magíster en ingeniería geotécnica - ensayo de corte directo con descargas - ucsc - ii2010
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Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Mecánica de Suelos Experimental.
Alumno: Mauricio Andrés Jara Ortiz.
Profesor: Dr. Felipe Villalobos Jara.
Marco teórico.
Este método describe y regula el método de ensayo para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidación, cuando se le aplica un esfuerzo de cizalladura o corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca a un plano de corte único determinado por la configuración del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan tres o más especímenes, cada uno bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.
Se debe tener cuidado con la muestra del ensayo ya que los resultados de este pueden ser afectados por la presencia de partículas de suelo o fragmentos de roca, o ambos. Las condiciones del ensayo, incluyendo los esfuerzos normales y la humedad, son seleccionadas para representar las condiciones de campo que se investigan. La velocidad de deformación debe ser lo suficientemente lenta para asegurar las condiciones de drenaje equivalentes a una presión intersticial nula. Este ensayo consiste en colocar la muestra del ensayo en una caja de corte directo, aplicar un esfuerzo normal determinado, humedecer o drenar dicha muestra, o ambas cosas, consolidarla bajo el esfuerzo normal, soltar los tornillos del marco que contiene la muestra y desplazar un marco horizontalmente respecto al otro a una velocidad constante de deformación, medir la fuerza de corte y los desplazamientos horizontales a medida que la muestra es cortada. El ensayo de corte directo es adecuado para la determinación relativamente rápida de las propiedades de resistencia de suelos drenados y consolidados. Debido a que las trayectorias de drenaje a través de la muestra son cortas, se permite que el exceso de presión en los poros sea disipado más rápidamente que con otros ensayos drenados. El ensayo puede ser hecho en todo tipo de suelos inalterados, re-moldeados o compactados. Hay sin embargo una limitación en el tamaño máximo de las partículas presentes en las muestras.
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Descripción del equipo de corte directo: Equipo de corte: Instrumento diseñado y construido para contener de manera segura la muestra entre dos bloques porosos de tal modo que no se aplique un torque a la muestra. El aparato de corte debe estar en condiciones de aplicar un esfuerzo normal a las caras del espécimen, medir el cambio de espesor del espécimen, permitir el drenaje del agua a través de los bloques porosos en las fronteras superior e inferior de la muestra y de sumergir la muestra en agua. El aparato debe ser capaz de aplicar una fuerza de cizalladura al espécimen a lo largo de un plano de corte predeterminado (cizalladura simple) paralelo a las caras de la muestra. Los marcos que contienen el espécimen deben ser lo suficientemente rígidos para prevenir su distorsión durante el ensayo. Las diferentes partes del aparato de corte, deben ser construidas de un material que no esté sujeto a la corrosión por humedad o por sustancias que se encuentren en el suelo, por ejemplo acero inoxidable, bronce, aluminio, etc. No se permite la combinación de metales que puedan dar lugar a un efecto galvánico.
Fig. 1 - Equipo de corte.
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Caja de corte: Una caja de corte, circular o cuadrada, hecha de acero inoxidable, bronce o aluminio, con dispositivos para el drenaje a través de su parte superior e inferior. Esta caja debe estar dividida verticalmente por un plano horizontal en dos mitades de espesor igual que se ajustan con tornillos de alineación. La caja de corte está provista con tornillos de separación, que controlan el espacio entre sus mitades superior e inferior.
Fig. 2 - Caja de corte.
Instrumento de medición de la fuerza de cizalladura: Un anillo de carga o celda de carga con precisión de 2.5 N (0.25 Kg) o 1% de la fuerza de cizalladura en condiciones de ruptura, lo que sea mayor.
Fig. 3 – Anillo de carga.
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Descripción del ensayo según Norma ASTM D 3080.
La norma ASTM D 3080 en su ítem 9, señala el procedimiento “paso a paso” del ensayo de corte directo, estos pasos descritos en la norma son los siguientes: Armado de la caja de corte: Para Muestra inalterada: Coloque los bloques porosos húmedos sobre los extremos expuestos del espécimen en la caja de corte, coloque la caja de cizalladura con el espécimen inalterado y los bloques porosos en el soporte de la caja de corte y fíjela al soporte. Nota: En algunos aparatos la parte superior de la caja de cizalladura se mantiene en su lugar mediante una varilla ranurada que se ajusta a un agujero en la misma mitad superior de la caja de corte. La mitad inferior de la caja de corte se fija al soporte mediante tornillos. En algunos aparatos la mitad superior de corte se mantiene en su lugar mediante una platina de anclaje. Para muestras compactadas: Coloque la caja de corte que contiene el espécimen compactado y los bloques porosos en el soporte y fíjela.
Conecte y ajuste el sistema de carga de corte de modo que no transmita fuerzas sobre el instrumento de medición de carga.
Conecte y ajuste adecuadamente el instrumento de medición de desplazamiento horizontal
utilizado para medir los desplazamientos de cizalladura. Haga una lectura inicial o coloque el instrumento de medición para indicar el desplazamiento cero.
Coloque un bloque poroso húmedo y la placa de transferencia de carga en la parte superior del espécimen en la caja de corte.
Coloque el marco de carga de fuerza horizontal en posición y ajústelo de modo que la barra de
carga quede horizontal. Si se utiliza un sistema de carga por palancas, nivele la palanca. En los sistemas de carga neumática ajuste el marco de carga hasta que asiente suavemente en la depresión de la placa de transferencia de carga, o coloque una esfera metálica sobre la placa de transferencia y ajuste el marco hasta que haga un contacto suave.
Aplique una pequeña carga normal al espécimen. Verifique que todos los componentes del sistema
de carga estén ajustados y alineados de tal manera que no quede restringido el movimiento de la placa de transferencia de carga en la caja de cizalladura. Registre la carga vertical y la carga horizontal aplicadas en el sistema.
