (mm). =lapso de tiempo del ensayo, min. 10.1.4. Calcular la relación de vacíos inicial, contenido de humedad, peso unitario seco y el punto de saturación basado en la gravedad específica, y la masa total de la muestra. El volumen de la muestra está determinado por l a medida del largo o diámetro de la caja de corte y el espesor de la muestra. 11. Informe:
11.1.
EL informe deberá incluir lo siguiente:
11.1.1. Mostrar la identificación, proyecto y localización. 11.1.2. Descripción del tipo de dispositivo de corte usado en los ensayos. 11.1.3. Descripción de la apariencia de la muestra, basado en la práctica D2488 (el método de ensayo D2487 puede ser usado como una al ternativa), límites de Atterberg (método D4318), y datos de tamaño de grano (método D422), si se obtiene. 11.1.4. Descripción de la estructura del suelo, es decir, si la muestra es inalterada, remoldeada, compactada, o preparada de otro modo. 11.1.5. Contenido de agua inicial y final 11.1.6. Masa seca y peso unitario saturado, inicial y final. 11.1.7. Peso unitario seco, inicial y final. 11.1.8. Espesor o diámetro inicial (ancho para caja de corte cuadrada). 11.1.9. Esfuerzo normal, relación de deformación, desplazamiento de corte, y los valores correspondiente de esfuerzo de corte nominal y cambios de espesor de la muestra. 11.1.10. Grafico del logaritmo del tiempo o la raíz cuadrada del t iempo versus la deformación de los incrementos de carga donde se de terminó t 50 . 11.1.11. Grafico del esfuerzo de corte nominal versus porcentaje de desplazamiento lateral relativo. 11.1.12. Salidas de esquemas de procedimiento, secuencias de carga especiales o necesidades especiales de alimentación 12. Precisión y tendencia 12.1. Precisión: Se están evaluando datos para determinar l a precisión de este método de
ensayo. Además, D18.05 subcomité está buscando los datos pertinentes de los usuarios del método de ensayo. 12.2. Tendencia: No hay un valor de referencia aceptado para este método de prueba, por lo tanto, el sesgo no se puede determinar. 13. Palabras Claves 13.1. Muestras compactadas, consolidación, ensayo de corte directo, condiciones de ensayo drenado, envolvente de esfuerzos de Morh, esfuerzo de corte, inalterada.
Resumen de cambios (1) Practica D3740 fue agragada a la sección 2, documentos referenciales. (2) Una nueva Nota 1 fue insertada en la sección 5, significado y uso, inmediatamente después de 5.5. (3) Las notas restantes fueron re-enumeradas. (4) Una nueva sección titulada Resumen de Cambi os fue agregada. La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales no toma posición respecto a la validez de los derechos de patente declarados en relación con cualquier artículo mencionado en esta norma. Los usuarios de esta norma se les advierte expresamente que la determinación de la validez de cualesquiera derechos de patente, y el riesgo de les ión de sus derechos, son enteramente su propia r esponsabilidad. Esta norma está sujeta a revisión en cualquier momento por el c omité técnico responsable y debe ser revisado cada cinco años y si no es revis ado, ya sea aprobado de nuevo o se retira. Sus comentarios son invitados para la rev isión de esta norma o para normas adicionales, deberán dirigirse a las oficinas de ASTM. Sus comentarios recibirán una cuidadosa consideración en una reunión del comité técnico responsable, que usted puede asistir. Si usted s iente que sus comentarios no han recibido una audiencia justa, puede presentar sus puntos de v ista al Comité de Normas de la ASTM, a la dirección indicada a continuación. Esta norma ha sido propiedad de la ASTM, 100 Barr Harbor Dr ive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 194282959, Estados Unidos. reimpresiones (copias únicas o múltiples) de esta norma se pueden obtener poniéndose en contacto con la ASTM en la direcc ión anterior o al 610-832-9585 (teléfono), 610-832-9555 (fax), o
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