Universidad Privada Antenor Orrego Facultad de ingeniería civil Escuela Profesional Profesional de Ingeniería Civil
Ensayo de Corte Directo DOCENTE: Ing. De La Cruz Vasquez, Javier AL!NO: Nora"uena #egovia, $ia%&iero CICLO:: CICLO
VI T'NO:
MAÑANA: 8:!a" # $!:%!a" T'JILLO ( )E'* +- ( -
Ensa&o de Corte 'irecto
Ensayo de Corte Directo -/ $enera0idades:
Cuando una estructura se a(o&a en la tierra) trans"ite los esfuer*os al suelo de fundaci+n, Estos esfuer*os (roducen defor"aciones en el suelo -ue (ueden ocurrir de tres "aneras: a/ )or de1or%aci2n e03stica de 0as &art4cu0as. En este caso es des(recia.le (ara la "a&oría de los suelos) & ta".i/n en los niveles de esfuer*o -ue ocurren en la (r0ctica, "/ )or ca%"io de vo0u%en en e0 sue0o co%o consecuencia de 0a eva evacua cuaci2n ci2n de0 04q 04quid uido e5is e5isttent ente en 0os 0os 6u 6uec eco os ent entre 0as 0as corres(onde al fen+"eno de la consolidaci+n, &art4cu0as. En este caso corres(onde c/ )or des0iza%iento de 0as &art4cu0as, que &ueden conducir a0 des0 des0iz iza a%ient iento o de un una a gran ran %as %asa de sue0 sue0o. o. En este caso corres(onde a fallas del ti(o catastr+1cos & (ara evitarla se de.e 2acer un an0l an0lis isis is de es esta ta.i .ili lida dad) d) -ue -ue re-ui e-uier ere e del del cono conoci ci"i "ien ento to de la resistencia al corte de suelo,
El an0lisis de.e asegurar) -ue los esfuer*os de corte solicitantes son "enores -ue la resistencia al corte) con un "argen adecuado de "odo -ue la o.ra siendo segura) sea econ+"ica"ente facti.le de llevar a ca.o a.o, Ve"os -ue -ue es a.so a.solluta uta"ent ente i"(osi (osi.l .le e inde nde(end (endii*ar el co"(orta"iento de la estructura & el del suelo, Por tanto tanto el (ro.le"a (ro.le"a de la deter"inaci+n deter"inaci+n de la resistencia resistencia al esfuer*o esfuer*o cortante de los suelos (uede decirse -ue constitu&e uno de los (untos funda"entales de toda la Mec0nica de 3uelos, En efecto) una valoraci+n correcta correcta de este conce(to constitu&e un (aso (revio i"(rescindi.le (ara intentar) con es(eran*a de /4ito cual-uier a(licaci+n de la Mec0nica de 3uelos al an0lisis de la esta.ilidad de las o.ras civiles, El (roc (roced edi" i"ie iento nto (ara (ara efec efectu tuar ar la (rue (rue.a .a dir directa ecta de res esis iste tenc ncia ia al esfu es fuer er*o *o cort cortan ante te tal tal co"o co"o se (res (resen enta ta en es este te info inforr"e) "e) se a(li a(lica ca sola"ente al "0s sencillo de los casos -ue (ueden (resentarse en la (r0ctica: a-uel en -ue se (rue.a el "aterial en estado seco, +/ Corte Directo: 5A6, MECANICA 'E 3UE5O3 II # IN7, CIVI5 UPAO
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Ensa&o de Corte 'irecto El ensa&o de corte directo (er"ite encontrar los (ar0"etros de resistencia de un suelo 9co2esi+n & 0ngulo de fricci+n, Este ensa&o est0 guidado .a;o la nor"a A3,$?$, El ensa&o (uede ser conducido en corte si"(le o corte do.le, 5a (rue.a de corte directo es adecuada (ara un ensa&o consolidado drenado (or-ue las tra&ectorias de drena;e a trav/s del es(/ci"en de ensa&o son cortas) (er"itiendo (or esto -ue los e4cesos de las (resiones de (oro sean disi(ados .astante r0(ida"ente, El ensa&o (uede ser 2ec2o so.re todo ti(o de suelos & so.re "uestras inalteradas o re"oldadas, 5os resultados del ensa&o son a(lica.les a situaciones de ca"(o donde la consolidaci+n co"(leta 2a ocurrido .a;o la so.recarga e4istente) & la falla es alcan*ada lenta"ente de "odo tal -ue los e4cesos de (resiones de (oro son disi(ados, El ensa&o ta".i/n es @til (ara deter"inar la resistencia al corte a lo largo de (lanos d/.iles reconoci.les dentro del "aterial de suelo,