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Nota: La carga normal aplicada al espécimen debe ser aproximadamente 7kPa (0.07 kg/cm 2).
Fije y ajuste los instrumentos de medición y desplazamiento lateral y vertical. Obtenga las lecturas iniciales o coloque en cero los instrumentos de medición de desplazamiento vertical y horizontal.
Si se requiere, llene la caja de corte con agua y manténgala llena durante la ejecución del ensayo.
Calcule y registre la fuerza normal requerida para obtener el esfuerzo normal deseado o el
incremento subsiguiente. Aplique el esfuerzo normal deseado agregando las masas apropiadas en el extremo de la palanca o incrementando la presión neumática.
Nota: La fuerza normal utilizada para un espécimen depende de los datos requeridos. La aplicación de una fuerza normal en un solo incremento puede ser apropiado para suelos relativamente firmes. Para suelos relativamente blandos, puede ser necesaria la aplicación de la fuerza normal en varios incrementos para prevenir el daño al espécimen.
Aplique la carga normal deseada o los incrementos sucesivos al espécimen y comience a registrar las lecturas de la deformación normal vs. el tiempo transcurrido. Para todos los incrementos de carga verifique que la consolidación primaria ha tenido lugar completamente antes de continuar (vea la Norma D2435). Grafique el desplazamiento normal contra el logaritmo del tiempo o contra la raíz cuadrada del tiempo (en minutos).
Después de que ha tenido lugar la consolidación primaria, remueva los tornillos de alineamiento o
los pines de la caja de cizalladura. Abra el espaciamiento entre las mitades de la caja de corte hasta 0.6 mm utilizando los tornillos de separación. Retire los tornillos de separación.
Nota: Puede haber ocasiones en las que las separaciones entre las placas de la caja de corte debe aumentarse para acomodar tamaños de arena mayores que la separación especifica. Actualmente no hay información suficiente disponible para especificaciones del tamaño de la separación basado en una distribución de tamaño de partículas.
Aplique la carga de corte al espécimen.
Seleccione una velocidad de desplazamiento apropiada. Corte el espécimen a una velocidad relativamente baja de modo que haya exceso de presión en los poros en el momento de la ruptura. La siguiente ecuación puede ser utilizada como una guía para determinar el tiempo mínimo requerido desde el principio del ensayo hasta la ruptura.
donde: [min] f t : tiempo total estimado hasta la ruptura, minutos. [min] 50 T : tiempo requerido para que el espécimen alcance el 50% de la consolidación bajo el esfuerzo normal especificado (o los incrementos subsiguientes).
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Nota: Si se tiene una gráfica de desplazamiento normal vs. t , puede calcularse T90 del tiempo para comprobar el 90% de la consolidación utilizando la siguiente expresión:
donde: T90: tiempo requerido para que el espécimen alcance el 90% de la consolidación bajo el esfuerzo normal especificado(o los incrementos subsiguientes), en minutos. 4.8: Constante que relaciona el desplazamiento y los factores de tiempo, T50 y T90 , para alcanzar el 50 y 90% de la consolidación. Nota 14: Si el material presenta una tendencia a expandirse el suelo debe ser inundado con agua y dejarse que alcance el equilibrio bajo un incremento de esfuerzo normalmente suficientemente grande para contrarrestar la tendencia a la expansión antes de que pueda determinarse el tiempo mínimo para la ruptura. La curva tiempo-consolidación más los incrementos subsiguientes de esfuerzos normales pueden utilizarse en la determinación de t f. Nota: Algunos suelos como las arenas densas y arcillas sobre consolidadas, pueden no presentar curvas bien definidas de tiempo-asentamiento. Consecuentemente el cálculo de tf puede producir una estimación inapropiada del tiempo requerido para fallar el espécimen en condiciones drenadas. Para arcillas sobre consolidadas que se analizan bajo cargas normales menores que la presión de preconsolidación, se sugiere que el tiempo hasta la falla se estime utilizando un valor de t50 equivalente al que se obtendría del comportamiento tiempo asentamiento en un proceso de consolidación normal. Para arenas densas limpias que drenan rápidamente puede usarse un tiempo, tf, de 10 minutos; para arenas densas con más de 5% de finos, puede utilizarse un tf igual a 60 minutos. Si se selecciona un valor alternativo de tf, debe explicarse el criterio de selección en los resultados del ensayo.
Determine el desplazamiento apropiado a partir de la siguiente ecuación:
donde: Dr: velocidad de desplazamiento Df: desplazamiento horizontal estimado en el momento de la ruptura (mm). Tf: tiempo total estimado hasta la ruptura (min).
Nota: La magnitud del desplazamiento estimado hasta la ruptura, depende de muchos factores incluyendo el tipo y la historia de esfuerzos en el suelo. Como guía utilice Df=12 mm si es suelo fino granular normalmente o ligeramente sobre consolidado; de lo contrario utilice Df = 5 mm.
Seleccione y fije la velocidad de desplazamiento. Para algunos tipos de aparatos la velocidad de desplazamiento se logra utilizando combinaciones de piñones y posiciones de palancas. En otros tipos la velocidad de desplazamiento se consigue ajustando la velocidad del motor.
Registre el tiempo inicial, los desplazamientos vertical y horizontal y las fuerzas normal y de corte. Ponga en funcionamiento el aparato e inicie el corte.
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Objetivos, Planificación de los ensayos a realizar y Datos del espécimen. Concretamente los objetivos de los ensayos de corte a realizar es poder ver como se afecta la resistencia
al corte de una muestra de arena drenada con determinadas descargas cortantes, cuantificar estos
valores y obtener una comparación con ensayos monotónicos.
Otro objetivo importante es estudiar el comportamiento de los desplazamientos tanto horizontales como
verticales en ensayos con descargas y su comparación con ensayos monotónicos.
