Este ensayo tiene como finalidad fallar por corte directo una muestra de suelo encerrada en una caja metálica, la cual consta de dos partes (dos marcos) una de las cuales es móvil. Al mismo tiempo la finalidad de dicho ensayo es medir las relaciones esfuerzo-deformación actuantes en la muestra analizada.
Equipo utilizado en el ensayo
1. Se toma la muestra del suelo del talud en el campo mediante un tubo Shelby, y se impermeabiliza con parafina para evitar la pérdida de humedad.
2. En el laboratorio se retira la parafina.
3. Con la ayuda de un gato mecánico, se extrae la muestra del suelo del tubo en el cual esta contenida.
4. Se pesa el anillo que servirá para moldear la muestra a fallar.
5. Se coloca sobre la muestra el anillo, para comenzarla a tornear e introducirla simultaneamente.
6. Se enrasan las dos caras de la muestra en e anillo, y se toma muestra de suelo adyacente para determinar la humedad.
7. Se pesa el conjunto anillo-suelo húmedo y se calcula la densidad seca por medio de la siguiente formula:
8. Se coloca el anillo con la muestra sobre el molde del aparato de corte y se introduce a presión, por medio de una placa cilíndrica, que es de encargar uniformemente los esfuerzos.
9. Se aplica una carga normal N sobre la muestra, de esta manera el esfuerzo normal promedio. σ, sobre la sección transversal A es:
10. Se aplica una carga tangencial o de corte T, que se va aumentando gradualmente.
11. Se obtiene el esfuerzo tangencial promedio. Este se obtiene dividiendola carga tangencial por el área de la sección.
12. Se realizan varios ensayos, mínimo 3, con valores diferentes de σ. De esta manera se tiene para cada valor de σ el correspondiente valor de τ máximo en el momento de falla.
13. Finalmente, se lleva a un gráfico cada par de valores (σ,τ). Luego se ajusta una recta a estos puntos, se calcula la tangente de la recta resultante (tan ф) y se obtiene el valor de ф, es decir el ángulo de fricción interna del suelo. La intersección de la recta con el eje de las ordenadas (τ) determina el valor del otro parámetro de la resistencia al corte C (cohesión del suelo).
Equipo utilizado en el ensayo
- Aparato de prueba directa
- Cajas de madera de 20x20x25 , brea y parafina. Esto para tomar muestras inalteradas en el campo
- Extractores
- Balanzas
- Cuchillos
- Otro equipo general de laboratorio
1. Se toma la muestra del suelo del talud en el campo mediante un tubo Shelby, y se impermeabiliza con parafina para evitar la pérdida de humedad.
2. En el laboratorio se retira la parafina.
3. Con la ayuda de un gato mecánico, se extrae la muestra del suelo del tubo en el cual esta contenida.
4. Se pesa el anillo que servirá para moldear la muestra a fallar.
5. Se coloca sobre la muestra el anillo, para comenzarla a tornear e introducirla simultaneamente.
6. Se enrasan las dos caras de la muestra en e anillo, y se toma muestra de suelo adyacente para determinar la humedad.
7. Se pesa el conjunto anillo-suelo húmedo y se calcula la densidad seca por medio de la siguiente formula:
Formula de densidad seca.
Fuente: Notas de clase, mayo 2010.
Fuente: Notas de clase, mayo 2010.
8. Se coloca el anillo con la muestra sobre el molde del aparato de corte y se introduce a presión, por medio de una placa cilíndrica, que es de encargar uniformemente los esfuerzos.
9. Se aplica una carga normal N sobre la muestra, de esta manera el esfuerzo normal promedio. σ, sobre la sección transversal A es:
10. Se aplica una carga tangencial o de corte T, que se va aumentando gradualmente.
11. Se obtiene el esfuerzo tangencial promedio. Este se obtiene dividiendola carga tangencial por el área de la sección.
12. Se realizan varios ensayos, mínimo 3, con valores diferentes de σ. De esta manera se tiene para cada valor de σ el correspondiente valor de τ máximo en el momento de falla.
13. Finalmente, se lleva a un gráfico cada par de valores (σ,τ). Luego se ajusta una recta a estos puntos, se calcula la tangente de la recta resultante (tan ф) y se obtiene el valor de ф, es decir el ángulo de fricción interna del suelo. La intersección de la recta con el eje de las ordenadas (τ) determina el valor del otro parámetro de la resistencia al corte C (cohesión del suelo).
A continuación se presentan las tablas con los resultados obtenidos para los diferentes ensayos realizados:
Cálculos 1 muestra 1
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 1.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica muestra 1. Esfuerzo vs. deformación
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 1 muestra 2.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 2.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica Muestra 2. Esfuerzo vs. deformación
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 1 muestra 3.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 3.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfico Muestra 3. Esfuerzo vs. deformación
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 1 muestra 4.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 4.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 1.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica muestra 1. Esfuerzo vs. deformación
Cálculos 1 muestra 2.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 2.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica Muestra 2. Esfuerzo vs. deformación
Cálculos 1 muestra 3.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 3.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfico Muestra 3. Esfuerzo vs. deformación
Cálculos 1 muestra 4.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Cálculos 2 muestra 4.
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica Muestra 4. Esfuerzo vs. deformación
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Gráfica 5. Envolvente de Coulomb
Fuente: Análisis de laboratorio propios, mayo 2010.
Con los resultados obtenidos de las muestras 1, 2, 3 y 4 se ubican los puntos de falla en una gráfica esfuerzo cortante vs. esfuerzo axial. Luego, se realiza una linea de tendencia, la cual será la Envolvente de Coulomb como se muestra en la gráfica 5.
Para determinar la cohesión se halla el punto donde la envolvente corta el eje vertical, en este caso, c=61kPa, lo cual indica una cohesión alta. El ángulo de fricción interna del suelo de 17° es el ángulo que forma la envolvente de falla con la horizontal.
