ESFUERZO CORTANTE 1.
INTRODUCCIÓN El esfu esfuer erzo zo cort cortan ante te en los los suel suelos os es el aspe aspect cto o más más impo importa rtant nte e de la ingeniería geotécnica. La capacidad de soporte de cimentaciones superficiales como profundas, la estabilidad de los taludes y el diseño de muros o paredes de retención, llevan implícito el valor de la resistencia al esfuerzo cortante. Desde otro punto de vista, el diseño de los pavimentos, se ve influenciado de una forma indirecta por la resistencia al cortante de los suelos, ya sea en el análisis de la estabilidad de un talud o en el diseño de los muros de retención y de forma directa, a través del diseño de las fundaciones ue soportan el pavimento, específicamente, en la subrasante. !or consecuencia, tanto las estructuras como los taludes deben ser estables y seguros frente a un colapso total, cuando éstos sean sometidos a una má"ima aplicación de cargas. El esfuerzo cortante de un suelo se #a definido como la $ltima o má"ima resistencia ue el suelo puede soportar. Específicamente, se #a e"presado como la resistencia interna ue ofrece la masa de suelo por área unitaria para resistir la falla al deslizamiento a lo largo de cualuier plano dentro de él. El esfuerzo cortante puede ser determinado de muc#as maneras, algunos de los ensayos más comunes inclinadas son la veleta %&'() D *+*-, ensayos de penetración está stánda ndar '!( '!( %&' %&'() D /0+-, +-, así como omo alg algunos nos otro tros tipo tiposs de penetrómetros, los cuales en su mayoría no evitan los problemas asociados con la alteración de la muestra debido a su e"tracción en el campo, sin de1ar de lado ue ofrecen información sumamente importante. 'in embargo, muc#os de esos métodos determinan la resistencia al cortante indirectamente a través de correlaciones. !or otra parte, en el laboratorio e"iste una serie de ensayos ue usualmente se realizan dentro del ámbito de la ingeniería para evaluar las propiedades de resistencia de cada material ue conforma el subsuelo. Entre estos se pueden citar la resistencia a la compresión unia"ial %&'() D 2/++-, corte directo %&'() D 344 y &'() D +02- y los ensayos de compresión tria"ial %&'() D *5+5 y &'() D 204-.
2.
CRITERIOS DE DE FA FALLA MOHR-COULOMB )o#r %/644- presentó una teoría sobre la ruptura de los materiales. Dic#a teoría afirma ue un material falla debido a una combinación crítica de esfuerzo normal y esfuerzo cortante, y no solo por la presencia de un esfuerzo má"imo normal o bien de un esfuerzo má"imo cortante. !or lo cual, la relación entre un esfuerzo normal y un esfuerzo cortante sobre un plano de falla se e"presa en la Ecuación /. T f = F ( ϑ )
Donde7
T f 8 esfuerzo cortante sobre el plano de falla 1
9 8 esfuerzo normal sobre el plano de falla La envolvente de falla definida por la ecuación es una línea curva. !ara la mayoría de los problemas de mecánica de suelos, es suficiente apro"imar el esfuerzo cortante sobre el plano de falla como una función lineal del esfuerzo normal :6;, lo cual se conoce como el
T f = c +ϑ ∗tan φ Donde7 c 8 co#esión = 8 ángulo de fricción interna 3.