La planificación de los ensayos a realizar es la siguiente:
Planificación de Ensayos de Corte Directo
Ensayo Tipo Carga Vertical Densidad Muestra Peso Seco Peso Húmedo
(Kg) (Kg/cm3) (Kg) (Kg)
1 Monotónico 10 0,00168 0,505 0,634
Descarga 10 0,00168 0,505 0,625
2 Monotónico 20 0,00168 0,505 0,647
Descarga 20 0,00168 0,505 0,628
3 Monotónico 10 0,00199 0,596 0,730
Descarga 10 0,00199 0,596 0,732
4 Monotónico 20 0,00199 0,596 0,722
Descarga 20 0,00199 0,596 0,727
Como se puede observar, son 8 ensayos a realizar, en los cuales se utilizaron dos densidades especificas
para cada muestra, la idea es evaluar el comportamiento que tendría una arena suelta y a la vez una arena
muy densa, las dos evaluadas para las mismas cargas normales.
En primer lugar se presupuesto trabajar para densidades relativas del orden 40% y 80%; las cuales
corresponden a las densidades mostradas para los pesos secos 0,505 Kg y 0,596 Kg respectivamente.
Un dato importante a destacar en estos ensayos, es el error que se puede realizar al calcular el grado de
saturación con el cual fue ensayada la muestra, hay que tener presente que cuando se pesa la muestra
húmeda después del ensayo, no sólo se debe descontar la tara de la caja de corte, sino que también el
agua que queda sobre la caja de corte, ya que al no descontarse se podrían dar grados de saturación
superiores al 100%, lo cual no es correcto.
Como descontar esta agua adherida a la caja es bastante complicado se condicionó el cálculo del grado de
saturación; en el sentido de que cuando este fuera mayor a 100% se acotara a dicho valor, así se tiene una
interpretación física correcta del ensayo y su grado de saturación.
La velocidad a cual se realizaron los ensayos es la siguiente:
Velocidad 3, equipo de corte directo: 0.568165 (mm/min).
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Algunos datos acerca de la muestra, se presentan a continuación:
Análisis granulométrico:
Se realizo la siguiente granulometría, la idea principal es garantizar que la muestra de arena a la que se le
aplicará el ensayo de corte, tenga una banda granulométrica con pocas variaciones de tamaños en sus
partículas y en lo posible libre de finos.
Análisis Granulométrico. Arena Bio-Bio
Peso Total muestra (kg) 4
Tamiz Tamaño de abertura (mm) Peso Retenido
(Kg) Suelo Retenido
(%) Suelo que pasa
(%)
10 2 0,237 5,93 94,08 11 1,7 0,115 2,88 91,20 16 1,18 0,335 8,38 82,83 18 1 2,042 51,05 31,78 40 0,425 1,205 30,13 1,65
200 0,075 0,023 0,58 1,08
Suma Retenido (kg) 3,957
Cantidad de finos en la muestra (kg) 0,043
Fig. 4 – Curva granulométrica de la arena Bio-Bio.
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Mediciones de los distintos ensayos.
Ensayo N° 1 monotónico y con descargas en la carga de corte:
A continuación se muestran los datos más relevantes de la muestra en estudio:
ENSAYO Nº 1
Arena tamiz 17 mm
Área (cm2) 100
Carga normal (Kgf) 10
Tensión Normal (Kgf/cm2) 0,1
Mediciones
Peso masa seca Ws (kg) 0,505 Volumen total Vt (cm3) 300
Peso masa húmeda Wh (kg) 0,634
Cálculos
Densidad γ (kg/cm3) 0,00168
humedad w (%) 25,5446
Volumen seco Vs (cm3) 189,1386
Relación de vacios e 0,5861
Porosidad n 0,3695
Volumen de vacios Vv (cm3) 110,8614
Volumen de agua Vw (cm3) 129,0000
grado de saturación S (%) 100
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Desplazamientos instantáneos:
Al aplicar la carga normal de 10 kg se generaron los siguientes desplazamientos instantáneos:
Desplazamientos instantáneos
Indicador mm
Vertical, instantáneos. -8 -0,08
Horizontal, instantáneos. 1 0,01
Al aplicar la carga normal de 10 Kgf se generaron los siguientes desplazamientos instantáneos:
Desplazamientos instantáneos ensayo con descargas
mm
Vertical, instantáneos. -15 -0,15
Horizontal, instantáneos. 0,5 0,005
Al aplicar la carga normal de 20 Kgf se generaron los siguientes desplazamientos instantáneos:
Desplazamientos instantáneos
mm
Vertical, instantáneos. -52 -0,52
Horizontal, instantáneos. 0,5 0,005
En este ensayo con descargas al aplicar la carga normal de 20 Kgf se generaron los siguientes
desplazamientos instantáneos:
Desplazamientos instantáneos ensayo con descargas
mm
Vertical, instantáneos. -14 -0,14
Horizontal, instantáneos. 1 0,01
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Fig. 5 – Grafica conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descarga.
En esta grafica se logra observar que las descargas para los dos cargas normales afectan los valores
máximos de tensiones de corte, para la muestra con carga normal de 10 kg es más considerable el efecto
de la descarga en la tensión máxima.
Además se debe considerar que los valores de las tensiones residuales para los dos casos son afectados
pero no con gran consideración.
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Los valores peak de esta grafica son:
Monotónico Descargas
Tensión Normal. (Kg/cm2)
Tensión de corte máx. (Kg/cm2)
Tensión Normal. (Kg/cm2)
Tensión de corte máx. (Kg/cm2)
0.1 0.111894 0.1 0.0972
0.2 0.2123 0.2 0.2068
residuales residuales
0.1 0.09 0.1 0.18
0.2 0.099 0.2 0.196
Fig. 6 – Grafica de desplazamientos conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descarga.
