LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS UNIVERSIDAD DE CUENCA FACULTAD DE INGENIERIA. ESCUELA CIVIL
Práctica 2: Ensayo de Corte Directo Fecha de Realización: Lunes 16 y lunes 23 de abril de 2018 Integrantes: -
Alex Arce Diego Ávila Danny Campoverde Marco Parra
Tipo de Muestra: Arcilla Inalterada y Arena Tamizada. Origen de la Muestra: Arcilla obtenida de la Parroquia Carlos Crespi, Sector Miraflores, y Arena del laboratorio de Suelos y Materiales de Construcción de la Universidad de Cuenca.
INTRODUCCIÓN En el aparato de corte directo se intenta conseguir la rotura de una muestra según un plano predeterminado, con el fin de poder conocer experimentalmente experimentalmente los parámetros de cohesión y ángulo de fricción que nos definen la resistencia del suelo. El presente ensayo se lo realiza en dos tipos de muestra: una arcilla inalterada, tomada del sitio mencionado, y arena, la misma que ha sido tamizada, sirviéndonos de la muestra que queda retenido en el tamiz 100.
Objetivos. OBJETIVO GENERAL:
Determinar la resistencia al esfuerzo cortante o capacidad portante, de dos muestras de suelo, utilizando el ensayo de corte directo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra. Determinar el ángulo de fricción interna de las muestras ensayadas. Determinar la cohesión de las muestras ensayadas.
Marco Teórico. El ensayo de corte directo impone sobre un suelo las condiciones idealizadas del ensayo. O sea, induce la ocurrencia de una falla a través de un plano de localización predeterminado. Sobre este plano actúan dos fuerzas (o esfuerzos): un esfuerzo normal debido a una carga vertical aplicada externamente y un esfuerzo cortante debido a la aplicación de una carga horizontal. En 1776 Coulomb observó que si el empuje que produce un suelo contra un muro de contención produce un ligero movimiento del muro, en el suelo que está retenido se forma un plano de deslizamiento esencialmente recto. El postuló que la máxima resistencia al corte, en el plano de falla está dada por: =c+
x tan Ec. 1
Dónde: Es
el esfuerzo normal total en el plano de falla
Es el
ángulo de fricción del suelo
C es la cohesión del suelo La utilización de la ecuación de Coulomb no condujo siempre a diseños satisfactorios de estructuras de suelo. La razón para ello no se hizo evidente hasta que Terzaghi publicó el principio de esfuerzos efectivos. = ´+ u
Ec. 2
Dónde: u = presión intersticial ´= esfuerzo efectivo
Pudo apreciarse entonces que, dado que el agua no puede soportar esfuerzos cortantes substanciales, la resistencia al corte de un suelo debe ser el resultado únicamente de la resistencia a la fricción que se produce en los puntos de contacto entre partículas; la magnitud de ésta depende solo de la magnitud de los esfuerzos efectivos que soporta el esqueleto de suelo. Por tanto, cuanto más grande sea el esfuerzo efectivo normal a un plano de falla potencial, mayor será la resistencia al corte en dicho plano. Entonces, si se expresa la ecuación de Coulomb en términos de esfuerzos efectivos, se tiene: = c´ + ´x tan ´
Ec. 3
En la cual los parámetros c´ y ´ son propiedad del esqueleto de suelo, denominadas cohesión efectiva y ángulo de fricción efectiva, respectivamente. Puesto que la resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos en el suelo, los análisis de estabilidad se harán entonces, en términos de esfuerzos efectivos. Sin embargo, en ciertas circunstancias el análisis puede hacerse en términos de esfuerzos totales y por tanto, en general, se necesitará determinar los parámetros de resistencia al corte del suelo en esfuerzos efectivos y en esfuerzos totales. Es decir, los valores de c´, ´; c, . Estos se obtienen, a menudo en ensayos de laboratorio realizados sobre muestras de suelo representativas mediante el ensayo de corte directo (ASTM D-3080-72)
Materiales y Equipos. -
Equipo para corte directo Deformímetro Balanza Cubos para muestras Balanza Espátula Pisón Calibrador Horno Bandejas Taras.
Procedimiento. El Procedimiento enunciado a continuación, es el mismo para los dos tipos de suelo, con la diferencia del origen y a su vez de la extracción de los mismos: 1. Extracción de las muestras de suelo (Arcilla Inalterada mediante cubos de para pruebas y Arena tamizada). 2. Se coloca la muestra de arena conociendo su peso y volumen para poder lograr una misma densidad en las siguientes muestras mediante compactación, mientras que en las arcillas las muestras son tomadas a una misma profundidad para lograr realizar tres ensayos con una misma densidad. 3. Armar cuidadosamente la caja de corte, teniendo presente que las ranuras de la placa inferior tienen que quedar perpendicular al sentido del corte. 4. Colocar y ajustar la caja de corte en la máquina. 5. Colocar respectivamente las cargas normales para cada ensayo (1kg, 2kg, 4kg). 6. Correr el ensayo hasta que el deformímetro de la carga dial empiece a marcar, lo cual evitara errores en las lecturas de la carga. 7. Ajustar y encerar los deformímetros normal y tangencial al igual que la del Dial. 8. Aplicar las cargas normales y tangenciales a nuestra muestra. 9. Hacer las lecturas de los deformimetros y Dial. 10. Observar con atención el valor del Dial ya que al estabilizarse o empezar a decrecer, será el momento en que nuestra muestra a llegado a la falla. 11. Tomando muestras de nuestro suelo fallado hallar la humedad. 12. Retirar el suelo y repetir la pasos anteriores para las siguientes muestras.
Análisis y Resultados.
Conclusiones. La envolvente de falla arrojada en el ensayo de la arcilla nos dice que la cohesión es de PONER EL VALOR
⁄ mientras que el ángulo de fricción es de PONER EL VALOR° lo cual comprueba que el material 2
que estaba en estudio era una FIJARSE EN LA TABLA DE ABAJO SEGÚN RESULTADOS; mientras que en la arena la cohesión es de PONER EL VALOR
⁄ y su ángulo de fricción es de PONER EL VALOR ° con lo 2
que verificamos que se trataba de FIJARSE EN LA TABLA DE ABAJO SEGÚN RESULTADOS. Esta clasificación viene dada según la tabla colocada a continuación.
Tabla 1. Valores aproximados del angulo de fricción y cohesión de algunos suelos.