ENSAYOS DE LABORATORIO 3.1. ENSAYO ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA 3.1.1. CONCEPTO El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión unia"ial El propósito principal del ensayo de compresión noconfinada es obtener de manera manera rápida rápida valore valoress cuanti cuantitat tativo ivoss apro" apro"ima imados dos de la resist resistenc encia ia a la compresión para permitir su ensayo sin confinamiento. Es muy importante en )ecánica de 'uelos, ya ue permite obtener un valor de carga $ltima del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga ue puede utilizarse en proyectos ue no reuieran de un valor más preciso, ya ue entrega un resultado conservador. Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo tria"ial. Es import importan ante te compre comprend nder er el compor comportam tamien iento to de los los suelo sueloss someti sometido doss a cargas, ya ue es en ellos o sobre ellos ue se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, ue reuieren de una base firme, o más a$n ue pueden aprovec#ar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capa capaci cida dad d y esta estabi bililida dad, d, sien siendo do el estu estudi dio o y la e"pe e"peri rime ment ntac ació ión n las las #erramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta apro"imación, apro"imación, el comportamiento comportamiento ante las cargas de estas estructuras. 'e toma la resistencia a la compresión noconfinada como la carga má"ima alcanzada por unidad de área, o la carga por unidad de área al 24> de deformación a"ial, la ue se obtenga primero durante un ensayo. 3.1.2. MATERIALES MATERIALES 3.1.2.1. Dispositio !" #$%&$ $'i$(
2
El dispositivo puede ser una plataforma de balanza euipada con un yugo con gato activador de carga, un aparato de carga muerta, un dispositivo de carga #idráulico, o cualuier otro euipo de compresión con suficiente capacidad y control para proporcionar la velocidad de carga indicada. !ara un suelo con una resistencia a la compresión noconfinada menos de /.4 ton?pie@ %/44 Apa-, el euipo deberá ser capaz de medir la carga con una precisión de 4.4/ ton?pie@ %/ Apa-. !ara un suelo con una resistencia a la compresión de /.4 ton?pie@ o mayor, el euipo deberá ser capaz de medir la carga con apro"imación de 4.40 ton?pie@ %0Apa-. 3.1.2.2. E't%$#to% !" )*"st%$ Deberá ser capaz de e"traer el testigo de suelo del tubo muestreador en la misma dirección del recorrido de la muestra en el tubo y con perturbación mínima a la muestra. Las condiciones al tiempo de la remoción de la muestra pueden dictaminar la dirección de la remoción, pero el ob1etivo principal es mantener al mínimo el grado de perturbación. 3.1.2.3. I+!i#$!o% !" !",o%)$#i+ El indicador de deformación deberá ser un dial indicador graduado a 4.44/ pulg. %4.43 mm-, teniendo un rango de movimiento de al menos el 24> de la longitud del espécimen, u otro dispositivo de medición ue cumpla con estos reuerimientos. 3.1.2.. C$(i/%$!o% 0"%+i"% &decuado para medir las dimensiones físicas del espécimen con una apro"imación de 4.4/ pulg %4.20 mm-. 3.1.2.. C%o+)"t%o 'e deberá emplear un cronómetro con apro"imación al segundo, ue indiue el tiempo transcurrido desde el inicio del ensayo, para establecer la velocidad de aplicación del esfuerzo o la deformación indicados 3.1.2.. Ho%+o Bn #orno controlado termostaticamente capaz de mantener una temperatura de 234C6 %//4C0<-, para el cálculo del contenido de #umedad de las muestras. 3.1.2.. B$($+4$s Las balanzas deberán ser apropiadas para el pesado de los especímenes de suelo. Los especímenes de menos de /44 grs. deberán ser pesados con apro"imación a 4.4/ gr. mientras ue los especímenes mayores de /44 grs. deberán ser pesados con apro"imación a 4./ gr. 3.1.2.5. Ap$%$tos !i"%sos Las balanzas deberán ser apropiadas para el pesado de los especímenes de suelo. Los especímenes de menos de /44 grs. deberán ser pesados con apro"imación a 4.4/ gr. mientras ue los especímenes mayores de /44 grs. deberán ser pesados con apro"imación a 4./ gr.
3
3.1.3. PROCEDIMIENTO
'e debe de tallar un mínimo de tres especímenes cuya forma geométrica corresponde al de un cilindro definiendo sus dimensiones de altura y diámetro con el vernier. D
L
La relación longituddiámetro de las muestras para el e"perimento debería ser suficiente grande para evitar interferencias de planos potenciales de falla a *0 y suficiente corta para no obtener falla de FcolumnaG. La relación L?d ue satisface estos criterios es7 2 H L?d H3.