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Fig. 7 – Grafica de desplazamientos conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas, con su
respectiva línea de dilatación.
Ensayo Pendiente Recta Angulo de dilatación
( ° ) Monotónico 0,1 kg/cm2 0,1511 8,53 Descargas 0,1 kg/cm2 - -
Monotónico 0,2 kg/cm2 0,1730 9,82 Descargas 0,2 kg/cm2 - -
Se puede observar que la liberación de trabazones en un suelo denso puede generar un desplazamiento vertical negativo el cual hace disminuir temporalmente el volumen del mismo (se liberan poros). Al liberar la totalidad de las trabazones, el suelo aumenta su volumen y se puede deformar positivamente. En el caso de los ensayos con descarga se tienen desplazamientos verticales menores lo que significa que el espécimen al momento y en el plano de corte no se densificó de la misma manera que en un ensayo normal.
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Fig. 8 – Grafica de desplazamientos conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas.
Ángulos de fricción de cada ensayo, según la ecuación de falla de Coulomb:
Donde: = Es el esfuerzo normal total en el plano de falla. = Es el ángulo de fricción del suelo (por ejemplo, arena) c = Es la cohesión del suelo (por ejemplo, arcilla).
Ensayo Pendiente Recta Angulo de fricción ( ° )
Cohesión (kg/cm2)
monotónico 1.0041 45.1 0.012
Residual monotónico
0.09 5.14 0.081
Descargas 1.096 47.6 0.012
Residual Descargas 0.16 9.09 0.164
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Ensayo N° 3 monotónico y con descargas en la carga de corte:
Cambio de densidad a 0,00199 (Kg/cm3), carga normal de 10 kgf.
ENSAYO Nº 3
Arena tamiz 17 mm
Área espécimen (cm2) 100
Carga normal (Kgf) 10
Tensión Normal (Kgf/cm2) 0,1
Mediciones
Peso masa seca Ws (kg) 0,596
Volumen total Vt (cm3) 300
Peso masa húmeda Wh (kg) 0,730
Cálculos
Densidad γ (kg/cm3) 0,00199 humedad w (%) 22,4832
Volumen seco Vs (cm3) 223,2210 Relación de vacios e 0,3440
Porosidad n 0,2559
Volumen de vacios Vv (cm3) 76,7790
Volumen de agua Vw (cm3) 134,0000
grado de saturación S (%) 100
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Desplazamientos instantáneos:
Al aplicar la carga normal de 10 Kgf para esta nueva densidad se generaron los siguientes
desplazamientos instantáneos:
Carga normal de 10 Kgf con descargas de corte:
Desplazamientos instantáneos ensayo con descargas
mm
Vertical, instantáneos. -5 -0,05
Horizontal, instantáneos. 0 0
Cambio de densidad a 0,00199 (Kg/cm3) y carga normal de 20 Kgfcm2.
Desplazamientos instantáneos
mm
Vertical, instantáneos. -10 -0,1
Horizontal, instantáneos. 0 0
Desplazamientos instantáneos ensayo con descargas
mm
Vertical, instantáneos. -7 -0,07
Horizontal, instantáneos. 1 0,01
Desplazamientos instantáneos
mm
Vertical, instantáneo. -4 -0,04
Horizontal, instantáneo. 0 0
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Fig. 9 – Grafica conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas.
Los valores máximos de esta grafica son los siguientes:
Monotónico Descargas
Tensión Normal.
(Kg/cm2) Tensión de corte máx. (Kg/cm2)
Tensión Normal.
(Kg/cm2) Tensión de corte máx. (Kg/cm2)
0.1 0.1661 0.1 0.1367
0.2 0.2655 0.2 0.1411
residuales residuales
0.1 0.099 0.1 0.088
0.2 0.1773 0.2 0.09
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Fig. 10 – Grafica de desplazamientos conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas.
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Fig. 11 – Grafica de desplazamientos conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas, con su
respectiva línea de dilatación.
Ensayo Pendiente Recta Angulo de dilatación ( ° )
Monotónico 0,1 kg/cm2 0,356 18,59 Descargas 0,1 kg/cm2 0,333 18,43
Monotónico 0,2 kg/cm2 0,351 19,29 Descargas 0,2 kg/cm2 0,295 16,46
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Fig. 12 – Grafica conjunta de ensayos monotónicos y ensayos con descargas.
Ángulos de fricción de cada ensayo, según la ecuación de falla de Coulomb:
Ensayo Pendiente Recta Angulo de fricción ( ° ) Cohesión (kg/cm2) monotónico 0.994 44.82 0.0667
Residual monotónico 0.783 38.06 0.0207 Descargas 0.044 2.51 0.1323
Residual Descargas 0.02 1.14 0.086
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Conclusiones:
En relación al objetivo concreto de analizar si la resistencia al corte en arenas, si esta se ve afectada por la
realización de descargas controladas y medidas en la carga de corte, se podría entender (pensando en
que no se ha cometido ningún tipo de error en la realización del ensayo) que para distintas densidades
(40%DR y 80%DR) las valores máximos (peaks) son afectados considerablemente, pero no así los
valores residuales de resistencia al corte, estos se mantienen bastantes similares a los de los ensayos
monotónicos.
Otro fenómeno es el observado en las curvas de desplazamientos horizontales vs desplazamientos
verticales, ya que para los ensayos con descarga se puede observar una disminución en la dilatación de la
muestra, lo que indica que las partículas no alcanzan a desarrollar el efecto serrucho teórico, esto se ve
reflejado en los ángulos de dilatación calculados, ya que por lo general los ángulos de dilatación
monotónicos son mayores.
Por último se tiene que para el ensayo de densidad 80%DR – 0,2 Kg/cm2, se tiene que la grafica de
tensión- desplazamiento horizontal, la curva de descarga no se asemeja a la curva del ensayo monotónico,
este comportamiento es inusual para las demás descargas que se realizaron, lo cual induce a pensar en
errores de realización del ensayo, como una incorrecta densificación de la muestra.