7/ Equi&o de Corte Directo: 7.-/ A&arato de Corte Directo:
El a(arato de corte (ro(orcionar0 "edios (ara a(licar un esfuer*o nor"al a las caras de la "uestra) (er"itiendo el drenado del agua a trav/s de las (lacas (orosas en los lí"ites su(erior e inferior de la "uestra de suelo) & (ara "uestras su"ergidas en agua, 5a "0-uina de.e ser ca(a* de a(licar una fuer*a cortante a la "uestra a lo largo de un (lano de corte (redeter"inado (aralelo a las caras de la "uestra, 5os "arcos -ue sostendr0n la "uestra de.en ser lo su1ciente"ente rígidos (ara (revenir su distorsi+n durante el (roceso de corte, Varias (artes de la "0-uina de corte de.en de estar 2ec2as de "aterial anticorrosivo resistentes a la 2u"edad o sustancias (resentes en el suelo) (or e;e"(lo) acero ino4ida.le) .ronce) alu"inio) etc, Metales distintos a los no".rados (ueden causar o4idaci+n,
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Ensa&o de Corte 'irecto
7.+/ Ca8a de Corte:
Una ca;a de corte) cuadrada) 2ec2a de acero ino4ida.le) con adita"entos -ue (er"iten el drenado a trav/s de la (arte su(erior e inferior, 5a ca;a est0 dividida vertical"ente (or un (lano 2ori*ontal en dos "itades con el "is"o es(esor unido con unos tornillos de seguridad, 5a ca;a de corte es a;ustada con los tornillos de seguridad) -ue controlan el es(acio entre la (arte su(erior e inferior de las dos "itades de la ca;a de corte,
7.7/ Adita%entos de Carga:
Adita%ento &ara a&0icar 0a 1uerza nor%a0 : 5a fuer*a nor"al es a(licada (or un "arco -ue tiene un contra(eso (ara eli"inar el (eso del "is"o & s+lo to"a en cuenta el (eso -ue se colo-ue en /ste, 5A6, MECANICA 'E 3UE5O3 II # IN7, CIVI5 UPAO
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Ensa&o de Corte 'irecto Adita%ento &ara cortar 0a %uestra : El adita"ento de.e ser ca(a* de cortar el es(/ci"en a una velocidad unifor"e de des(la*a"iento) con "enos de % Ensa&os de Corte 'irecto D de desviaci+n) de.e (er"itir el a;uste de la velocidad de des(la*a"iento, 5a velocidad de.e ser a(licada de(endiendo de la so.reconsolidaci+n característica de los suelos, 5a velocidad es usual"ente "antenida con un "otor el/ctrico & un arreglo en la ca;a de engranes & la fuer*a cortante es deter"inada (or un indicador de carga tal co"o un anillo de (rue.a o una celda de carga, Adita%ento &ara 0a %edici2n de 0a 1uerza : cortante Un anillo de carga o celda de carga con (recisi+n de $ de la fuer*a de corte en condiciones de ru(tura, Para las (rue.as reali*adas se utili*+ una Celda de carga con una ca(acidad de $!N,
El (eso de la (arte su(erior de la ca;a de corte de.e ser "enor del uno (or ciento de la fuer*a nor"al a(licada: Esto (uede re-uerir -ue la (arte su(erior de la ca;a de corte sea "odi1ca & so(ortada (or una fuer*a de corte (redeter"inada (or un instru"ento indicador de carga co"o la celda o un anillo de carga, 9 Taz2n &ara 0a ca8a de corte: Una ca;a "et0lica -ue so(orte la ca;a de corte & su"inistre a una reacci+n contra la -ue se a(o&e la "itad de la ca;a de corte) o una .ase s+lida -ue (er"ita la alineaci+n de la "itad de la ca;a de corte) -ue (er"ane*ca li.re (ara "overse en la direcci+n de la fuer*a de corte a(licada en un (lano 2ori*ontal,
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Ensa&o de Corte 'irecto 9 Indicador de des&0aza%iento 6orizonta0:
LVDT: con una (recisi+n de !,!!% "" !icr2%etro ana02gico: con una (recisi+n de !,!$ "" !icr2%etro e0ectr2nico: con (recisi+n de !,!!!$ ""