4
Ia1o el control de la deformación vertical %lectura vertical- se llena progresivamente al espécimen a su falla por compresión.
&LL&
'e considera ue el espécimen #a fallado a compresión si ocurre cualuiera de los tres eventos7 F$(($ F%6&i(7 de la deformación vertical es la ue produce la falla plástica.
3.1.. RESULTADOS
ε , para una carga aplicada dada, como ε 8 L?Lo
Donde7
5
L 8
σ c, para una carga aplicada dada,
σ c8 !?& Donde7 ! 8 carga aplicada dada, y & 8 área de la sección transversal promedio correspondiente. 3.1.. 9R:FICOS !repare un gráfico mostrando la relación entre la carga unitaria y la deformación unitaria, graficando en la ordenada las cargas y en la abscisa las deformaciones. 'eleccione el má"imo valor de carga por unidad de área o la carga por unidad de área al 24> de deformación, la ue ocurra primero, para reportarlo como la resistencia a la compresión noconfinada.
3.2. ENSAYO TRIA;IAL 3.2.1. CONCEPTO La prueba de ensayo tria"ial es uno de los métodos más confiables para determinar los parámetros de la resistencia al cortante. En un ensayo tria"ial, un espécimen cilíndrico de suelo es revestido con una membrana de láte" dentro de una cámara a presión. La parte superior e inferior de la muestra tiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema de 6
drena1e para saturar o drenar el espécimen. En estas pruebas se pueden variar las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre el espécimen de suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma completa. Los especímenes usualmente están su1etos a presiones laterales de un líuido, generalmente agua. El agua de la cámara puede aduirir cualuier presión deseada por la acción de un compresor comunicado con ella. La carga a"ial se transmite al espécimen por medio de un vástago ue atraviesa la parte superior de la cámara. La presión ue se e1erce con el agua ue llena la cámara es #idrostática y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen, iguales en todas las direcciones, tanto lateral como a"ialmente. En las bases del espécimen actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido por el vástago de la cámara desde el e"terior. Es usual llamar 9/, 92 y 93 a los esfuerzos principales mayor, intermedio y mínimo, respectivamente. En una prueba de compresión, la presión a"ial siempre es el esfuerzo principal mayor, 9/J los esfuerzos intermedios y menor son iguales %92 8 93- y son iguales a la presión lateral. 3.2.2. TIPOS DE PRUEBAS TRIA;IALES 3.2.2.1. P%*"/$ ("+t$ - P%*"/$ #o+ #o+so(i!$#i+ < #o+ !%"+$=" >CD? La característica fundamental de la prueba es ue los esfuerzos aplicados al espécimen son efectivos. !rimeramente se aplica al suelo una presión #idrostática, manteniendo abierta la válvula de comunicación con la bureta y de1ando transcurrir el tiempo necesario para ue #aya consolidación completa ba1o la presión actuante.