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Anexo 1:
Registros de los distintos ensayos:
Los registros de desplazamientos se adjuntan en un archivo Excel; a continuación se muestran los
resultados del ensayo monotónico para una carga normal de 10 Kgf.
Carga de corte. (Dinamómetro)
Transformación Carga de corte.
(KN) Carga de corte.
(Kgf)
Tensión de Corte.
(Kgf/cm2)
Desplazamiento
horizontal.
(mm)
Desplazamiento
vertical (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,2500 0,0000
10 0,0084 0,8568 0,0086 0,5000 -0,0100
45 0,0379 3,8658 0,0387 0,7500 0,0000
63 0,0531 5,4162 0,0542 1,0000 0,0100
85 0,0717 7,3134 0,0731 1,2500 0,0300
98 0,0827 8,4354 0,0844 1,5000 0,0600
107 0,0902 9,2004 0,0920 1,7500 0,1100
114 0,0962 9,8124 0,0981 2,0000 0,1400
118 0,0995 10,1490 0,1015 2,2500 0,1800
123 0,1037 10,5774 0,1058 2,5000 0,2400
130 0,1097 11,1894 0,1119 2,7500 0,2800
130 0,1097 11,1894 0,1119 3,0000 0,3200
128 0,1080 11,0160 0,1102 3,2500 0,3600
129 0,1088 11,0976 0,1110 3,5000 0,4100
126 0,1063 10,8426 0,1084 3,7500 0,4500
126 0,1063 10,8426 0,1084 4,0000 0,4700
126 0,1063 10,8426 0,1084 4,2500 0,5000
121 0,1021 10,4142 0,1041 4,5000 0,5400
123 0,1037 10,5774 0,1058 4,7500 0,5700
123 0,1037 10,5774 0,1058 5,0000 0,6000
122 0,1029 10,4958 0,1050 5,2500 0,6200
122 0,1029 10,4958 0,1050 5,5000 0,6500
118 0,0995 10,1490 0,1015 5,7500 0,6600
117 0,0987 10,0674 0,1007 6,0000 0,6700
117 0,0987 10,0674 0,1007 6,2500 0,6800
115 0,0970 9,8940 0,0989 6,5000 0,6900
115 0,0970 9,8940 0,0989 6,7500 0,7000
114 0,0962 9,8124 0,0981 7,0000 0,7100
113 0,0953 9,7206 0,0972 7,2500 0,7100
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Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Ensayo N° 1 con descargas:
Carga de corte
(Dinamómetro) Carga de corte
(KN) Carga de corte (Kgf) Tensión de Corte
(Kgf/cm2) Desplazamiento vertical
(mm) Desplazamiento horizontal. (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,01 0,25 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,01 0,5
20 0,0168 1,7136 0,0171 -0,03 0,75 43 0,0362 3,6924 0,0369 -0,05 1 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,05 0,75 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,05 0,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,05 0,75
27 0,0227 2,3154 0,0232 -0,07 1 55 0,0464 4,7328 0,0473 -0,07 1,25 65 0,0546 5,5692 0,0557 -0,05 1,5 71 0,0599 6,1098 0,0611 -0,03 1,75 79 0,0666 6,7932 0,0679 -0,02 2 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,02 1,75 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,01 1,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 -0,04 1,75
65 0,0548 5,5896 0,0559 -0,07 2 76 0,0641 6,5382 0,0654 -0,04 2,25 91 0,0767 7,8234 0,0782 -0,01 2,5 93 0,0784 7,9968 0,0800 0,03 2,75
100 0,0843 8,5986 0,0860 0,05 3 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,05 2,75 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,03 2,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,01 2,75
76 0,0641 6,5382 0,0654 0 3 94 0,0793 8,0886 0,0809 0,03 3,25
100 0,0843 8,5986 0,0860 0,07 3,5 105 0,0886 9,0372 0,0904 0,09 3,75 110 0,0928 9,4656 0,0947 0,12 4
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,1 3,75 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,1 3,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,08 3,75
85 0,0717 7,3134 0,0731 0,06 4 98 0,0827 8,4354 0,0844 0,1 4,25
110 0,0928 9,4656 0,0947 0,13 4,5 111 0,0936 9,5472 0,0955 0,13 4,75 113 0,0953 9,7206 0,0972 0,19 5
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,19 4,75 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,15 4,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,12 4,75
68 0,0573 5,8446 0,0584 0,11 5 93 0,0784 7,9968 0,0800 0,15 5,25
102 0,0860 8,7720 0,0877 0,18 5,5 109 0,0919 9,3738 0,0937 0,22 5,75 110 0,0928 9,4656 0,0947 0,24 6 40 0,0337 3,4374 0,0344 0,15 5,75 23 0,0194 1,9788 0,0198 0,15 5,5 0 0,0000 0,0000 0,0000 0,17 5,75
86 0,0725 7,3950 0,0740 0,22 6 100 0,0843 8,5986 0,0860 0,24 6,25 105 0,0886 9,0372 0,0904 0,25 6,5 107 0,0902 9,2004 0,0920 0,26 6,75
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Ensayo N° 2 monotónico, cambio de carga normal a 20 Kgf:
ENSAYO Nº 2
Arena tamiz 17 mm
Área (cm2) 100
Carga normal (Kgf) 20
Tensión Normal (Kgf/cm2) 0,2
Mediciones
Peso masa seca Ws (kg) 0,505
Volumen total Vt (cm3) 300
Peso masa humeda Wh (kg) 0,647
Cálculos
Densidad γ (kg/cm3) 0,00168
humedad w (%) 28,1188 Volumen seco Vs (cm3) 189,1386
Relación de vacios e 0,5861 Porosidad n 0,3695
Volumen de vacios Vv (cm3) 110,8614
Volumen de agua Vw (cm3) 142,0000
grado de saturación S (%) 100
Los registros de tensión y desplazamientos para el ensayo 2 monotónico para una carga normal de 20
Kgf, son los siguientes:
Carga de corte. (Dinamómetro)
Transformación Carga de corte.