7./ Equi&o &ara co%&actaci2n de es&ec4%enes: Pi*+n de 4 c") (i*+n de >,4>, c", 5A6, MECANICA 'E 3UE5O3 II # IN7, CIVI5 UPAO
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Ensa&o de Corte 'irecto 7./ Ta00ador: 5ado c") 0rea de corte = c"%) altura % c") volu"en ?% c"=, 7.;/ Otros equi&os: c0(sulas de (orcelana) cron+"etro) .alan*as de una (recisi+n de D$ un gra"o) cuc2ar+n,
/ )re&araci2n de 0a !uestra:
G 3e corta la "uestra un (oco "a&or al ta"aHo del tallador, G 3e coloca el tallador en la (arte su(erior & se va cortando (oco a (oco los .ordes) co"o ta".i/n se va tallando los .ordes del tallador) 2asta -ue (oco a (oco se introduce la "uestra en el tallador, G 3e disgrega el "aterial en seco (ara des(u/s Pasarlo (or la "alla No, $!!) con el o.;eto de tener un suelo 2o"og/neo & o.tener el ta"aHo de (artícula -ue se descri.e de acuerdo a la nor"a, G Posterior"ente se deter"ina la cantidad en (eso -ue se utili*ar0 (ara (re(arar la "uestra en la ca;a de corte, 3e dividir0 en = o B (orciones de acuerdo a la cantidad -ue se utili*ar0, G 3e a;usta adecuada"ente la ca;a de corte) veri1cando -ue tanto la (arte su(erior co"o la inferior est/n alineadas la una con la otra) & asegur0ndolas con los tornillos (ara -ue no se (ueda "over ninguna de estas dos (artes se coloca la ta(a inferior) (ercat0ndose -ue las ranuras est/n (er(endiculares a la direcci+n del corte, GAl o.tener las (orciones) la (ri"era (orci+n se introduce en la ca;a de corte & con una es(0tula se distri.u&e (or toda la su(er1cie de la ca;a) tratando de for"ar una ca(a unifor"e, G Con el (is+n de Jc" se co"(acta la ca(a 9Figura a) colocando el (is+n en cada una de las es-uinas de la ca;a & dando (isonadas cuidadosas (ara -ue el "aterial no vuele) tanto en las es-uinas co"o a la "itad de cada uno de lados) 2aciendo esto dos veces & reco"endando -ue sean efectuadas en sentido de las "anecillas del relo;,
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Ensa&o de Corte 'irecto G Al ter"inar de dar las dos vueltas) se (rocede a reali*ar una @lti"a a(isonada con el (is+n de >,J>,c" 9Figura .) (ara -ue el "aterial se distri.u&a unifor"e"ente & se tenga la seguridad de -ue fue .ien co"(actada,
G'es(u/s de co"(actar la ca(a se escari1ca la (arte su(erior 2aciendo ? líneas verticales & ? 2ori*ontales) se(aradas a(ro4i"ada"ente 8"", GAl ter"inar con la (ri"era ca(a se (rocede a vaciar la siguiente (orci+n de "aterial & se reali*a el "is"o (rocedi"iento 2asta o.tener las = o B ca(as de las (orciones de "uestra, GAl tener las = o B ca(as co"(actadas & escari1cadas) se coloca la ta(a su(erior o.servando -ue las ranuras sean (er(endiculares al "ovi"iento de corte, / )re&araci2n de0 Equi&o:
Este e-ui(o a(lica la (resi+n nor"al (or carga "uerta a trav/s de un .ra*o de (alanca -ue a"(li1ca la carga de las (esas (or die*, Para continuar con el ensa&o se de.e seguir el siguiente (rocedi"iento: a Colocar el .ra*o en (osici+n 2ori*ontal con a&uda del nivel de .ur.u;a, Para -ue no se incline al colocar las (esas) a;ustar la "anivela al to(e) cuidando sie"(re "antener la 2ori*ontalidad del .ra*o, . Una ve* seguro (oner las (esas -ue generar0n la (resi+n nor"al del ensa&o) -ue general"ente es !) KgLc"%) $)! KgLc"% o $) KgLc"%, Para este "odelo de e-ui(o la carga -ue se coloca en el e4tre"o e-uivale la d/ci"a (arte de la fuer*a a(licada so.re el 0rea 9= c"% de la celda de corte,
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Ensa&o de Corte 'irecto
5ugar donde se 2a de colocar la ca;a de corte,
Celda o ca;a de corte &a colocado en el e-ui(o,
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Ensa&o de Corte 'irecto
