˜ ´ UNIVERSIDAD SENOR DE SIPAN FACULTAD DE INGENIER´IA ARQUITECTURA URBANISMO ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
Mec´ anica anica de suelos y rocas ro cas
Estudiante:
Malhaber Montenegro Montenegro Miguel
Informe:
Laboratorio N 6
Grupo:
N1
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Fecha de realizaci´ on on del ensayo: 14 nov 2014
28 no nov v 2014
Fecha de entrega del informe:
PIMENTEL
2014 1
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´ PERU
´ Indice general 1. ENSAYO DE CORTE DIRECTO
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1.1. Marco te´ orico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1.1. Ecuaci´on de falla de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.1.2. Equipo utilizado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.3. Materiales y Equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.4. Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.5. C´ alculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.5.1. Curva de resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.6. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1.7. Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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ENSAYO DE CORTE DIRECTO Este ensayo esta regido por la norma ASTM - D3080 Este ensayo es necesario por que permite la determinaci´on en el laboratorio de la cohesi´ on y ´angulo de fricci´ on interno, lo cual son fundamentales para establecer cuales pueden ser los esfuerzos mayores a los que puede estar sometido dicho suelo sin que este falla o sufra deformaciones considerables. Este laboratorio brinda informaci´ on u ´til al ingeniero para que el puede definir que tipos de estructuras pueden ir cimentadas en dicho suelo sin que sufran asentamientos o colapsos.
1.1.
Marco te´ orico
El ensayo de corte directo consiste en hacer deslizar una porci´ on de suelo, respecto a otra a lo largo de un plano de falla predeterminado mediante la acci´ o n de una fuerza de corte horizontal incrementada, mientras se aplica una carga normal al plano del movimiento. En este se determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existir´ an en terreno producto de la aplicaci´ on de una carga, encontrando as´ı su cohesi´ on y ´angulo de fricci´ on interno. ˜ En el laboratorio de ensayos de materiales de la universidad SENOR DE SIPAN se trabajo con un sistema conformado por un Aparato de corte directo, un Deform´ımetro de caratula, una caja de corte y unas pesas o equipo de cargas. Se trabajo con estos aparatos primero por que la norma ASTM D3080 , estipula que son los adecuados para este tipo de ensayos, segundo por que son con los que cuenta el laboratorio de la universidad de sucre, y por ultimo por que son capaces de tomar todas las variables que son necesarias para la realizaci´ on de dicho ensayo.
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1.1.1.
Ecuaci´ on de falla de Coulomb
Coulomb observ´ o que si el empuje de un suelo contra un muro produce un desplazamiento ´ postul´o que en el muro, en el suelo retenido se forma un plano recto de deslizamiento. El ´ LA MAXIMA RESISTENCIA AL CORTE, τ f, en el plano de falla, est´a dada por: τ f = c + σ tan φ donde: σ=Es el esfuerzo normal total en el plano de falla; φ=Es el ´angulo de fricci´ on del suelo (por ejemplo, arena); c =Es la cohesi´ on del suelo (por ejemplo, arcilla).
1.1.2.
Equipo utilizado
El equipo utilizado en esta practica es convencional ya que el dispositivo de carga con el Aparato de corte directo trabajan como un sistema adecuado para as´ı medir las tasas o ratas de deformaciones que son generadas por las fuerzas aplicadas a la muestra de suelo, con todo estos datos se podr´ an calcular los par´ametros que describen la relaci´ on entre el esfuerzo cortante y el desplazamiento, para as´ı obtener una grafica de esfuerzo cortante vs esfuerzo normal . Funcionamiento:
Para este ensayo como sabemos se emplearon dos equipos fundamentales como lo san el Aparato de corte directo y un dispositivo de carga. Este Aparato de corte directo trabaja de una manera que le aplica carga que har´ a que se genere una fuerza normal a las caras de la muestra, este es capaz de mantener las cargas a las que se somete dicho suelo, este tambi´en es capaz de aplicar y medir una fuerza de corte para hacer fallar a lo largo de un determinado plano, los cuales ser´ an paralelos a las caras de la muestra determina los desplazamientos laterales de esta. Para el dispositivo de carga funciona como un dispositivo para mantener la muestra dentro de un anillo el cual se puede fijar a la base o puede ser flotante, este mismo puede proporcionar tambi´en medios para sumergir la muestra, aplicarle carga vertical y medir el cambio de espesor de la misma. La caja de corte directo debe estar dividida por un plano horizontal que separa las dos 4
mitades de igual espesor, esta deber´ a presentar tornillos de alineamiento o bloqueo. Componentes:
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1.2.