(KN) Carga de corte. (Kgf) Tensión de Corte.
(Kgf/cm2)
Desplazamiento
horizontal. (mm)
Desplazamiento
vertical (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,2500 -0,0100
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,5000 -0,0200
60 0,0506 5,1612 0,0516 0,7500 -0,0300
142 0,1198 12,2196 0,1222 1,0000 -0,0300
163 0,1375 14,0250 0,1403 1,2500 0,0000
186 0,1569 16,0038 0,1600 1,5000 0,0400
198 0,1670 17,0340 0,1703 1,7500 0,0800
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210 0,1772 18,0744 0,1807 2,0000 0,1200
220 0,1856 18,9312 0,1893 2,2500 0,1700
224 0,1890 19,2780 0,1928 2,5000 0,2200
225 0,1898 19,3596 0,1936 2,7500 0,2600
226 0,1907 19,4514 0,1945 3,0000 0,3100
230 0,1940 19,7880 0,1979 3,2500 0,3500
239 0,2018 20,5836 0,2058 3,5000 0,4000
238 0,2009 20,4918 0,2049 3,7500 0,4500
242 0,2045 20,8590 0,2086 4,0000 0,4500
245 0,2072 21,1344 0,2113 4,2500 0,4900
245 0,2072 21,1344 0,2113 4,5000 0,5400
246 0,2081 21,2262 0,2123 4,7500 0,5600
242 0,2045 20,8590 0,2086 5,0000 0,5900
241 0,2036 20,7672 0,2077 5,2500 0,6300
236 0,1991 20,3082 0,2031 5,5000 0,6400
234 0,1974 20,1348 0,2013 5,7500 0,6600
231 0,1949 19,8798 0,1988 6,0000 0,6800
230 0,1940 19,7880 0,1979 6,2500 0,7000
225 0,1898 19,3596 0,1936 6,5000 0,7200
221 0,1864 19,0128 0,1901 6,7500 0,7300
224 0,1890 19,2780 0,1928 7,0000 0,7500
224 0,1890 19,2780 0,1928 7,2500 0,7500
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Ensayo N° 2 con descargas:
Al aplicar la carga normal de 10 Kgf se generaron los siguientes desplazamientos instantáneos: Carga de corte
(Dinamómetro) Transformación
Carga de corte (KN) Carga de corte
(N) Carga de corte
(Kgf) Tensión de Corte
(Kgf/cm2) Desplazamiento horizontal. (mm)
Desplazamiento vertical (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,25 0
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,5 -0,01
20 0,0168 16,8000 1,7136 0,0171 0,75 -0,03
41 0,0345 34,5000 3,5190 0,0352 1 -0,06
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,75 -0,08
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,5 -0,09
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,75 -0,09
42 0,0354 35,4000 3,6108 0,0361 1 -0,08
96 0,0810 81,0000 8,2620 0,0826 1,25 -0,11
132 0,1113 111,3000 11,3526 0,1135 1,5 -0,11
154 0,1299 129,9000 13,2498 0,1325 1,75 -0,11
172 0,1451 145,1000 14,8002 0,1480 2 -0,1
10 0,0084 8,4000 0,8568 0,0086 1,75 -0,18
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 1,5 -0,18
13 0,0109 10,9000 1,1118 0,0111 1,75 -0,18
149 0,1257 125,7000 12,8214 0,1282 2 -0,16
185 0,1561 156,1000 15,9222 0,1592 2,25 -0,14
205 0,1729 172,9000 17,6358 0,1764 2,5 -0,1
213 0,1797 179,7000 18,3294 0,1833 2,75 -0,05
221 0,0210 21,0000 2,1420 0,0214 3 -0,02
25 0,0210 21,0000 2,1420 0,0214 2,75 -0,16
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 2,5 -0,16
84 0,0708 70,8000 7,2216 0,0722 2,75 -0,16
185 0,1561 156,1000 15,9222 0,1592 3 -0,13
215 0,1814 181,4000 18,5028 0,1850 3,25 -0,08
236 0,1991 199,1000 20,3082 0,2031 3,5 -0,01
240 0,2027 202,7000 20,6754 0,2068 3,75 0,04
239 0,2018 201,8000 20,5836 0,2058 4 0,09
50 0,0421 42,1000 4,2942 0,0429 3,75 -0,05
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 3,5 -0,05
80 0,0675 67,5000 6,8850 0,0689 3,75 -0,06
208 0,1755 175,5000 17,9010 0,1790 4 0
233 0,1966 196,6000 20,0532 0,2005 4,25 0,06
236 0,1991 199,1000 20,3082 0,2031 4,5 0,12
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236 0,1991 199,1000 20,3082 0,2031 4,75 0,13
234 0,0953 95,3000 9,7206 0,0972 5 0,21
47 0,0396 39,6000 4,0392 0,0404 4,75 0,05
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 4,5 0,05
110 0,0928 92,8000 9,4656 0,0947 4,75 0,03
200 0,1687 168,7000 17,2074 0,1721 5 0,08
222 0,1873 187,3000 19,1046 0,1910 5,25 0,13
227 0,1915 191,5000 19,5330 0,1953 5,5 0,2
226 0,1907 190,7000 19,4514 0,1945 5,75 0,24
223 0,1881 188,1000 19,1862 0,1919 6 0,26
53 0,0447 44,7000 4,5594 0,0456 5,75 0,13
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 5,5 0,1
130 0,1097 109,7000 11,1894 0,1119 5,75 0,11
200 0,1687 168,7000 17,2074 0,1721 6 0,17
213 0,1797 179,7000 18,3294 0,1833 6,25 0,22
216 0,1822 182,2000 18,5844 0,1858 6,5 0,25
212 0,1789 178,9000 18,2478 0,1825 6,75 0,27
A continuación se muestran los resultados del ensayo monotónico para una carga normal de 10 Kgf.