;/ )rocedi%iento:
G Muestra inalterada: colo-ue los .lo-ues (orosos 2@"edos so.re los e4tre"os e4(uestos del es(/ci"en en la ca;a de corte colo-ue la ca;a de corte con el es(/ci"en inalterado & los .lo-ues (orosos en el so(orte de la ca;a de corte & fí;ela al so(orte, GEs(ecí"enes co"(actados: colo-ue la ca;a de corte -ue contiene el es(/ci"en o la "uestra co"(actada & los .lo-ues (orosos en el so(orte & fí;ela, G Conecte & a;uste el siste"a de carga de corte de "odo -ue no trans"ita fuer*as so.re el instru"ento de "edici+n de carga, G Conecte & a;uste adecuada"ente el instru"ento de "edici+n de des(la*a"iento 2ori*ontal utili*ado (ara "edir los des(la*a"ientos de corte, aga una lectura inicial o colo-ue el instru"ento de "edici+n (ara indicar el des(la*a"iento cero, G Colo-ue un .lo-ue (oroso 2@"edo & la (laca de transferencia de carga en la (arte su(erior del es(/ci"en o "uestra co"(actada en la ca;a de corte, G Colo-ue el "arco de carga de fuer*a 2ori*ontal en (osici+n & a;@stelo de "odo -ue la .arra de carga -uede 2ori*ontal, 3i se utili*a un siste"a de carga (or (alancas) nivele la (alanca, En los siste"as de carga neu"0tica a;uste el "arco de carga 2asta -ue asiente suave"ente en la de(resi+n de la (laca de transferencia de carga) o colo-ue una esfera "et0lica so.re la (laca de transferencia & a;uste el "arco 2asta -ue 2aga un contacto suave, 5A6, MECANICA 'E 3UE5O3 II # IN7, CIVI5 UPAO
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Ensa&o de Corte 'irecto G A(li-ue una (e-ueHa carga nor"al al es(/ci"en o "uestra co"(actada, Veri1-ue -ue todos los co"(onentes del siste"a de carga est/n a;ustados & alineados de tal "anera -ue no -uede restringido el "ovi"iento de la (laca de transferencia de carga en la ca;a de corte, egistre la carga vertical & la carga 2ori*ontal a(licadas en el siste"a, G Fi;e & a;uste los instru"entos de "edici+n & des(la*a"iento lateral & vertical, O.tenga las lecturas iniciales o colo-ue en cero los instru"entos de "edici+n de des(la*a"iento vertical & 2ori*ontal, G 3i se re-uiere) llene la ca;a de corte con agua & "ant/ngala llena durante la e;ecuci+n del ensa&o, G Calcule & registre la fuer*a nor"al re-uerida (ara o.tener el esfuer*o nor"al deseado o el incre"ento su.siguiente, A(li-ue el esfuer*o nor"al deseado agregando las "asas a(ro(iadas en el e4tre"o de la (alanca o incre"entando la (resi+n neu"0tica, G A(li-ue la carga nor"al deseada o los incre"entos sucesivos al es(/ci"en o "uestra co"(actada & co"ience a registrar las lecturas de la defor"aci+n nor"al vs, el tie"(o transcurrido, Para todos los incre"entos de carga veri1-ue -ue la consolidaci+n (ri"aria 2a tenido lugar co"(leta"ente antes de continuar, 7ra1-ue el des(la*a"iento nor"al contra el logarit"o del tie"(o o contra la raí* cuadrada del tie"(o 9en "inutos, G 'es(u/s de -ue 2a tenido lugar la consolidaci+n (ri"aria) re"ueva los tornillos de alinea"iento o los (ines de la ca;a de corte, A.ra el es(acia"iento entre las "itades de la ca;a de corte 2asta !, "" utili*ando los tornillos de se(araci+n, etire los tornillos de se(araci+n, G A(li-ue la carga de corte al es(/ci"en o "uestra co"(actada, G 3eleccione una velocidad de des(la*a"iento a(ro(iada, Ci*alle el es(/ci"en o "uestra co"(actada a una velocidad relativa"ente .a;a de "odo -ue 2a&a e4ceso de (resi+n en los (oros en el "o"ento de la ru(tura, 5a siguiente ecuaci+n (uede ser utili*ada co"o una guía (ara deter"inar el tie"(o "íni"o re-uerido desde el (rinci(io del ensa&o 2asta la ru(tura,