En la segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse ue todo el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe ue parte de esa presión a"ial es tomada por la fase sólida del suelo, sin ue #asta la fec#a, se #ayan dilucidado por completo ni la distribución de esfuerzos, ni las razones ue lo gobiernan. De #ec#o no #ay ninguna razón en principio para ue el esfuerzo desviador sea íntegramente tomado por el agua en forma de presión neutral, si la muestra estuviese lateralmente confinada, como el caso de una prueba de consolidación. El ensayo
8
3.2.3.2. E*ipo $*to)6ti#o !" #$)/io !" o(*)"+ El euipo de cambio de volumen %aparato- realiza su función comprimiendo un pistón sellado contra un dispositivo de precisión en la cámara de calibración, de tal forma ue un movimiento lineal del pistón es e"actamente proporcional al cambio de volumen de agua ue se da en la cámara de calibración. El pistón está conectado a un medio de medición e"terno, un transductor de desplazamiento lineal, adecuado para el sistema de aduisición de datos permitiendo ue los cambios de volumen de la muestra sean desplegados y registrados directamente en centímetros c$bicos. La unidad está conectada a un panel de control con cambio de volumen y regulador de flu1o %by pass valves- usados para medir la saturación y cambios de volumen mayores a /44 cc. Las especificaciones técnicas de este dispositivo son7 !'(MN
2
*4./0 cm D'(&N<& DE OE
9
3.2.3.3. P%"+s$ T%i$'i$( La prensa tria"ial consiste en un marco de dos columnas con una viga transversal móvil %marco de carga- y una base ue contiene la unidad de empu1e mecánico, el motor eléctrico, los componentes electrónicos y los controles. La acción de carga es realizada por un motor %stepper motor- de alta resolución. La unidad de sincronización ue mane1a el motor es controlada por un microprocesador. )ediante este microprocesador es posible obtener un desplazamiento predeterminado de la unidad de carga %empu1e-, constante durante el ensayo, cualuiera ue sea la fuerza de resistencia. La velocidad y la dirección se preestablecen a través de controles localizados en el panel frontal. Las especificaciones técnicas de este dispositivo se encuentran a continuación7 )UN)& TELP<D&D DE / " /40 mm?min DE'!L&V&)EN(P %EN'&SP)WX)& TELP<D&D DE /4 mm?min DE'!L&V&)EN(P %EN'&SPTELP<D&D DE &!OPX)&<MN 20 mm?min OW!D& <&!&<D&D )WX)& DE EN'&SP 04 YN %<&OQ&-
10
''(E)& DE )PT)EN(P
L)(&<MN
DE 2 micro interruptores más dos micro interruptores digitales
)P(PO
De 0 fases y /444 impulsos %round stepper motor-
E'!&<P RPOVPN(&L )WX)P
34 mm
E'!&<P TEO(<&L )WX)P
04 mm
D)EN'PNE' QENEO&LE'
044 " 253 " /2++ mm %L"D"R-
3.2.3.. B($!"% Es una cámara constituida por un cilindro de bandas de ple"iglass, una placa base, una placa superior y una membrana de #ule ue traba1a como interface aire?agua La membrana de #ule está fi1ada a la placa base mediante un collar plástico. El blader es el encargado de transferir la presión del aire al agua, de forma inmediata, evitando ue el aire comience a disolverse. La presión má"ima de funcionamiento del blader es de /444 Y!a.
11
3.2.3.. C6)$%$ T%i$'i$( Está conformada por una cámara de bandas de metacrilato ue permiten una presión má"ima de funcionamiento de 2444 A!a, una base con cinco cone"iones, de las cuales dos son para presión de poro, dos para contrapresión y una para presión de cámara. & su vez cuenta con un pistón de carga instalado mediante un sistema de ba1a fricción. Es en la cámara tria"ial en donde se somete al espécimen a las condiciones específicas de esfuerzos de los ensayos.
3.2.3.. T%$+s!*#to%"s Los transductores se encargan de transformar una señal eléctrica en una magnitud física, la cual, en este caso, es enviada al dataloger para así poder registrar tanto las presiones a las ue está sometido el espécimen como las deformaciones ue sufre durante el ensayo. !ara la automatización del ensayo tria"ial se reuieren transductores lineales, los cuales miden desplazamientos y transductores de presión cuyas características se mencionan a continuación7 T%$+s,o%)$!o% !" !i,"%"+#i$( (i+"$( $%i$/(" >L0DT? 12
Oango de medición /4 mm Oesistencia nominal / Ao#m uente de volta1e /4 TDc má"ima
T%$+s!*#to% !" p%"si+ !resión má"ima de medición /4 bar E"citación /4 T dc?ac O)
3.2.3.. D$t$(o&"% El D&(&LPQ, es una nueva serie de los Bniversal Data Loggers, con canales de microprocesamiento para la aduisición de datos provenientes de las señales eléctricas de los transductores. Este se encarga de registrar datos en tiempo real y almacenarlos, brindando la posibilidad de transferir dic#os registros a la computadora. )ediante este, también se realiza la calibración de los transductores, lo cual se lleva a cabo mediante comparación con mediciones de instrumentos de precisión. !or medio del Datalog se pueden realizar dos tipos de calibración7
de calibración para mostrar el registro o los datos directamente en la unidad física seleccionada.