Carga de corte (Dinamómetro)
Transformación Carga de corte (KN) Carga de corte (Kgf)
Tensión de Corte (Kgf/cm2)
Desplazamiento
vertical (mm)
Desplazamiento
horizontal (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
31 0,0261 2,6622 0,0266 0,0000 0,2500
52 0,0438 4,4676 0,0447 -0,0100 0,5000
116 0,0978 9,9756 0,0998 0,0200 0,7500
145 0,1223 12,4746 0,1247 0,0700 1,0000
164 0,1383 14,1066 0,1411 0,1100 1,2500
177 0,1493 15,2286 0,1523 0,2700 1,5000
184 0,1552 15,8304 0,1583 0,3600 1,7500
190 0,1603 16,3506 0,1635 0,4600 2,0000
193 0,1628 16,6056 0,1661 0,5500 2,2500
189 0,1594 16,2588 0,1626 0,6500 2,5000
184 0,1552 15,8304 0,1583 0,7300 2,7500
180 0,1518 15,4836 0,1548 0,8300 3,0000
175 0,1476 15,0552 0,1506 0,9000 3,2500
163 0,1365 13,9230 0,1392 0,9800 3,5000
161 0,1358 13,8516 0,1385 1,0500 3,7500
158 0,1333 13,5966 0,1360 1,0900 4,0000
152 0,1282 13,0764 0,1308 1,1400 4,2500
151 0,1274 12,9948 0,1299 1,1500 4,5000
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145 0,1223 12,4746 0,1247 1,2000 4,7500
140 0,1181 12,0462 0,1205 1,2200 5,0000
138 0,1164 11,8728 0,1187 1,2400 5,2500
132 0,1113 11,3526 0,1135 1,2500 5,5000
132 0,1113 11,3526 0,1135 1,2600 5,7500
127 0,1071 10,9242 0,1092 1,2700 6,0000
124 0,1046 10,6692 0,1067 1,2800 6,2500
120 0,1012 10,3224 0,1032 1,3000 6,5000
116 0,0978 9,9756 0,0998 1,3000 6,7500
116 0,0978 9,9756 0,0998 1,3100 7,0000
116 0,0978 9,9756 0,0998 1,3100 7,2500
Ensayo N° 3 con descargas:
Carga de corte (Dinamómetro) Carga de corte (KN)
Carga de corte (Kgf)
Tensión de Corte (Kgf/cm2)
Desplazamiento
vertical (mm)
Desplazamiento
horizontal (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,25
13 0,0109 1,1118 0,0111 -0,01 0,5
61 0,0514 5,2428 0,0524 -0,01 0,75
109 0,0919 9,3738 0,0937 0,03 1
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,5
0 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,75
78 0,0658 6,7116 0,0671 0,02 1
135 0,1139 11,6178 0,1162 0,09 1,25
152 0,1282 13,0764 0,1308 0,17 1,5
159 0,1341 13,6782 0,1368 0,22 1,75
160 0,1350 13,7700 0,1377 0,36 2
32 0,0270 2,7540 0,0275 0,21 1,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,2 1,5
61 0,0514 5,2428 0,0524 0,21 1,75
141 0,1189 12,1278 0,1213 0,3 2
155 0,1308 13,3416 0,1334 0,4 2,25
157 0,1324 13,5048 0,1350 0,49 2,5
150 0,1265 12,9030 0,1290 0,57 2,75
150 0,1265 12,9030 0,1290 0,64 3
33 0,0278 2,8356 0,0284 0,5 2,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,42 2,5
94 0,0793 8,0886 0,0809 0,48 2,75
130 0,1097 11,1894 0,1119 0,67 3
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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139 0,1172 11,9544 0,1195 0,64 3,25
136 0,1137 11,5974 0,1160 0,71 3,5
137 0,1156 11,7912 0,1179 0,76 3,75
124 0,1046 10,6692 0,1067 0,8 4
25 0,0210 2,1420 0,0214 0,68 3,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,63 3,5
64 0,0540 5,5080 0,0551 0,66 3,75
114 0,0962 9,8124 0,0981 0,72 4
116 0,0978 9,9756 0,0998 0,78 4,25
114 0,0962 9,8124 0,0981 0,82 4,5
110 0,0928 9,4656 0,0947 0,85 4,75
110 0,0928 9,4656 0,0947 0,88 5
20 0,0168 1,7136 0,0171 0,75 4,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,73 4,5
66 0,0556 5,6712 0,0567 0,73 4,75
104 0,0877 8,9454 0,0895 0,78 5
110 0,0928 9,4656 0,0947 0,83 5,25
105 0,0886 9,0372 0,0904 0,86 5,5
104 0,0877 8,9454 0,0895 0,88 5,75
103 0,0869 8,8638 0,0886 0,9 6
10 0,0084 0,8568 0,0086 0,78 5,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,74 5,5
56 0,0472 4,8144 0,0481 0,76 5,75
98 0,0827 8,4354 0,0844 0,82 6
103 0,0869 8,8638 0,0886 0,86 6,25
103 0,0869 8,8638 0,0886 0,87 6,5
102 0,0860 8,7720 0,0877 0,9 6,75
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Ensayo N° 4 monotónico:
Carga de corte (Dinamómetro)
Transformación Carga de corte (KN)
Carga de corte (Kgf)
Tensión de Corte (Kgf/cm2)
Desplazamiento
vertical (mm)
Desplazamiento
horizontal (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,2500
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,5000
145 0,1223 12,4746 0,1247 -0,0200 0,7500
220 0,1856 18,9312 0,1893 0,0300 1,0000
250 0,2117 21,5934 0,2159 0,0800 1,2500