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Ensa&o de Corte 'irecto '+nde: :
'+nde: : Velocidad de des(la*a"iento : 'es(la*a"iento 2ori*ontal esti"ado en el "o"ento de la ru(tura 9"", :
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%$ Ensa&o de Corte 'irecto encontrarse entre el $ & el %! del di0"etro o longitud del es(/ci"en o "uestra co"(actada, G uite la fuer*a nor"al del es(/ci"en o "uestra co"(actada) retirando la "asa de la (alanca, G Cuando se trate de es(ecí"enes co2esivos se(are las "itades de la ca;a de corte con un "ovi"iento desli*ante a lo largo del (lano de ru(tura, No se(are las "itades de la ca;a de corte (er(endicular"ente a la su(er1cie de falla (uesto -ue (uede daHar el es(/ci"en, Fotografíe) di.u;e) o descri.a (or escrito la su(er1cie de falla, Este (rocedi"iento no es a(lica.le a los es(ecí"enes no co2esivos, G etire el es(/ci"en o "uestra co"(actada de la ca;a de corte & deter"ine su contenido de 2u"edad, G Calcule & gra1-ue el esfuer*o de corte no"inal vs el des(la*a"iento lateral relativo, C30cu0os:
5os datos (resentados fueron reali*ados en la universidad nacional de ingenieros 9UNI: <.-/ Datos o"tenidos de0 ensayo:
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<.+/ =2r%u0as:
El esfuer*o de corte (ara cada (unto se calcula con la siguiente relaci+n:
'+nde: E esfuer*o de corte, K constante del anillo de carga 9!,=$ residual,
(ara el e-ui(o de corte
ld lectura de la colu"na dial de carga, A 0rea del "olde, E;e"(lo (ara la 1la NQ 9carga $,! gLc"%:
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E;e"(lo (ara la 1la NQ = 9carga $,!! gLc"%:
E;e"(lo (ara la 1la NQ ? 9carga !,! gLc"%:
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Ensa&o de Corte 'irecto 5a de1or%aci2n tangencia0 (ara cada (unto se calcula con la siguiente relaci+n:
'onde: 'ef 'efor"aci+n tangencial 9c", 5ec'ef 5ectura del dial de defor"aci+n tangencial, GE;e"(lo (ara la 1la NQ $ 9carga !,! gLc"%:
G E;e"(lo (ara la 1la NQ = 9carga $,!! gLc"%:
G E;e"(lo (ara la 1la NQ 9carga $,! gLc"%:
E0 es1uerzo Nor%a0 se calcula con la siguiente f+r"ula:
'onde: Esfuer*o nor"al 9K(a, Fuer*a vertical no"inal so.re el es(/ci"en 9N) g, En este caso los esfuer*os nor"ales serían: !, g) $g & $, g, <.7/ 'esu0tados: a/ Ta"0a de 'esu0tados:
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"/ $r3>cos:
De1or%aci2n Tangencia0 vs. Es1uerzo de Corte
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Es1uerzo Nor%a0 vs. Es1uerzo de Corte !35i%o
c ?./ Otro ensayo rea0izado de 0a NI:
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@/ Conc0usiones y 'eco%endaciones: Conc0usiones: En a".os ensallos nos indican -ue la defor"aci+n al corte 9 curva es de falla gradual o (rogresiva) teniendo una resistencia "edia al corte, 'eco%endaciones: 5os e-ui(os de la.oratorio tienen -ue estar en o.ti"as condiciones (ara su uso,
3e (ueden necesitar seis "uestras si el suelo est0 inalterado, Mantener las "uestras en a".iente de 2u"edad controlada "ientras se 2ace el "oldeo) la (re(araci+n de la "0-uina de corte & los de"0s ti(os de ensa&o, 5a "anivela de la "0-uina de corte directo de.e "ane;arse a una velocidad constante todo el tie"(o -ue dure el ensa&o, 5A6, MECANICA 'E 3UE5O3 II # IN7, CIVI5 UPAO
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Ensa&o de Corte 'irecto ?/ i"0iogra14a: •
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A3!: Met2od for 'irect 32ear =: Practice for 'escri(tion and Identi1cation of 3oils 9VisualManual Procedure A3: Practices for Preserving and
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