3.2.. PROCEDIMIENTO )onta1e de la pastilla
14
Oevestimiento de la pastilla con membrana
Llenado de cámara con Lucita
)onta1e en la prensa de carga
15
alla del espécimen
!rocesamiento y captura de datos Lectura de presiones y contrapresiones
!ara una gran mayoría de ensayos tria"iales es necesario como fase previa a la realización de una prueba, la saturación del espécimen, esto se puede lograr mediante la aplicación de presiones y contrapresiones a la muestra, así como con variaciones en las mismas, donde la saturación se genere en el espécimen con la menor perturbación.
3.2.. RESULTADOS Y 9R:FICOS 16
3.2..1. UU7
17
18
3.2..2. CU Y CD Etapas en los ensayos tria"iales con consolidación previa 3.2..2.1. S$t*%$#i+ La saturación es importante especialmente en los ensayos no drenados con medida de presión intersticial. El parámetro I debe ser / si se uiere seguir la trayectoria no drenada en términos de tensiones efectivas. Los cambios de presión de agua en condiciones no drenadas dependen muc#o del grado de saturación. Black and Lee, 1973
!ara saturar un suelo se suelen e1ecutar dos acciones7 /-
2- Disolución del aire ue ueda en forma de burbu1as en los poros del suelo y en las conducciones mediante la aplicación de presión de cola. La cantidad de aire disuelto aumenta con el valor de la presión intersticial. Las presiones de cola y el tiempo necesario para disolver el aire pueden ser altos si el grado de saturación inicial es ba1o. 3.2.. INTERPRETACIÓN Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidación completa #a ocurrido ba1o la sobrecarga e"istente, y la falla es alcanzada lentamente de modo tal ue los e"cesos de presiones de poro son disipados.
3.3. ENSAYO DE CORTE DIRECTO 3.3.1. CONCEPTO (iene por ob1eto establecer el procedimiento de ensayo para determinar la resistencia al corte de una muestra de suelo consolidada y drenada %Determinar la deformación y el ángulo de fricción interno-, por el método del corte directo, también obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para unas determinadas cargas aplicadas a dic#a muestra, encontrar los valores má"imos de los esfuerzos cortantes para las diferentes cargas aplicadas y obtener la gráfica de esfuerzo normal contra cortantes má"imos El ensayo puede ser conducido en corte simple o corte doble. La prueba de corte directo es adecuada para un ensayo consolidado drenado porue las trayectorias de drena1e a través del espécimen de ensayo son cortas, permitiendo por esto ue los e"cesos de las presiones de poro sean disipados bastante rápidamente. Este ensayo puede realizarse sobre todos los tipos de suelos, con muestras inalteradas y remoldeadas. El ensayo consiste en7
3.3.2. MATERIALES 3.3.2.1. Dispositio !" #$%&$. El dispositivo de carga debe ceñirse a lo siguiente. 'ostener la probeta con seguridad entre dos piedras porosas colocadas una en cada cara, de tal manera ue no se presenten movimientos de torsión sobre ella. 20
Estar provisto de los dispositivos necesarios para7
&plicar una fuerza normal en las caras de la muestra. Determinar los cambios en el espesor de la muestra. Drenar el agua a través de las piedras porosas. 'umergir la muestra en agua. 'er capaz de aplicar una fuerza de corte para #acer fallar la muestra a lo largo de un determinado plano %corte $nico- o de planos %corte doble- paralelos a las caras de la muestra. Los marcos ue sostienen la probeta deben ser lo suficientemente rígidos para evitar su deformación durante el corte. Las diferentes partes del dispositivo deben ser de un material resistente a la corrosión por sustancias contenidas en el suelo o por la #umedad del mismo.