272 0,2315 23,6130 0,2361 0,1300 1,5000
289 0,2468 25,1736 0,2517 0,2600 1,7500
298 0,2549 25,9998 0,2600 0,3000 2,0000
304 0,2603 26,5506 0,2655 0,4000 2,2500
304 0,2603 26,5506 0,2655 0,5400 2,5000
302 0,2585 26,3670 0,2637 0,6200 2,7500
300 0,2567 26,1834 0,2618 0,7000 3,0000
293 0,2504 25,5408 0,2554 0,7600 3,2500
285 0,2432 24,8064 0,2481 0,8400 3,5000
278 0,2369 24,1638 0,2416 0,9100 3,7500
269 0,2288 23,3376 0,2334 0,9600 4,0000
263 0,2234 22,7868 0,2279 1,0100 4,2500
256 0,2171 22,1442 0,2214 1,0600 4,5000
245 0,2072 21,1344 0,2113 1,0900 4,7500
239 0,2018 20,5836 0,2058 1,1100 5,0000
237 0,2000 20,4000 0,2040 1,1400 5,2500
230 0,1940 19,7880 0,1979 1,1600 5,5000
222 0,1873 19,1046 0,1910 1,1800 5,7500
222 0,1873 19,1046 0,1910 1,2000 6,0000
212 0,1789 18,2478 0,1825 1,2100 6,2500
209 0,1763 17,9826 0,1798 1,2300 6,5000
205 0,1729 17,6358 0,1764 1,2300 6,7500
206 0,1738 17,7276 0,1773 1,2500 7,0000
206 0,1738 17,7276 0,1773 1,2500 7,2500
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Ensayo 4, con descargas:
Carga de corte (Dinamómetro)
Transformación Carga de corte (KN)
Carga de corte (N)
Carga de corte (Kgf)
Tensión de Corte (Kgf/cm2)
Desplazamiento
vertical (mm)
Desplazamiento
horizontal (mm)
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 -0,01 0,25
16 0,0135 13,5000 1,3770 0,0138 -0,02 0,5
55 0,0464 46,4000 4,7328 0,0473 -0,03 0,75
103 0,0869 86,9000 8,8638 0,0886 0 1
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,5
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0 0,75
54 0,0455 45,5000 4,6410 0,0464 -0,02 1
138 0,1164 116,4000 11,8728 0,1187 0,05 1,25
148 0,1248 124,8000 12,7296 0,1273 0,14 1,5
155 0,1308 130,8000 13,3416 0,1334 0,24 1,75
160 0,1350 135,0000 13,7700 0,1377 0,33 2
28 0,0236 23,6000 2,4072 0,0241 0,19 1,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,15 1,5
84 0,0708 70,8000 7,2216 0,0722 0,18 1,75
148 0,1248 124,8000 12,7296 0,1273 0,27 2
162 0,1367 136,7000 13,9434 0,1394 0,38 2,25
164 0,1383 138,3000 14,1066 0,1411 0,47 2,5
148 0,1248 124,8000 12,7296 0,1273 0,67 2,75
161 0,1358 135,8000 13,8516 0,1385 0,66 3
45 0,0379 37,9000 3,8658 0,0387 0,51 2,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,5 2,5
83 0,0700 70,0000 7,1400 0,0714 0,48 2,75
145 0,1223 122,3000 12,4746 0,1247 0,58 3
155 0,1308 130,8000 13,3416 0,1334 0,68 3,25
152 0,1282 128,2000 13,0764 0,1308 0,76 3,5
146 0,1232 123,2000 12,5664 0,1257 0,83 3,75
143 0,1206 120,6000 12,3012 0,1230 0,9 4
20 0,0168 16,8000 1,7136 0,0171 0,75 3,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,7 3,5
40 0,0337 33,7000 3,4374 0,0344 0,74 3,75
114 0,0962 96,2000 9,8124 0,0981 0,8 4
125 0,1054 105,4000 10,7508 0,1075 0,87 4,25
125 0,1054 105,4000 10,7508 0,1075 0,93 4,5
121 0,1021 102,1000 10,4142 0,1041 0,96 4,75
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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120 0,1012 101,2000 10,3224 0,1032 0,98 5
21 0,0177 17,7000 1,8054 0,0181 0,88 4,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,84 4,5
65 0,0548 54,8000 5,5896 0,0559 0,8 4,75
103 0,0869 86,9000 8,8638 0,0886 0,92 5
110 0,0928 92,8000 9,4656 0,0947 0,96 5,25
110 0,0928 92,8000 9,4656 0,0947 0,99 5,5
110 0,0928 92,8000 9,4656 0,0947 1,01 5,75
109 0,0919 91,9000 9,3738 0,0937 1,03 6
15 0,0126 12,6000 1,2852 0,0129 0,92 5,75
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,87 5,5
57 0,0481 48,1000 4,9062 0,0491 0,9 5,75
95 0,0801 80,1000 8,1702 0,0817 0,95 6
103 0,0869 86,9000 8,8638 0,0886 0,98 6,25
105 0,0886 88,6000 9,0372 0,0904 1,01 6,5
105 0,0886 88,6000 9,0372 0,0904 1,04 6,75
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Anexo 2.
Archivo fotográfico:
Equipo de corte directo Laboratorios de mecánica de Suelos de la Universidad Católica de la
Santísima Concepción.
Magister en Ingeniería Geotécnica. Universidad Católica de Santísima Concepción.
Departamento de Ingeniería Civil. Ensayo de Corte Directo.
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Muestras después del ensayo de corte directo.
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