Objetivos
Determinar la deformaci´ o n y el ´angulo de fricci´on interno para una muestra de arena seca. Obtener la grafica de distribuci´ on de esfuerzos cortantes vs deformaci´on, para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra. Encontrar los valores m´ aximos de los esfuerzos cortantes para las diferentes cargas aplicadas. Obtener la grafica de esfuerzo normal contra cortantes m´ aximos.
1.3.
Materiales y Equipos
Para la realizaci´on de dicho ensayo se emplearon los siguientes materiales: Aparato de corte directo.
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´ Caja de corte. Area es de 36cm2
Equipo de cargas. Muestra de suelo. Piedra porosa Placa.
Papel filtro. Tallador
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Cinta m´etrica. Agua.
1.4.
Procedimiento
El procedimiento seguido para la realizaci´ on de este ensayo fue el siguiente: 1. Se extrajo la muestra (dada por el tecnico). 2. Seguido se agrego el material a la caja de corte se ajusto y se tallo. 3. Seguido se coloc´ o el papel filtro y una piedra porosa. 4. encima se coloco una placa. 5. Se llevo a la maquina de corte directo y se ajusto el sistema en ella. 6. Se le montaron lo respectivos pesos al sistema de 54 kg 7. Se le aplico una carga normal a la muestra. 8. Se gradu´ o hasta que quedara completamente horizontal. 9. Por ultimo se tomaron los datos que la maquina nos arrojo.
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1.5.
C´ alculos
Como dato tenemos : A0 =0.321454545 y A1 =0.40000 La fuerza se puede hallar de la siguiente forma: Fuerza = (Dial × A0 ) + A1 El esfuerzo de corte : Esf.corte = Fuerza/A. Como se hizo tres ensayos, daremos aconocer los datos, hallaremos la fuerza y esf. de corte
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Ensayo 1 Datos
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Ensayo 2 Datos
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Ensayo 3 Datos
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1.5.1.
Curva de resistencia
Con la ayuda del Excel podemos gr´aficar la curva de DEFORMACION vs ESFUERZO DE CORTE
lo cual de esta gr´afica tomaremos un punto m´ aximo por cada curva lo cual est´a n en la siguiente tabla: ENSAYO
ESFUERZO NORMAL ESFUERZO CORTANTE (kg/cm2 )
´ MAXIMO (kg/cm2 )
1
0.5
0.36
2
1
0.60
3
1.5
0.84
Con estos datos que tenemos en la tabla anterior nos sirven para gr´ aficar la resistencia al corte lo cual ser´a de la siguiente forma: La gr´afica tendra esta forma: y = mx + b; donde, m es la pendiente. 0,36 − 0,60 Hallamos la pendiente: m = = 0,48 0,5 − 1 Reemplazamos el punto (0,5; 0,36) en la encuaci´ on: 0,36 = 0,48 × 0,5 + b, entonces b = 0,12
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El ´angulo de fricci´ on: φ = arctan(m) = arctan(0,48) = 25,641
φ = 25,641 La cohesi´ on: C = b = 0,12kg/cm
C = 0,12kg/cm
1.6.
Conclusiones
El ensayo de corte directo cumpli´ o a cabalidad los objetivos propuestos al inicio de la pr´actica, se logro determinar la magnitud del a´ngulo de fricci´on preexistente en el interior de la estructura en una muestra de suelo arenoso compacto. Lo cual induce a una cohesi´ on de 0.12 kg/cm
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1.7.
Anexos
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