3.3.2.2. Pi"!%$s po%os$s. Las piedras porosas deben ceñirse a lo siguiente7 Deben ser de carburo de silicio, ó"ido de aluminio o de un metal ue no sea susceptible a la corrosión por sustancias contenidas en el suelo o la #umedad del mismo.
Dependiendo del tipo de suelo ue se va a ensayar, las piedras porosas deben tener la calidad adecuada para desarrollar el contacto necesario con la muestra y, además, deben evitar la intrusión e"cesiva de partículas de suelo dentro de sus poros. !ara ensayos con suelos normales, la calidad de las piedras debe permitir una permeabilidad de 4.0 mm?s a / mm?s. Dispositivo para la aplicación de la fuerza normal. Debe estar capacitado para aplicar rápidamente la fuerza especificada sin e"cederla y para mantenerla con una variación má"ima de C / > durante el proceso de ensayo.
3.3.2.3. Dispositio p$%$ ($ $p(i#$#i+ !" ($ ,*"%4$ !" #o%t".
La capacidad depende más ue todo del tipo de control7 con control de deformaciones o con control de esfuerzos. 'e prefiere generalmente el primero por la facilidad para determinar, tanto el esfuerzo $ltimo, como la carga má"ima. El euipo con control de deformaciones debe tener la capacidad para cortar la muestra a una velocidad de desplazamiento uniforme, con una desviación de C /4 > y debe permitir el a1uste de la velocidad de desplazamiento dentro de un rango más o menos amplio. La velocidad de aplicación de la carga, depende de las características de consolidación del suelo. 'e logra usualmente por medio de un motor con ca1a de transmisión y la fuerza de corte se determina por medio de un indicador de carga. 'i se usa el euipo con control de esfuerzos, debe ser capaz de aplicar la fuerza de corte sobre la muestra con incrementos de carga y grado de precisión. Euipo para el corte de la muestra. Debe ser adecuado para tallar la muestra de acuerdo con las dimensiones interiores de la ca1a de 21
corte con un mínimo de alteración. !uede necesitarse un soporte e"terior para mantener en alineamiento a"ial una serie de 2 o 3 anillos. 3.3.2.. M*"st%$. !reparación de los especímenes7
'i se usa una muestra inalterada, debe ser suficientemente grande para proveer un mínimo de tres muestras idénticas. La preparación de la muestra debe efectuarse de tal manera ue la pérdida de #umedad sea insignificante. La muestra se talla sobre medida para las dimensiones del dispositivo de corte directo. !ara muestras inalteradas de suelos sensibles, debe tenerse e"tremo cuidado al labrar las muestras, para evitar la alteración de su estructura natural. 'e determina el peso inicial de la muestra para el cálculo posterior del contenido inicial de #umedad de acuerdo con la norma. 'i se utilizan muestras de suelos compactados, la compactación debe #acerse con las condiciones de #umedad y peso unitario deseados. 'e puede efectuar directamente en el dispositivo de corte, en un molde de dimensiones iguales a las del dispositivo de corte o en un molde mayor para recortarlas. El diámetro mínimo de las muestras circulares o el anc#o mínimo para muestras rectangulares debe ser alrededor de 04 mm %2\-. !ara minimizar las alteraciones causadas por el muestreo, el diámetro de las muestras obtenidas de tubos sacamuestras debe ser, por lo menos, 0 mm %/?0\- menor ue el diámetro del tubo. El espesor mínimo de la muestra de ensayo, debe ser alrededor de /2 mm %] \-, pero no menor de un se"to el tamaño má"imo de las partículas del suelo. La relación mínima diámetro?espesor o anc#o?espesor, seg$n la muestra, debe ser 27/.
3.3.2.. Ot%os
Ialanza. Debe tener una sensibilidad de 4./ g o 4./ > del peso de la probeta. Deformímetros o diales. Deben ser adecuados para medir los cambios en el espesor de la muestra con una sensibilidad de 4.442 mm %4.444/\- y la deformación con sensibilidad de 4.42 mm %4.44/\-. Estufa u Rorno de secado.
22
3.3.3. PROCEDIMIENTO
'e ensambla la ca1a de corte con los marcos alineados y se blouea. 'e aplica una capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir la fricción durante el corte. 'e introduce la muestra de ensayo con sumo cuidado. 'e conecta el dispositivo de carga y se a1usta el dial para medir tanto la deformación durante el corte, como el cambio del espesor de la muestra y luego se determina el espesor inicial. La costumbre de #umedecer las piedras porosas antes de la colocación y aplicación de la fuerza normal sobre las muestras, dependerá del tipo de problema en estudio. !ara muestras inalteradas obtenidas ba1o el nivel freático, deben #umedecerse las piedras. !ara suelos e"pansivos se debe efectuar el #umedecimiento después de la aplicación de la fuerza normal, para evitar e"pansiones ue no son representativas de las condiciones de campo. 'e debe permitir una consolidación inicial de la muestra ba1o una fuerza normal adecuada. Después de aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua #asta un nivel por encima de la muestra, permitiendo el drena1e y una nueva consolidación de la misma. El nivel del agua se debe mantener durante la consolidación y en las fases siguientes de corte de tal manera ue la muestra esté saturada en todo momento. La fuerza normal ue se apliue a cada una de las muestras depende de la información reuerida. Bn solo incremento de ella puede ser apropiado para suelos relativamente firmes. !ara los demás suelos pueden ser necesarios varios incrementos con el ob1eto de prevenir el daño de la muestra. El primer incremento dependerá de la resistencia y de la sensibilidad del suelo. En general, esta fuerza no debe ser tan grande ue #aga fluir el material constitutivo de la muestra por fuera del dispositivo de corte. Durante el proceso de la consolidación deben registrarse las lecturas de deformación normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza.
'e contin$a el ensayo #asta ue el esfuerzo de corte sea constante, o #asta ue se logre una deformación del /4 > del diámetro o de la longitud original.
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En el ensayo con control de esfuerzos, se comienza con incrementos de la fuerza de corte de apro"imadamente un /4 > de la má"ima estimada. &ntes de aplicar un nuevo incremento, se permitirá por lo menos un 60 > de consolidación ba1o el incremento anterior. al 54 > de la fuerza de falla estimada, los nuevos incrementos serán de la mitad del valor de los aplicados #asta ese momento, o sea el 0 > de la má"ima fuerza de corte. En la pro"imidad de la falla, los incrementos de la fuerza pueden ser iguales a un cuarto del incremento inicial %2.0 > de la fuerza normal de corte estimada-. 'e debe llevar registro de la fuerza de corte aplicada y la deformación normal y de corte para intervalos convenientes de tiempo.
3.3.. RESULTADOS Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidación completa #a ocurrido ba1o la sobrecarga e"istente, y la falla es alcanzada lentamente de modo tal ue los e"cesos de presiones de poro son disipados.
•
!rimero tomamos los valores de la deformación y los pasamos a cm, luego #acemos el área corregida ue será de7
WOE&
( LARGO− DEFORMACIÓN )∗ ANCHO 100
2
&#ora para el esfuerzo cortante tenemos ue7 E'BEOVP
CARGA ÁREA CORREGIDA
&#ora para el esfuerzo normal tenemos ue7 24
CARGA∗9.81 E'BEOVP NPO)&L8
1000
ÁREACORREGIDA
3.3.. 9R:FICOS E1emplo con cargas de 0, /4 y 24 con una muestra de *.6 cm " *.6 cm
De esta gráfica tomaremos
25
Esta grafica nos permite encontrar el valor del ángulo de fricción interna entre partículas Z8
tan
−1
0.817
8 36.20
3.3.. INTERPRETACIÓN Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidación completa #a ocurrido ba1o la sobrecarga e"istente, y la falla es alcanzada lentamente de modo tal ue los e"cesos de presiones de poro son disipados.
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